CN104328331A - 一种提高球墨铸铁件中残留镁量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高球墨铸铁件中残留镁量的方法，通过喂线设备将包含有碳化硅的包芯线添加到球铁铁水中。本发明通过在包芯线中添加碳化硅，利用SiC的脱氧性、孕育作用和长效性，有效的降低了球铁铁水中的含氧量，减少了镁的消耗，从而提高了球墨铸铁件的残留镁量。

Description

一种提高球墨铸铁件中残留镁量的方法
技术领域
本发明涉及铸铁材料技术领域，具体说是一种提高球墨铸铁件中残留镁量的方法。
背景技术
球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。
包芯线喂线技术是近几年兴起的一种炉外精炼技术，被广泛应用在现代炼钢和球墨铸铁球化的喂丝技术中，能净化钢夹杂物形态，提高钢水可铸性，改善钢的使用性能，并能显著提高合金的收得率，降低合金消耗，降低炼钢成本，经济效益显著。目前，用来进行球铁铁水加镁处理的包芯线共有三类：即以纯镁为芯剂的包芯线，以金属镁+硅铁为芯剂的包芯线，以及以多元复合高镁合金为芯剂的包芯线。用得最广的是高镁合金包芯线，用包芯线进行加镁处理具有合金回收率高，处理结果稳定，可以消除烟气对作业环境的影响等优点。有数据表明，只要包芯线的合金含镁量达到25％，就可在经济上胜过传统的冲入法。但即便是采用高镁合金包芯线生产球铁，也只能进行球铁铁水的加镁处理，而无法减少球铁铁水中镁的消耗，球墨铸铁件中残留镁量低的问题一直未能得到很好的解决。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种提高球墨铸铁件中残留镁量的方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种提高球墨铸铁件中残留镁量的方法，通过喂线设备将包含有碳化硅的包芯线添加到球铁铁水中。
本发明的有益效果在于：通过在包芯线中添加碳化硅，利用SiC的脱氧性、孕育作用和长效性，有效的降低了球铁铁水中的含氧量，减少了镁的消耗，从而提高了球墨铸铁件的残留镁量。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明最关键的构思在于：用既能增碳、增硅，又能起预孕育作用的碳化硅添加到包芯线中并利用包芯线喂线技术生产球墨铸铁，利用SiC的脱氧性、孕育作用和长效性，有效的降低了球铁铁水中的含氧量，减少了镁的消耗，从而提高了球墨铸铁件的残留镁量。此外，SiC无论温度低或高，均可达到好的孕育效果。在铁液中SiC的溶解阶段是石墨析出前必经的中间过程，对于球墨铸铁，碳化硅孕育预处理则促进增加铸铁的石墨球数，提高球化率，改善石墨球的圆整度。
具体的，SiC对解决本发明技术方案所起的作用原理如下：
1、脱氧性：SiC与液渣相或液态金属中的氧相互反应，释放出大量燃烧热，因此形成的SiO2在这种情况下迅速逸出，加强了反应的动力学条件，这种特性对球铁铁水的脱氧过程是很有帮助的。
SiC进行脱氧反应式为：Si+O2＝SiO2，C+O2＝CO2
对于铁液中的[FeO]：3[FeO]+SiC＝3[Fe]+(SiO2)+CO+Q(热量)
对于渣中[FeO]：(FeO+SiC＝[Fe]+[Si]+CO+Q(热量)
SiC的熔点为2700℃，在铁液中不熔化，按下列反应式融熔于铁液：
SiC+Fe→FeSi+C(非平衡石墨)在上式中SiC里的Si与Fe结合，余下的C就是非平衡石墨，作为石墨析出的核心。非平衡石墨使铁液中C不均匀分布，局部C元素过高，微区会出现“碳峰”。这种新生的石墨有很高的活性，它与碳的失配度为零，因此很容易吸收铁液中的碳，孕育效果极其优越。由此可以看出SiC就是这样一种硅基生核剂。
2、孕育作用和长效性
SiC孕育剂颗粒表面生成的SiO2膜阻隔(或延缓)了碳、硅元素在熔液中的扩散过程，防止过快自身浓度匀化，减少石墨衰退，十分利于长效孕育。用SiC做孕育剂所得到的石墨核心数要比FeSi的多，一方面，“碳”直接做了核心；另一方面，富Si微区使它附近的“碳”过饱和，以石墨析出。核心数量多与受SiO2膜保护，以及富Si、富C的液体“围墙”挡住这三条件，足以使它变成长效孕育剂。
基于上述作用原理，本发明提供了一种提高球墨铸铁件中残留镁量的方法，即通过喂线设备将包含有碳化硅的包芯线添加到球铁铁水中。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过在包芯线中添加碳化硅，利用SiC的脱氧性、孕育作用和长效性，有效的降低了球铁铁水中的含氧量，减少了镁的消耗，从而提高了球墨铸铁件的残留镁量。
进一步的，所述碳化硅先与高镁合金混合后，再填充在带钢中制造出包芯线。
进一步的，所述碳化硅先与金属镁粒、硅铁、稀土硅和硅钙混合后，再填充在带钢中制造出包芯线。
进一步的，所述包芯线中含有以下重量份的成分：碳化硅1-10份，镁20-45份，稀土0-10份，钙2-10份，除碳化硅外的其他硅30-50份。
进一步的，所述包芯线的加入量为球铁铁水质量的0.85％。
实施例1
(1)将碳化硅与高镁合金混合后，填充在带钢中制造出包芯线，控制包芯线的成分含量为：碳化硅1-10wt％，镁20-45wt％，稀土0-10wt％，钙2-10wt％，除碳化硅外的其他硅30-50wt％；
(2)通过喂线设备将上述包芯线添加到球铁铁水中，包芯线的加入量为球铁铁水质量的0.85％。
实施例2
(1)将碳化硅与金属镁粒、硅铁、稀土硅和硅钙混合后，填充在带钢中制造出包芯线，控制包芯线的成分含量为：碳化硅1-10wt％，镁20-45wt％，稀土0-10wt％，钙2-10wt％，除碳化硅外的其他硅30-50wt％；
(2)通过喂线设备将上述包芯线添加到球铁铁水中，包芯线的加入量为球铁铁水质量的0.85％。
对比例
通过喂线设备将一般包芯线添加到球铁铁水中，包芯线的加入量为球铁铁水质量的0.85％。
将上述实施例1-2的实验结果与对比例的实验结果进行对比，结果如下表1所示。
表1
原铁水含硫量 终硫量 残留镁量 包芯线加入量％
实施例1-2 0.016％ 0.010％ 0.043％ 0.85％
对比例 0.015％ 0.011％ 0.038％ 0.85％
从上述表1所示可知，本发明通过在包芯线中添加碳化硅，利用SiC的脱氧性、孕育作用和长效性，有效的降低了球铁铁水中的含氧量，减少了镁的消耗，从而提高了球墨铸铁件的残留镁量。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种提高球墨铸铁件中残留镁量的方法，其特征在于：通过喂线设备将包含有碳化硅的包芯线添加到球铁铁水中。
2.根据权利要求1所述的提高球墨铸铁件中残留镁量的方法，其特征在于：所述碳化硅先与高镁合金混合后，再填充在带钢中制造出包芯线。
3.根据权利要求1所述的提高球墨铸铁件中残留镁量的方法，其特征在于：所述碳化硅先与金属镁粒、硅铁、稀土硅和硅钙混合后，再填充在带钢中制造出包芯线。
4.根据权利要求1所述的提高球墨铸铁件中残留镁量的方法，其特征在于：所述包芯线中含有以下重量份的成分：碳化硅1-10份，镁20-45份，稀土0-10份，钙2-10份，除碳化硅外的其他硅30-50份。
5.根据权利要求1所述的提高球墨铸铁件中残留镁量的方法，其特征在于：所述包芯线的加入量为球铁铁水质量的0.85％。
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