一种孕育剂及其制备方法和在冶炼球墨铸铁的应用技术

本发明专利技术涉及一种孕育剂及其制备方法和该孕育剂在冶炼球墨铸铁的应用，属于冶金技术领域。孕育剂的组成成分及其质量百分比为：Si：58％-62％，Ca：1.0％-2.5％，Sb：8％-12％，Al：0.2％-0.6％，Bi：2％-4％，Sr：0.2％-0.5％，余量为Fe及不可避免的微量元素。并公开了该孕育剂的制备方法及在冶炼球墨铸铁的应用，其利用三次孕育处理制得球墨铸铁，三次孕育处理为在球化包的球化剂一侧放入第一层孕育剂，在第一层孕育剂上覆盖第一层球状球化剂，在第一层球状球化剂上覆盖一层生铁片Ⅰ，在生铁片Ⅰ上面覆盖第二层孕育剂，然后在第二层孕育剂上面依次覆盖第二层球状球化剂、一层生铁片Ⅱ和第三层孕育剂，浇入铁液进行球化和孕育处理。制得的球墨铸铁铸件强度、韧性和尺寸稳定性较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金
，尤其涉及一种孕育剂及其制备方法和该孕育剂在冶炼 球墨铸铁中的应用。
技术介绍
随着工业技术的发展，对铸铁力学性能的要求也愈来愈高。提高铸铁材料力学性 能的途径主要有以下几种：改变铸铁的碳与硅之比；孕育处理；热处理；合金化。其中孕育 处理是比较简便又经济、行之有效的方法。孕育处理要有合适的孕育剂，孕育剂对铸铁件的 质量、成本，尤其对高档铸铁件的发展有重要作用。孕育处理的作用在于改变铸铁共晶结晶 的凝固条件，达到消除白口、促进石墨化、细化晶粒、提高组织均匀性的目的，从而改善铸铁 的力学性能和加工性能。 球墨铸铁的综合性能接近于钢，基于其优异的性能，目前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。我国球铁生产主要采用冶金用75硅铁作孕育剂，这种硅铁中对孕 育起重要作用的Ca、A1没有限定含量范围，其孕育效果不稳定。其他目前常用的硅铁孕育 剂孕育生产的铁液得到的铸件的抗拉强度在300N/mm2以下，屈服强度也在250N/mm2以下， 不能满足一些需要高韧性的机器铸件要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种孕育方便，孕育效果 好，孕育后铸铁的延伸率和初性均大幅提尚的孕育剂。 本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种孕育剂，所述孕育剂的组成成分 及其质量百分比为：Si :58% -62%，Ca :1. 0% -2. 5%，Sb :8% -12%，A1 :0· 2% -0· 6%，Bi : 2% -4%，Sr :0. 2% -0. 5%，余量为Fe以及不可避免的微量元素。 孕育处理可促进石墨化，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，提高力学性能。孕育衰退时，孕育元素的微粒消失，引起石墨形核结晶的 核心减少，造成渗碳体体积分数增加，白口倾向增加，硬度上升，影响铸件的加工性能，导致 出现畸形石墨，降低铸件的力学性能。由于浇包较大，一包铁液可浇多件，浇注一定时间后 存在孕育衰退，因此，导致铸件的力学性能不稳定。本专利技术的孕育剂一方面含有Sr、Si等 元素，能够生成稳定的碳化物，因而衰退的时间可延长，能够避免因浇注时间过长造成的孕 育元素消耗完毕而产生的孕育衰退现象。另一方面，在加入金属元素的同时，引进一定浓度 的非金属元素（S和0)，本专利技术的孕育剂通过Ca-Bi-S-Ο的配合作用，大幅增加了球墨铸铁 的石墨球数，改善了球墨铸铁的基体组织和力学性能，尤其是伸长率得到了明显的提高。另 外，本专利技术孕育剂中的铝和钙会与氧、氮反应，形成高熔点的化合物，成为石墨结晶的核心。 且，加入本专利技术的孕育剂后，铁液中可形成局部的富硅微区，有利于石墨析出。但是，铁液中 的铝含量又不能太高，由于铝元素具有很强的吸氧特性，多加入〇. 01 %的铝元素，就可能导 致铸件产生皮下气孔；相应地，钙的化学性质活泼，具有很强的脱氧去硫能力。因此，需要合 理的配置钙和铝的质量百分比比例，一方面使得铁液中尽量不产生皮下气孔，另一方面又 要使得铁液中可形成局部的富硅微区，便于石墨析出。 作为优选，所述孕育剂的组成成分及其质量百分比为：Si :59% -60%，Ca: 1· 5% -2· 0%，Sb :9% -10%，A1 :0· 3% -0· 5%，Bi :2. 5% -3· 5%，Sr :0· 3% -0· 4%，余量 为Fe以及不可避免的微量元素。 进一步优选，所述孕育剂的组成成分及其质量百分比为：Si :59. 5%，Ca :1. 8%， Sb :9. 5%，A1 :0. 4%，Bi :3. 0%，Sr :0. 3-0. 4%，余量为Fe以及不可避免的微量元素。 进一步优选，所述孕育剂的组成成分及其质量百分比为：Si :59%，Ca :2. 0%，Sb : 9%，A1 :0. 5%，Bi :2. 5%，Sr :0. 4%，余量为Fe以及不可避免的微量元素。 进一步优选，所述孕育剂的组成成分及其质量百分比为：Si :60%，Ca :1. 5%，Sb : 10%，A1 :0.3%，Bi :3. 5%，Sr :0.3%，余量为Fe以及不可避免的微量元素。 进一步优选，所述孕育剂的组成成分及其质量百分比为：Si :58%，Ca :2. 5%，Sb : 8%，A1 :0.6%，Bi :2%，Sr :0.5%，余量为Fe以及不可避免的微量元素。 进一步优选，所述孕育剂的组成成分及其质量百分比为：Si :62%，Ca :1. 0%，Sb : 12%，A1 :0.2%，Bi :4%，Sr :0.2%，余量为Fe以及不可避免的微量元素。 本专利技术中上述孕育剂的制备方法包括如下步骤： S1 :按上述孕育剂的质量百分比称取合金原料，并将称取的合金原料粉碎； S2 :将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1150°C至1300°C以使得各原料熔 化； S3 :待原料充分熔化混合后，真空冷却得到本专利技术孕育剂。 本专利技术还提供一种上述孕育剂在冶炼球墨铸铁中的应用，其利用三次孕育处理制 得球墨铸铁，三次孕育处理为在球化包的球化剂一侧放入第一层孕育剂，在第一层孕育剂 上覆盖第一层球状球化剂，在第一层球状球化剂上覆盖一层生铁片I，在生铁片I上面覆 盖第二层孕育剂，然后在第二层孕育剂上面依次覆盖第二层球状球化剂、一层生铁片II和 第三层孕育剂，浇入铁液进行球化和孕育处理。 为了进一步提高球化和孕育效果，本专利技术改进了球化剂和孕育剂的放置方法，孕 育剂和球化剂采用叠放的方式，从下到上形成孕育剂-球化剂-孕育剂-球化剂-孕育剂 的形式，使球化和孕育处理基本上同时进行，提高了处理效果，最底层放置一层孕育剂，使 得球化完成后仍然在进行孕育处理，减缓了球化衰退，并且球化剂和孕育剂一次性放入，操 作方便。本专利技术在第一层球化剂上和第二次球化剂上覆盖有一层生铁片，因为铁液熔化生 铁片和需要一定的时间，所以延长了球化剂的起爆时间，使铁液的液面得以上升，球化剂和 孕育剂上浮的路径延长，在上浮过程中反应的时间较长，从而提高球化剂的吸收率。由于生 铁片的延缓作用，铁液也可一次性浇入球化包，操作更加方便简单，避免了传统冲入法对于 工人的操作技能要求高，如果出铁温度高或者铁液直接冲在球化剂上，很容易造成球化不 良的缺点，另外取消了灰铁铁肩的覆盖，由于覆盖所用灰铁转肩往往含锰、磷、硫及其它微 量元素较高，可导致球化衰退和性能不稳定。 作为优选，所述的球化剂先制成粒径1-25 μ m的超微粉体，再将超微粉体使用钢 板包裹制成直径均匀5-15mm的第一层球状球化剂和第一层球状球化剂。在球化孕育处理 时对传统冲入法进行了改进，将传统使用的块状球化剂制成超微粉体使用，试验表明，使用 相同剂量的粉超微粉体球化剂，石墨的球化效果更好，石墨大部分呈球状分布，只有很少量 呈团状，石墨球细小均匀，圆整度和分散性较同量块状球化剂有明显改善，铸件的力学性能 也得到显著提高。但是由于球化剂本身密度较小，制成超微粉体后，反应中更容易上浮，并 且粉体球化剂在铁液中更容易剧烈燃烧，为了让粉体球化剂能够在铁液中均匀吸收并减缓 溶解速度，采用钢板对粉体球化剂进行包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种孕育剂，其特征在于，所述孕育剂的组成成分及其质量百分比为：Si：58％‑62％，Ca：1.0％‑2.5％，Sb：8％‑12％，Al：0.2％‑0.6％，Bi：2％‑4％，Sr：0.2％‑0.5％，余量为Fe以及不可避免的微量元素。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：俞光杰，刘锐，李建国，
申请(专利权)人：宁波康发铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33