生产延性铁的改进方法技术

本发明专利技术涉及一种生产延性铁的方法，其包括下面的连续步骤：（ｉ）用初始化剂处理铁液，该初始化剂包含有效量的除了Ｍｇ之外的Ⅱａ族金属，（ｉｉ）在步骤（ｉ）之后预定的时间，用含镁的球化剂处理该铁液，（ｉｉｉ）用共晶石墨成核诱导孕育剂处理该铁液，和（ｉｖ）浇铸所述的铁。本发明专利技术允许待加工的原生铁中的氧含量是可变的，目的是自所加工的铁铸造的元件的机械性能不依赖于原生铁中的初始氧含量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 本专利技术涉及一种生产延性铁的方法。为了在铸铁件中实现期望的机械性能，铁液必须具有正确的组分， 并且它还必须含有合适的核来在凝固时产生正确的石墨形态。铁液必须 具有合适的"石墨化潜能"。这主要通过它的"碳当量值"来确定。常 规的实践是通过成核，例如通过控制所述的孕育剂的添加来调节石墨化 潜能。孕育剂大部分基于石墨、硅铁或者硅化钙，并且硅铁是最为常用 的。延性铁(也称为球状石墨(SG)铁或者球墨铸铁)不同于灰铸铁之处在 于，在前者中，石墨析出是离散的球，而非互连的薄片。促使石墨析出 成球是在浇铸之前(和在孕育之前)，通过用所谓的球化剂(通常是镁)处理 铁液来实现的。镁可以作为纯金属加入，或者更普遍的是作为合金例如 镁-硅铁或者镍-镁而加入。其它材料包括由铁和镁的颗粒混合物所形成 的块例如"NODULANT" (TM),和用镁与其它材料填充的空心低碳钢 丝。通常，镁处理应当在铁液中产生大约0.04%的残留镁。但是，添加 这种镁有许多的困难。与铁液相比，镁在相对低的温度沸腾，所以由于 镁在导致铁液强烈震荡的处理温度具有高的蒸汽压，因而产生激烈的反 应，和相当大的蒸汽形式的镁损失。此外，在处理过程中，在铁液中形 成的氧化物和疏化物导致在金属表面上形成浮渣。在浇铸之前这种浮渣 必须尽可能完全的除去。同样，在处理之后的铁液中残留的镁在金属表 面(这里曝露于空气)处连续的氧化，产生镁的损失，其可能影响石墨球 体的结构，并且所形成的浮渣可以在铸件中产生有害的夹杂物。损失到 大气中的镁和硫化物与氧化物形成中损失的镁是变化的，这使得难以预 先确定具体的批次中的添加量，同时需要多到100%或者甚至更多(50% 或者更多的镁可能损失)的"过量的"铁。这些因素在成本、处理的容易 性以及机械性能和最终铸件的总体质量的预知性方面明显是不利的。此外，镁实际上是一种碳化物促进剂，因此在镁处理之后所需的孕 育剂的量是相当高的。由于出于经济的原因，任何的碎屑通常都会被返 回来重新加工，因此这里铁中的硅含量(来自孕育剂和球化剂的加入)在 一段时间之后具有升高的倾向，从而限制了可以利用的碎屑的比例(在加工终止时所需的硅含量是通过浇铸的规格预先确定的)。已经进行了尝试来緩和镁添加所涉及的问题。例如，Foseco已经将 镁球化剂的添加和钡合金(例如在商标名"INOCULIN390"下销售的并 且具有下面的组成(重量。/。)60-67Si, 7-llBa, 0.8-1.5A1, 0.4-1.7Ca，余量 是Fe)的添加相结合在一起。除非另有指示，在下文中提到的全部的組 分是以重量％出现的。使用这样的合金可以緩和上述的某些问题，但是 其不是 一 种可靠的和可预测的方式。本专利技术的一个目标是提供一种，其消除或緩 和了与现有技术的方法相关的 一种或多种问题。根据本专利技术的第一个方面，这里提供一种生产延性铁的方法，其包 括下面的连续步骤(i) 用初始化剂(initialiser)处理铁液，该初始化剂包含有效量的除 了 Mg之外的IIa族金属，(ii) 在步骤(i)之后预定的时间，用含镁的球化剂处理该铁液，(iii) 用共晶石墨成核诱导孕育剂处理该铁液，和(iv) 浇铸所述的铁。本专利技术基于这样的发现即，在球化剂加入之前用初始化剂预处理 铁产生多个显著的和令人惊讶的优点。优选的，在步骤(i)所用的初始化剂的IIa族金属是Ba、 Sr或者Ca, 并最优选是Ba。优选的，步骤(i)的初始化剂是一种硅铁合金。更优选该硅铁合金以 重量百分比计为40-55Si, 5-15M,甚至更优选是46-50Si， 7-11M这里M是IIa族金属(最优选Ba),余量是Fe和任何可能存在的不 可避免的杂质。该合金可以含有较少量的其它合金元素，其选自下面的一种或多 种Al, Ca, Mn和Zr，例如独立的0-2.5A1,优选的0-1.5A1, 0-2Ca, 0-3Mn和0-1.5Zr。当存在时，这样的元素的最小量优选是0.5A1, lCa, 2Mn和0.5Zr。一种非常优选的合金是33.7-41.3Fe, 46-50Si， 7-llBa, 0.01-1 Al，1.2-1.8Ca, 0.01画2.5Mn, O.Ol画lZr。步骤(ii)所用的含Mg孕育剂可以是Mg金属(例如锭料或包芯线)， MgFeSi合金(优选3-20%Mg)， Ni-Mg合金(优选5-15%Mg),或者Mg-Fe 块(优选5-15%Mg)。步骤(ii)的处理将便利地在步骤(i)之后大约1-10分钟进行。出于实 践的原因，30秒是绝对最小值，并且在步骤(i)之后至少2分钟是特别便 利的。最便利的，步骤(ii)是在步骤(i)之后大约4分钟进行的。优选的，计算步骤(i)中添加的初始化剂的量来提供至少0.035%的 IIa族金属(基于铁液的重量)。这里过量的配料没有特别的问题，但是 0.04%(例如0.4%的含有10%Ba的初始化剂)对于大部分的应用来说是足 够的。通常，Si在延性铁中的含量最佳是大约2.2-2.8%。低于这个量时， 铁氧体的比例降低，并形成不可接受的量的碳化物。本专利技术的方法使得 硅的含量降低了大约10-15%。这不但降低了加入到铁中的硅合金的使 用和成本，而且有利的是铁的抗沖击性随着铸件的机械性能而提高了 。优选的，计算含Mg球化剂的量来在铁液中产生大约0.03%(即 0.025-0.035%)残留的Mg,即与传统的方法相比降^氐了大约25%。步骤(iii)的孕育剂的特性不是很重要，可以使用任何已知的的适于 延性铁的孕育剂，例如基于硅铁(优选的)或者硅化钾的孕育剂。根据本专利技术的第二个方面，这里提供一种用于生产延性铁的初始化 剂，所述的初始化剂是具有下面的重量百分比组成的硅铁合金40國55Si, 5-15M这里M是除了 Mg之外的IIa族金属，优选是Ba,余量主要是铁， 和任选的少量(总量不大于10wt%)的Al、 Ca、 Mn和/或Zr以及任何 的不可避免的杂质。本领域技术人员将明白原生铁液的氧含量将与它的温度(气体吸附 速率)、保持时间、造型生产线的箱重和步调相关。 一般来说，緩慢进行 的铸造加工含有低含量的氧气(例如小于40ppm),而快速的铸造加工含 有高含量的氧气(例如大于80ppm)。氧含量与球化所需的镁量直接相关， 这是因为镁将和任何存在的氧相结合来形成MgO,并且仅仅自由的残留 的镁促进了石墨球状体的球化。由于氧的量是可变的(并且基本上不是已 知的)，因此不可能将正确量的镁加入到铁中。在氧含量低的这些情况中，6将有过量的自由镁。这导致了碳化物(硬相)的增加和增加的气体缺陷和收缩。另一方面，在氧含量高的地方，将有过量的MgO,其导致了非圓形的石墨球状体、夹渣和表面缺陷。因此初始化剂的作用是通过"重新给定，，或者使氧气活性不活泼来补偿氧气含量的变化。由于在随后的镁加入中，在MgO形成中没有镁 的消耗，因此所需的Mg的添加量可以非常精确的进行计算。由于所需 的Mg量将必然低于以前所使用的量，因此反应的激烈程度也被降低了 ， 进一步使得过量加料的需要最小化。总之，本专利技术主要的优点是确定 Mg加入量的剩余参数或是恒定的，可以预测的，或者是可以测量的。连续使用IIa族初始化剂和镁球化剂是特别有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产延性铁的方法，其包括下面的连续步骤：　（ｉ）用初始化剂处理铁液，该初始化剂包含有效量的除了Ｍｇ之外的Ⅱａ族金属，　（ｉｉ）在步骤（ｉ）之后预定的时间，用含镁的球化剂处理该铁液，　（ｉｉｉ）用共晶石墨成核诱导孕育剂处 理该铁液，和　（ｉｖ）浇铸所述的铁。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E贝泰勒，
申请(专利权)人：福塞科国际有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]