一种灰铸铁孕育剂的制备方法及其应用.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410405114.4

申请日:

2014.08.18

公开号:

CN104195415A

公开日:

2014.12.10

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C22C 33/08申请公布日:20141210|||实质审查的生效IPC(主分类):C22C 33/08申请日:20140818|||公开

IPC分类号:

C22C33/08; C21C1/08

主分类号:

C22C33/08

申请人:

成都宏源铸造材料有限公司

发明人:

韩岗; 马银强; 林志国

地址:

610105 四川省成都市龙泉驿区柏合镇爱国村六组

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明公开了一种灰铸铁孕育剂,其配方按重量百分比计包括:Si:66~70%,Zr:1~3%,Ca:1~2%,Mn:0~2.5%,Fe3O4:0.5~1.5%,余量为Fe以及不可避免的微量元素。采用本发明提供的灰铸铁孕育剂,能够改善灰铸铁的综合性能,并提高孕育效率。

权利要求书

1.  一种灰铸铁孕育剂,其特征在于,其配方按重量百分比计包括:Si:66~70%,Zr:1~3%,Ca:1~2%,Mn:0~2.5%,Fe3O4:0.5~1.5%,余量为Fe以及不可避免的微量元素。

2.
  根据权利要求1所述的灰铸铁孕育剂,其配方按重量百分比计包括:Si:66~70%,Zr:2~3%,Ca:1.4~1.6%,Mn:1~2%,Fe3O4:0.5~1.5%,余量为Fe以及不可避免的微量元素。

3.
  根据权利要求1或2所述的灰铸铁孕育剂,其特征在于,进一步包括按重量百分比计0~1.4%的Al。

4.
  一种权利要求1或2所述的灰铸铁孕育剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)按质量百分比66~70%的Si,1~3%的Zr,1~2%的Ca,0~2.5%的Mn,0~1.4%的Al,Fe3O4:0.5~1.5%以及余量为Fe以及不可避免的微量元素混合均匀,粉碎;
(2)将粉碎的合金原料均匀后放入真空熔炼炉内,升温至1300℃至1500℃以使得各原料融化,机械搅拌均匀;
(3)浇注成块体,并将块体粉碎成平均粒径为200~500μm的合金粉末即可。

5.
  一种权利要求1或2所述的灰铸铁孕育剂在铸件中的应用,其特征在于铁水与孕育剂的比例为1:0.04~0.08,在冶炼铸件时,与普通生产一样,只需在补充铁水时,将包装好的灰铸铁孕育剂随铁水流加入,铁水出完后将包中铁水进行搅拌后,用保温剂将铁水覆盖,即可浇注。

6.
  根据权利要求5所述的灰铸铁孕育剂在铸件中的应用,其特征在于铁水与孕育剂的比例为1:0.05~0.07,在冶炼铸件时,与普通生产一样,只需在 补充铁水时,将包装好的灰铸铁孕育剂随铁水流加入,铁水出完后将包中铁水进行搅拌后,用保温剂将铁水覆盖,即可浇注。

说明书

一种灰铸铁孕育剂的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及铸造领域,尤其涉及一种灰铸铁孕育剂和制备方法,以及其在铸造领域的应用。
背景技术
孕育剂有可促进石墨化,减少白口倾向,改善石墨形态和分布状况,增加共晶团数量,细化基体组织,使球铁石墨圆整,减少或消除激冷,防止表面游离渗碳体的形成,均匀组织,提高力学性能等优点,其在铸铁领域得到了广泛地应用。
灰铸铁基本上是由铁、碳和硅组成的共晶型合金,其中,碳主要以石墨的形态存在。灰铸铁是铸铁领域的应用十分广泛的铸铁材料之一,因其良好的铸造性,良好的耐磨性,良好的切削加工性能,表面光洁,消振性高,低的缺口敏感性,在工业领域得到了广泛地应用。
目前,大多数生产厂家使用75硅铁孕育剂作为孕育剂生产灰铸铁,但是这些产品存在孕育时间短、耐磨性差、硬度低,抗拉强度低、断面不均匀,易产生白口等缺点,造成产品不稳定,不能满足一些需要高硬度的机器铸件的要求。
为了改善上述不足,部分厂家开始在硅铁孕育剂中增加其它材料制备复合孕育剂,如铬、铜等,然而,在添加上述材料时,会引入新的问题。如添加铬将增大白口组织形成的几率,进而导致灰铁硬度下降,添加铜不但在改善灰铁性能方面得不到很好的效果,反而大大增加了制备孕育剂的成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题,提出了一种孕育效果好, 孕育后灰铸铁的孕育时间、耐磨性、抗拉强度、断面均匀程度均大幅提高的孕育剂。
本发明的另一目的在于提供一种上述灰铸铁用孕育剂的制备方法。
本发明的再一目的在于提供一种上述灰铸铁孕育剂在铸造方面的应用。
为达到上述目的,本发明采取以下技术方案:
一种灰铸铁孕育剂,其配方按重量百分比计包括:Si:66~70%,Zr:1~3%,Ca:1~2%,Mn:0~2.5%,Fe3O4:0.5~1.5%,余量为Fe以及不可避免的微量元素。
上述铸铁用孕育剂,优选的技术方案中,其配方按重量百分比计包括:Si:66~70%,Zr:2~3%,Ca:1.4~1.6%,Mn:1~2%,Fe3O4:0.5~1.5%,余量为Fe以及不可避免的微量元素。
上述灰铸铁孕育剂,优选的技术方案中,进一步包括按重量百分比计0~1.4%的Al。
上述灰铸铁孕育剂的制备方法包括以下步骤:
(1)按质量百分比66~70%的Si,1~3%的Zr,1~2%的Ca,0~2.5%的Mn,0~1.4%的Al,Fe3O4:0.5~1.5%以及余量为Fe以及不可避免的微量元素混合均匀,粉碎;
(2)将粉碎的合金原料均匀后放入真空装置内,升温至1300℃至1500℃以使得各原料融化,机械搅拌均匀;
(3)浇注成块体,并将块体粉碎成平均粒径为200~500μm的合金粉末即可。
上述灰铸铁孕育剂在铸铁中的应用,铁水与灰铸铁孕育剂的比例为1:0.04~0.08,在冶炼铸铁时,与普通生产一样,只需在补充铁水时,将包装好的 灰铸铁孕育剂随铁水流加入,铁水出完后将包中铁水进行搅拌后,用保温剂将铁水覆盖,即可浇注。
本发明提供的上述灰铸铁孕育剂技术方案具有以下有益效果:
1、Zr有脱氧作用,有利于提高铁液的流动性,能减轻铸铁的白口倾向,促成均细小的A型石墨;
2、Si、Al、Zr生成氮化物,减少过量溶解氮含量,组织铁水可逆吸氮,抑制孕育衰退,防止白口倾向;
3、SiO2晶体可以作为铁液石墨结晶的外来晶核,促进A型石墨的形成;
4、Si、Al、Zr能降低孕育剂熔点,由于熔点低瞬时扩散快,孕育效果更好;
5、Al含量减少针孔形成的可能性;
6、Mn是一种反石墨稳定细化珠光体元素,其含量在1%左右,其作用是与增加结晶核心,提高孕育效果
7、Ca属碱土金属,Ca能生成氧化物、硫化物、氮化物,造渣净化铁液和构成晶核内物质;
8、低含量的Al和Ca确保了其在加入铁水中时产生的渣最少;
9、通过添加Fe3O4能够增加共晶核数,可以在孕育剂添加量低的情况下获得较好的抑制碳化铁的能力,并改善了重现率及稳定性,延长了孕育时间。
10、细化的孕育剂结构(200~500μm)能够均匀分散在铁水中,增大其余钢水的接触面积,提高孕育效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1(制备)
按重量百分比计66%的Si,3%的Zr,2%的Ca,2.5%的Mn,1.5%的Fe3O4,1.4%的Al以及23.6%的Fe混合均匀后放入真空装置内,升温至1300℃,待各原料融化后,机械搅拌均匀;浇注成块体,并将块体粉碎成平均粒径为200μm的合金粉末即可。
实施例2(制备)
按重量百分比计70%的Si,1%的Zr,1%的Ca,0.5%的Fe3O4,0.2%的Al以及27.3%的Fe混合均匀后放入真空装置内,升温至1500℃,待各原料融化后,机械搅拌均匀;浇注成块体,并将块体粉碎成平均粒径为500μm的合金粉末即可。
实施例3(制备)
按重量百分比计68%的Si,2%的Zr,1.6%的Ca,1%的Mn,1%的Fe3O4,0.8%的Al以及25.6%的Fe混合均匀后放入真空装置内,升温至1350℃,待各原料融化后,机械搅拌均匀;浇注成块体,并将块体粉碎成平均粒径为300μm的合金粉末即可。
实施例4(制备)
按重量百分比计68%的Si,1.5%的Zr,1.2%的Ca,1.5%的Mn,0.8%的Fe3O4,1.2%的Al以及25.8%的Fe混合均匀后放入真空装置内,升温至1450℃,待各原料融化后,机械搅拌均匀;浇注成块体,并将块体粉碎成平均粒径为400μm的合金粉末即可。
实施例5(应用)
灰铸铁孕育剂作为铸铁领域的应用,其铁水与孕育剂的比例为1:0.04,在冶炼铸铁时与普通生产一样,只需在补充铁水时,将包装好的灰铸铁孕育剂随铁水流加入,铁水出完后将包中铁水进行搅拌后,用保温剂将铁水覆盖,即 可浇注。
实施例6(应用)
灰铸铁孕育剂作为铸铁领域的应用,其铁水与孕育剂的比例为1:0.08,在冶炼铸铁时与普通生产一样,只需在补充铁水时,将包装好的灰铸铁孕育剂随铁水流加入,铁水出完后将包中铁水进行搅拌后,用保温剂将铁水覆盖,即可浇注。
实施例7(应用)
灰铸铁孕育剂作为铸铁领域的应用,其铁水与孕育剂的比例为1:0.05,在冶炼铸铁时与普通生产一样,只需在补充铁水时,将包装好的灰铸铁孕育剂随铁水流加入,铁水出完后将包中铁水进行搅拌后,用保温剂将铁水覆盖,即可浇注。
实施例8(应用)
灰铸铁孕育剂作为铸铁领域的应用,其铁水与孕育剂的比例为1:0.07,在冶炼铸铁时与普通生产一样,只需在补充铁水时,将包装好的灰铸铁孕育剂随铁水流加入,铁水出完后将包中铁水进行搅拌后,用保温剂将铁水覆盖,即可浇注。

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1、10申请公布号CN104195415A43申请公布日20141210CN104195415A21申请号201410405114422申请日20140818C22C33/08200601C21C1/0820060171申请人成都宏源铸造材料有限公司地址610105四川省成都市龙泉驿区柏合镇爱国村六组72发明人韩岗马银强林志国54发明名称一种灰铸铁孕育剂的制备方法及其应用57摘要本发明公开了一种灰铸铁孕育剂,其配方按重量百分比计包括SI6670,ZR13,CA12,MN025,FE3O40515,余量为FE以及不可避免的微量元素。采用本发明提供的灰铸铁孕育剂,能够改善灰铸铁的综合性能,并提高孕育效。

2、率。51INTCL权利要求书1页说明书3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页10申请公布号CN104195415ACN104195415A1/1页21一种灰铸铁孕育剂,其特征在于,其配方按重量百分比计包括SI6670,ZR13,CA12,MN025,FE3O40515,余量为FE以及不可避免的微量元素。2根据权利要求1所述的灰铸铁孕育剂,其配方按重量百分比计包括SI6670,ZR23,CA1416,MN12,FE3O40515,余量为FE以及不可避免的微量元素。3根据权利要求1或2所述的灰铸铁孕育剂,其特征在于,进一步包括按重量百分比计014的AL。4一种。

3、权利要求1或2所述的灰铸铁孕育剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤1按质量百分比6670的SI,13的ZR,12的CA,025的MN,014的AL,FE3O40515以及余量为FE以及不可避免的微量元素混合均匀,粉碎;2将粉碎的合金原料均匀后放入真空熔炼炉内,升温至1300至1500以使得各原料融化,机械搅拌均匀;3浇注成块体,并将块体粉碎成平均粒径为200500M的合金粉末即可。5一种权利要求1或2所述的灰铸铁孕育剂在铸件中的应用,其特征在于铁水与孕育剂的比例为1004008,在冶炼铸件时,与普通生产一样,只需在补充铁水时,将包装好的灰铸铁孕育剂随铁水流加入,铁水出完后将包中铁水进行搅拌后。

4、,用保温剂将铁水覆盖,即可浇注。6根据权利要求5所述的灰铸铁孕育剂在铸件中的应用,其特征在于铁水与孕育剂的比例为1005007,在冶炼铸件时,与普通生产一样,只需在补充铁水时,将包装好的灰铸铁孕育剂随铁水流加入,铁水出完后将包中铁水进行搅拌后,用保温剂将铁水覆盖,即可浇注。权利要求书CN104195415A1/3页3一种灰铸铁孕育剂的制备方法及其应用技术领域0001本发明涉及铸造领域,尤其涉及一种灰铸铁孕育剂和制备方法,以及其在铸造领域的应用。背景技术0002孕育剂有可促进石墨化,减少白口倾向,改善石墨形态和分布状况,增加共晶团数量,细化基体组织,使球铁石墨圆整,减少或消除激冷,防止表面游离渗。

5、碳体的形成,均匀组织,提高力学性能等优点,其在铸铁领域得到了广泛地应用。0003灰铸铁基本上是由铁、碳和硅组成的共晶型合金,其中,碳主要以石墨的形态存在。灰铸铁是铸铁领域的应用十分广泛的铸铁材料之一,因其良好的铸造性,良好的耐磨性,良好的切削加工性能,表面光洁,消振性高,低的缺口敏感性,在工业领域得到了广泛地应用。0004目前,大多数生产厂家使用75硅铁孕育剂作为孕育剂生产灰铸铁,但是这些产品存在孕育时间短、耐磨性差、硬度低,抗拉强度低、断面不均匀,易产生白口等缺点,造成产品不稳定,不能满足一些需要高硬度的机器铸件的要求。0005为了改善上述不足,部分厂家开始在硅铁孕育剂中增加其它材料制备复合。

6、孕育剂,如铬、铜等,然而,在添加上述材料时,会引入新的问题。如添加铬将增大白口组织形成的几率,进而导致灰铁硬度下降,添加铜不但在改善灰铁性能方面得不到很好的效果,反而大大增加了制备孕育剂的成本。发明内容0006本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题,提出了一种孕育效果好,孕育后灰铸铁的孕育时间、耐磨性、抗拉强度、断面均匀程度均大幅提高的孕育剂。0007本发明的另一目的在于提供一种上述灰铸铁用孕育剂的制备方法。0008本发明的再一目的在于提供一种上述灰铸铁孕育剂在铸造方面的应用。0009为达到上述目的,本发明采取以下技术方案0010一种灰铸铁孕育剂,其配方按重量百分比计包括SI6670,ZR1。

7、3,CA12,MN025,FE3O40515,余量为FE以及不可避免的微量元素。0011上述铸铁用孕育剂,优选的技术方案中,其配方按重量百分比计包括SI6670,ZR23,CA1416,MN12,FE3O40515,余量为FE以及不可避免的微量元素。0012上述灰铸铁孕育剂,优选的技术方案中,进一步包括按重量百分比计014的AL。0013上述灰铸铁孕育剂的制备方法包括以下步骤00141按质量百分比6670的SI,13的ZR,12的CA,025的MN,014的AL,FE3O40515以及余量为FE以及不可避免的微量元素混合均匀,粉说明书CN104195415A2/3页4碎;00152将粉碎的合金。

8、原料均匀后放入真空装置内,升温至1300至1500以使得各原料融化,机械搅拌均匀;00163浇注成块体,并将块体粉碎成平均粒径为200500M的合金粉末即可。0017上述灰铸铁孕育剂在铸铁中的应用,铁水与灰铸铁孕育剂的比例为1004008,在冶炼铸铁时,与普通生产一样,只需在补充铁水时,将包装好的灰铸铁孕育剂随铁水流加入,铁水出完后将包中铁水进行搅拌后,用保温剂将铁水覆盖,即可浇注。0018本发明提供的上述灰铸铁孕育剂技术方案具有以下有益效果00191、ZR有脱氧作用,有利于提高铁液的流动性,能减轻铸铁的白口倾向,促成均细小的A型石墨;00202、SI、AL、ZR生成氮化物,减少过量溶解氮含量。

9、,组织铁水可逆吸氮,抑制孕育衰退,防止白口倾向;00213、SIO2晶体可以作为铁液石墨结晶的外来晶核,促进A型石墨的形成;00224、SI、AL、ZR能降低孕育剂熔点,由于熔点低瞬时扩散快,孕育效果更好;00235、AL含量减少针孔形成的可能性;00246、MN是一种反石墨稳定细化珠光体元素,其含量在1左右,其作用是与增加结晶核心,提高孕育效果00257、CA属碱土金属,CA能生成氧化物、硫化物、氮化物,造渣净化铁液和构成晶核内物质;00268、低含量的AL和CA确保了其在加入铁水中时产生的渣最少;00279、通过添加FE3O4能够增加共晶核数,可以在孕育剂添加量低的情况下获得较好的抑制碳化。

10、铁的能力,并改善了重现率及稳定性,延长了孕育时间。002810、细化的孕育剂结构200500M能够均匀分散在铁水中,增大其余钢水的接触面积,提高孕育效率。具体实施方式0029下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。0030实施例1制备0031按重量百分比计66的SI,3的ZR,2的CA,25的MN,15的FE3O4,14的AL以及236的FE混合均匀后放入真空装置内,升温至1300,待各原料融化后,机械搅拌均匀;浇注成块体,并将块体粉碎成平均粒径为200M的合金粉末即可。0032实施例2制备0033按重量百分比计70的SI,1的ZR,1的CA,05的FE3O4,02的AL以及273的FE混合均。

11、匀后放入真空装置内,升温至1500,待各原料融化后,机械搅拌均匀;浇注成块体,并将块体粉碎成平均粒径为500M的合金粉末即可。0034实施例3制备0035按重量百分比计68的SI,2的ZR,16的CA,1的MN,1的FE3O4,08的AL以及256的FE混合均匀后放入真空装置内,升温至1350,待各原料融化后,机械搅拌均匀;浇注成块体,并将块体粉碎成平均粒径为300M的合金粉末即可。说明书CN104195415A3/3页50036实施例4制备0037按重量百分比计68的SI,15的ZR,12的CA,15的MN,08的FE3O4,12的AL以及258的FE混合均匀后放入真空装置内,升温至1450。

12、,待各原料融化后,机械搅拌均匀;浇注成块体,并将块体粉碎成平均粒径为400M的合金粉末即可。0038实施例5应用0039灰铸铁孕育剂作为铸铁领域的应用,其铁水与孕育剂的比例为1004,在冶炼铸铁时与普通生产一样,只需在补充铁水时,将包装好的灰铸铁孕育剂随铁水流加入,铁水出完后将包中铁水进行搅拌后,用保温剂将铁水覆盖,即可浇注。0040实施例6应用0041灰铸铁孕育剂作为铸铁领域的应用,其铁水与孕育剂的比例为1008,在冶炼铸铁时与普通生产一样,只需在补充铁水时,将包装好的灰铸铁孕育剂随铁水流加入,铁水出完后将包中铁水进行搅拌后,用保温剂将铁水覆盖,即可浇注。0042实施例7应用0043灰铸铁孕育剂作为铸铁领域的应用,其铁水与孕育剂的比例为1005,在冶炼铸铁时与普通生产一样,只需在补充铁水时,将包装好的灰铸铁孕育剂随铁水流加入,铁水出完后将包中铁水进行搅拌后,用保温剂将铁水覆盖,即可浇注。0044实施例8应用0045灰铸铁孕育剂作为铸铁领域的应用,其铁水与孕育剂的比例为1007,在冶炼铸铁时与普通生产一样,只需在补充铁水时,将包装好的灰铸铁孕育剂随铁水流加入,铁水出完后将包中铁水进行搅拌后,用保温剂将铁水覆盖,即可浇注。说明书CN104195415A。

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