CN109055647A - 一种用于球墨铸铁的精炼净化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于球墨铸铁的精炼净化剂及其制备方法，按照质量百分数计，所述精炼净化剂包括：CaO:35‑55％，MgO：4‑6％。使用本发明的精炼净化剂减少了球墨铸铁产生夹渣物、气孔、微裂纹缺陷的情况，并且，克服了现有技术中的球墨铸铁在加工中经常出现的点蚀、白斑、苍蝇脚等问题。不仅如此，得到的球墨铸铁还具有高强度，珠光体含量高，高硬度的特点。

Description

一种用于球墨铸铁的精炼净化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及铸造领域，具体地，涉及一种用于球墨铸铁的精炼净化剂及其制备方法。
背景技术
球墨铸铁应用广泛，其产量仅次于灰铸铁，目前球墨铸铁的生产过程是向一定成分的铁液中加入一定量的球化剂和孕育剂，通过球化剂在铁液中的作用使石墨变成球状。球墨铸铁的基体组织与许多因素有关，除了化学成分的影响外，还与铁液处理和铁液的凝固条件以及热处理有关。但是目前的生产工艺会导致夹渣物、气孔、微裂纹等铸造缺陷的产生，因此我们研制一种新型精炼球化剂，规避上述缺陷的同时还解决了球墨铸铁加工中经常出现的点蚀、白斑、苍蝇脚等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于球墨铸铁的精炼净化剂及其制备方法；一种球墨铸铁的精炼方法和一种精炼球墨铸铁及其制备方法，本发明通过在球墨铸铁在浇注前加入用于球墨铸铁的精炼净化剂进行精炼，得到了精炼球墨铸铁，减少了球墨铸铁产生夹渣物、气孔、微裂纹缺陷的情况，并且，克服了现有技术中的球墨铸铁在加工中经常出现的点蚀、白斑、苍蝇脚等问题。不仅如此，得到的球墨铸铁还具有高强度，珠光体含量高，高硬度的特点。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于球墨铸铁的精炼净化剂，其特征在于，按照质量百分数计，所述精炼净化剂包括：CaO:35-55％，MgO：4-6％。
本发明还提供一种前文所述的精炼净化剂的制备方法，所述制备方法包括：(1)按照前文所述的精炼净化剂的化学成分及配比取相应的原料进行调配；(2)按照精炼剂的配比，称量好所需各组分原料后，分别放入烘箱中烘干，控制温度120-140℃，烘烤时间均为60-90分钟；(3)将上述原料烘烤完成后，放到干燥空间冷却到室温，并将各原料混合，粉碎机搅拌，使成分混合均匀；(4)将混合后的精炼剂抽样检验均匀性，合格后包装，存放在干燥处备用。
另外，本发明还提供一种球墨铸铁的精炼方法，所述精炼方法包括以下步骤：(1)将精炼净化剂置于钢包底部；(2)往钢包中注入球墨铸铁铁水，静置3～5min，扒渣；其中，按照质量百分数计，所述精炼净化剂包括：CaO:35-55％，MgO：4-6％。
不仅如此，本发明还提供一种精炼球墨铸铁的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)生铁与废钢用中频感应电炉在1450-1480℃下进行熔化，检测并调整铁水的成分至配方要求，加入孕育剂进行孕育；(2)将精炼净化剂置于钢包底部；(3)往钢包中注入孕育后的球墨铸铁铁水，静置3～5min，扒渣，浇注，得铸件；其中，按照质量百分数计，所述精炼净化剂包括CaO：35-55％；MgO：4-6％。
另外，本发明还提供一种根据前文所述的精炼方法制备得到的精炼球墨铸铁。
通过上述技术方案，本发明通过在球墨铸铁在浇注前加入用于球墨铸铁的精炼净化剂进行精炼，得到了精炼球墨铸铁。本发明的精炼净化剂的设计原则是，使异质石墨核心逐步增加，新的核心形成。针对于生产此类球铁球状石墨含量较高且切削加工性较好的净化剂，经过反复实验，CaO:35-55％，MgO：4-6％这些氧化物的共同作用下，铁水中的氧化夹杂的熔点降低，流动性提高，铁水的粘度和表面张力必然降低，使弥散性非金属夹杂物与金属液分离，为冶金提供了良好的热力学条件。使用本发明的精炼净化剂减少了球墨铸铁产生夹渣物、气孔、微裂纹缺陷的情况，并且，克服了现有技术中的球墨铸铁在加工中经常出现的点蚀、白斑、苍蝇脚等问题。不仅如此，得到的球墨铸铁还具有高强度，珠光体含量高，高硬度的特点。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种用于球墨铸铁的精炼净化剂，其特征在于，按照质量百分数计，所述精炼净化剂包括：CaO:35-55％，MgO：4-6％。
通过上述技术方案，本发明通过在球墨铸铁在浇注前加入用于球墨铸铁的精炼净化剂进行精炼，得到了精炼球墨铸铁。本发明的精炼净化剂的设计原则是，使异质石墨核心逐步增加，新的核心形成。针对于生产此类球铁球状石墨含量较高且切削加工性较好的净化剂，经过反复实验，CaO:35-55％，MgO：4-6％这些氧化物的共同作用下，铁水中的氧化夹杂的熔点降低，流动性提高，铁水的粘度和表面张力必然降低，使弥散性非金属夹杂物与金属液分离，为冶金提供了良好的热力学条件。使用本发明的精炼净化剂减少了球墨铸铁产生夹渣物、气孔、微裂纹缺陷的情况，并且，克服了现有技术中的球墨铸铁在加工中经常出现的点蚀、白斑、苍蝇脚等问题。不仅如此，得到的球墨铸铁还具有高强度，珠光体含量高，高硬度的特点。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到具有高强度，珠光体含量高，高硬度的特点的球墨铸铁，并避免球墨铸铁在加工中出现点、白斑、苍蝇脚等问题，优选地，以质量份计，所述精炼净化剂包括：35-55份CaO，20-30份Al2O3，4-6份MgO，4-6份CaF，6-10份SiO2，3-5份RE。
本发明的球铁精炼净化剂与现有的净化剂相比，具有以下优点：
(1)氧化钙(CaO)含量35-55％，氟化钙(CaF)含量4-6％，钙化成分能使球铁液中的氧、硫快速反应，吸附铁液中的非金属夹渣物，同时稀土也可以去硫、去氧，细化晶粒。
(2)氧化镁(MgO)含量4-6％，氧化钙(CaO)含量35-55％，这些氧化物的共同作用下，铁水中的氧化夹杂的熔点降低，流动性提高，铁水的粘度和表面张力降低，使弥散性非金属夹杂物与金属液分离，为冶金提供了良好的热力学条件。
(3)本发明的球铁稀土精炼净化剂，杜绝了铸铁夹渣物、气孔、微裂纹等铸造缺陷的出现，同时解决了球墨铸铁加工而经常出现的点蚀、白斑、苍蝇脚等问题。
本发明还提供一种前文所述的精炼净化剂的制备方法，所述制备方法包括：(1)按照前文所述的精炼净化剂的化学成分及配比取相应的原料进行调配；(2)按照精炼剂的配比，称量好所需各组分原料后，分别放入烘箱中烘干，控制温度120-140℃，烘烤时间均为60-90分钟；(3)将上述原料烘烤完成后，放到干燥空间冷却到室温，并将各原料混合，粉碎机搅拌，使成分混合均匀；(4)将混合后的精炼剂抽样检验均匀性，合格后包装，存放在干燥处备用。
为了提高净化效果，减少磨铸铁产生夹渣物、气孔、微裂纹缺陷的情况，并且，克服了现有技术中的球墨铸铁在加工中经常出现的点蚀、白斑、苍蝇脚等问题。不仅如此，得到的球墨铸铁还具有高强度，珠光体含量高，高硬度的特点，优选地，破碎后的精炼净化剂的粒径不大于100μm。
另外，本发明还提供一种球墨铸铁的精炼方法，所述精炼方法包括以下步骤：(1)将前文所述的精炼净化剂置于钢包底部；(2)往钢包中注入球墨铸铁铁水，静置3～5min，扒渣；其中，按照质量百分数计，所述精炼净化剂包括：CaO:35-55％，MgO：4-6％。
针对于生产此类球铁球状石墨含量较高且切削加工性较好的净化剂，经过反复实验，CaO：35-55％，MgO：4-6％这些氧化物的共同作用下，铁水中的氧化夹杂的熔点降低，流动性提高，铁水的粘度和表面张力必然降低，使弥散性非金属夹杂物与金属液分离，为冶金提供了良好的热力学条件。使用本发明的精炼净化剂减少了球墨铸铁产生夹渣物、气孔、微裂纹缺陷的情况，并且，克服了现有技术中的球墨铸铁在加工中经常出现的点蚀、白斑、苍蝇脚等问题。不仅如此，得到的球墨铸铁还具有高强度，珠光体含量高，高硬度的特点。
在上述技术方案中，对于精炼净化剂的添加量可在较宽范围内进行调整，在本发明一种优选的实施方式中，精炼净化剂与球墨铸铁铁水的质量比为2-5:1000。
不仅如此，本发明还提供一种应用前文所述的精炼方法制备精炼球墨铸铁的方法，所述方法包括以下步骤：(1)生铁与废钢用中频感应电炉在1450-1480℃下进行熔化，检测并调整铁水的成分至配方要求，加入孕育剂进行孕育；(2)将精炼净化剂置于钢包底部；(3)往钢包中注入孕育后的球墨铸铁铁水，静置3～5min，扒渣，浇注，得铸件；其中，按照质量百分数计，所述精炼净化剂包括CaO：35-55％；MgO：4-6％。
通过上述技术方案，本发明通过在球墨铸铁在浇注前加入用于球墨铸铁的精炼净化剂进行精炼，得到了精炼球墨铸铁，减少了球墨铸铁产生夹渣物、气孔、微裂纹缺陷的情况，并且，克服了现有技术中的球墨铸铁在加工中经常出现的点蚀、白斑、苍蝇脚等问题。不仅如此，得到的球墨铸铁还具有高强度，珠光体含量高，高硬度的特点。
其中，对于可以使用本发明的精炼方法铸造球墨铸铁的牌号，可在较宽范围内进行选择，多种球墨铸铁均可取得本发明的效果。在本发明一种优选的实施方式中，球墨铸铁的配方为：以质量百分数计，含有碳3.5％-3.8％，硅2.4％-2.7％，锰0.29％-0.35％，铈0.03％-0.04％，镁0.045％-0.06％，钇0.08％-0.1％，钼0.01％-0.02％，磷≤0.04％，硫≤0.018％，余量为铁。在此情况下，可显著提高上述配方的球墨铸铁的力学性能，并有效降低缺陷的产生。
在上述技术方案中，对于球墨铸铁铸件的处理，本领域技术人员可在较宽范围内进行调整。在本发明一种优选的实施方式中，还包括对所述铸件进行热处理的步骤：先加热至750-850℃，保温2-4h，以15-17℃/min的速度降温至500-540℃，再空冷至室温；将空冷后的铸件加热至600-680℃，保温1-2h，以10-14℃/min的速度降温至450-480℃，再空冷至室温。这样可提高球墨铸铁中珠光体的含量，显著提高球墨铸铁的力学性能。
另外，本发明还提供一种根据前文所述的精炼方法制备得到的精炼球墨铸铁。
通过上述技术方案，本发明通过在球墨铸铁在浇注前加入用于球墨铸铁的精炼净化剂进行精炼，得到了精炼球墨铸铁，减少了球墨铸铁产生夹渣物、气孔、微裂纹缺陷的情况，并且，克服了现有技术中的球墨铸铁在加工中经常出现的点蚀、白斑、苍蝇脚等问题。不仅如此，得到的球墨铸铁还具有高强度，珠光体含量高，高硬度的特点。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，孕育剂的牌号为DSY-70。
制备例1
精炼净化剂的制备方法，所述制备方法包括：
(1)按照精炼净化剂的化学成分及配比取相应的原料进行调配；
其中，配比为：以质量份计，所述精炼净化剂包括：55份CaO，20份Al2O3，4份MgO，4份CaF，6份SiO2，3份RE；
(2)按照精炼剂的配比，称量好所需各组分原料后，分别放入烘箱中烘干，控制温度120℃，烘烤时间均为60分钟；
(3)将上述原料烘烤完成后，放到干燥空间冷却到室温，并将各原料混合，粉碎机搅拌，使成分混合均匀；
(4)将混合后的精炼剂抽样检验均匀性，合格后包装，存放在干燥处备用。
制备例2
精炼净化剂的制备方法，所述制备方法包括：
(1)按照精炼净化剂的化学成分及配比取相应的原料进行调配；
其中，配比为：以质量份计，所述精炼净化剂包括：35份CaO，30份Al2O3，6份MgO，6份CaF，10份SiO2，5份RE；
(2)按照精炼剂的配比，称量好所需各组分原料后，分别放入烘箱中烘干，控制温度140℃，烘烤时间均为90分钟；
(3)将上述原料烘烤完成后，放到干燥空间冷却到室温，并将各原料混合，粉碎机搅拌，使成分混合均匀；
(4)将混合后的精炼剂抽样检验均匀性，合格后包装，存放在干燥处备用。
制备例3
精炼净化剂的制备方法，所述制备方法包括：
(1)按照精炼净化剂的化学成分及配比取相应的原料进行调配；
其中，配比为：以质量份计，所述精炼净化剂包括：45份CaO，25份Al2O3，5份MgO，5份CaF，8份SiO2，4份RE；
(2)按照精炼剂的配比，称量好所需各组分原料后，分别放入烘箱中烘干，控制温度130℃，烘烤时间均为75分钟；
(3)将上述原料烘烤完成后，放到干燥空间冷却到室温，并将各原料混合，粉碎机搅拌，使成分混合均匀；
(4)将混合后的精炼剂抽样检验均匀性，合格后包装，存放在干燥处备用。
实施例1
一种精炼球墨铸铁的制备方法，包括以下步骤：
(1)生铁与废钢用中频感应电炉在1450℃下进行熔化，检测并调整铁水的成分至配方要求，加入孕育剂进行孕育；其中，球墨铸铁的配方为：以质量百分数计，含有碳3.5％，硅2.4％，锰0.29％，铈0.03％，镁0.045％，钇0.08％，钼0.01％，磷≤0.04％，硫≤0.018％，余量为铁；
(2)将制备例1中的得到的精炼净化剂置于钢包底部；
(3)往钢包中注入孕育后的球墨铸铁铁水，静置3min，扒渣，浇注，得铸件；
其中，精炼净化剂与球墨铸铁铁水的质量比为5:1000；
(4)对铸件进行热处理：先加热至750℃，保温4h，以15℃/min的速度降温至500℃，再空冷至室温；将空冷后的铸件加热至600℃，保温2h，以10℃/min的速度降温至450℃，再空冷至室温。
实施例2
一种精炼球墨铸铁的制备方法，包括以下步骤：
(1)生铁与废钢用中频感应电炉在1480℃下进行熔化，检测并调整铁水的成分至配方要求，加入孕育剂进行孕育；其中，球墨铸铁的配方为：以质量百分数计，含有碳3.8％，硅2.7％，锰0.35％，铈0.04％，镁0.06％，钇0.1％，钼0.02％，磷≤0.04％，硫≤0.018％，余量为铁；
(2)将制备例2中的得到的精炼净化剂置于钢包底部；
(3)往钢包中注入孕育后的球墨铸铁铁水，静置5min，扒渣，浇注，得铸件；
其中，精炼净化剂与球墨铸铁铁水的质量比为2:1000；
(4)对铸件进行热处理：先加热至850℃，保温2h，以17℃/min的速度降温至540℃，再空冷至室温；将空冷后的铸件加热至680℃，保温1h，以14℃/min的速度降温至480℃，再空冷至室温。
实施例3
一种精炼球墨铸铁的制备方法，包括以下步骤：
(1)生铁与废钢用中频感应电炉在1465℃下进行熔化，检测并调整铁水的成分至配方要求，加入孕育剂进行孕育；其中，球墨铸铁的配方为：以质量百分数计，含有碳3.6％，硅2.5％，锰0.31％，铈0.04％，镁0.05％，钇0.09％，钼0.01％，磷≤0.04％，硫≤0.018％，余量为铁；
(2)将制备例3中的得到的精炼净化剂置于钢包底部；
(3)往钢包中注入孕育后的球墨铸铁铁水，静置4min，扒渣，浇注，得铸件；
其中，精炼净化剂与球墨铸铁铁水的质量比为3.5:1000；
(4)对铸件进行热处理：先加热至800℃，保温3h，以16℃/min的速度降温至520℃，再空冷至室温；将空冷后的铸件加热至640℃，保温1.5h，以12℃/min的速度降温至465℃，再空冷至室温。
对比例1
按照实施例3的方法制备球墨铸铁，不同的是，不在钢包中加入本发明的精炼净化剂。
检测例1
根据GB/T 228.1-2010和GB/T 231.1-2009标准，检测实施例1-3及对比例1中球墨铸铁的性能，发现实施例1-3中的球墨铸铁的抗拉强度为均大于750MPa，伸长率大于等于4％，布氏硬度为221-225HBW，其中，应用实施例3中得到的球化剂得到的球墨铸铁的性能最优。
而对比例1中的球墨铸铁件的抗拉强度仅有590MPa，布氏硬度为187HBW。
经金相分析，实施例1-3中的球墨铸铁的珠光体的含量≥75％，而对比例中的珠光体含量为70％。
不仅如此，本发明中的球墨铸铁件减少了球墨铸铁产生夹渣物、气孔、微裂纹缺陷的情况，并且，克服了现有技术中的球墨铸铁在加工中经常出现的点蚀、白斑、苍蝇脚等问题。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (4)

1.一种用于球墨铸铁的精炼净化剂，其特征在于，按照质量百分数计，所述精炼净化剂包括：CaO:35-55％，MgO：4-6％。
2.根据权利要求1所述的精炼净化剂，其中，以质量份计，所述精炼净化剂包括：35-55份CaO，20-30份Al2O3，4-6份MgO，4-6份CaF，6-10份SiO2，3-5份RE。
3.一种权利要求1或2所述的精炼净化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)按照权利要求1或2所述的精炼净化剂的化学成分及配比取相应的原料进行调配；
(2)按照精炼剂的配比，称量好所需各组分原料后，分别放入烘箱中烘干，控制温度120-140℃，烘烤时间均为60-90分钟；
(3)将上述原料烘烤完成后，放到干燥空间冷却到室温，并将各原料混合，粉碎机搅拌，使成分混合均匀；
(4)将混合后的精炼剂抽样检验均匀性，合格后包装，存放在干燥处备用。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，破碎后的精炼净化剂的粒径不大于100μm。
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