灰铸铁的孕育剂制造技术

一种用于灰铸铁的硅—铁孕育剂含有０．１至１０％（重量）锶、小于０．３５％（重量）钙和０．１至１５％（重量）锆、０．１至２０％（重量）钛、或者和锆和铁与该锶的混合物．本发明专利技术包括孕育剂、制造该孕育剂的方法、孕育处理熔体的方法和经该孕育剂孕育处理的灰铸铁．（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于铸铁的生产，更准确地说是关于铸铁的生产及改善其综合性能的孕育剂。铸铁一般是在化铁炉或感应加热炉中生产的，并且铸铁一般含有大约2%～4%的碳。该碳与铁紧密地熔合，同时碳在固态铸铁中所取的形态对铸铁的性能是十分重要的。如果碳取碳化铁形态，于是该铸铁叫做白口铸铁，并且具有硬而脆的物理性能，这在某些用途方面是不合乎需要的。若碳取石墨状态，则铸铁是软的且可机械加工，称之为灰铸铁。在铸铁中，石墨可以有片状的、蠕虫状的、榴状的或球状形态及其变态。榴状或球状形态使铸铁具有最高的强度和最好塑性状态。石墨所取的形状以及石墨与碳化铁比值可使用在铸铁凝固期间能促进形成石墨的某些添加剂加以控制。这些添加剂叫做孕育剂，而铸铁加入孕育剂则称之为孕育处理。在用铸铁浇铸铁制品时，铸造工人常常碰到在细截面铸件中产生碳化铁的麻烦事。同较大截面铸件的缓慢冷却比较起来，细截面铸件的快速冷却引起碳化铁的形成。铸铁产品中产生碳化铁，同行业称之为“冷铸”。通过测量“冷铸深度”以及测量孕育剂防止冷铸和减小冷铸深度的能力来定量确定冷铸形成，这是一种测量和比较孕育剂能力很方便的方法。因而需要不断地寻找那些能减小冷铸深度和改善灰铸铁切削性能的孕育剂。因为目前尚未完全了解孕育处理的精确化学过程和机理以及为什么会起孕育剂的作用，所以为向工业提供一种新的孕育剂而进行大量的研究。可以认为，钙和其他某些元素可抑制碳化铁形成而促使石墨的形成。大多数的孕育剂含有钙元素。添加硅-铁合金通常使这些碳化铁的抑制剂容易加入，应用最广的硅-铁合金是含75%至80%硅的高硅合金和含45%至50%硅的低硅合金。美国专利号3，527，597发现，向含有大约小于0.35%钙和高达5%铝的含硅孕育剂添加大约0.1～10%锶可获得良好的孕育处理能力。本文参考了美国专利号3，527，597。目前已经发现，向含锶的含硅孕育剂添加锆会增加该孕育剂的效率。这确实是惊人的和意想不到的，因为含锆的含硅孕育剂不能产生和含锶的含硅孕育剂一样好的结果。于是，通过向含锶的含硅孕育剂添加锆而获得完全叠加的高效果。也十分意外地发现了，向含锶的含硅孕育剂添加钛也会增加该孕育剂的效率。这是惊人的发现，因为钛的含硅孕育剂的效率比含锶的含硅孕育剂低。于是，向含锶的含硅孕育剂添加钛预期会降低含锶的含硅孕育剂的效率。但是，完全意想不到，竟出现正好相反的叠加效率。另外又发现，向含锶的含硅孕育剂添加锆和钛会增加该孕育剂的效率。如上述所指出的那样效率也是叠加的，单独的含锆的含硅孕育剂，或是单独的含钛的含硅孕育剂的效率比含锶的含硅孕育剂低。但是加进了锆和钛添加剂竟提高含锶的含硅孕育剂的效率，这是完全惊人和意想不到的。已经发现，本专利技术孕育剂的锶含量应该在大约0.1～10%之间。该孕育剂最好含大约0.4～4%锶，而用大约0.4～1%之间的锶含量可获得更佳的效果。好的工业孕育剂含有1%锶。本专利技术锆的含量应该在大约0.1～15%之间，最好在大约0.1～10%之间。采用锆含量大约0.5～2.5%的将获得最好的效果。并且，已经发现，本专利技术钛含量应该在大约0.1～20%，最好大约为0.3～10%。当钛大约为0.3～2.5%时可获得最好效果。当同时向含锶的含硅孕育剂添加锆和钛时，锆和钛的含量是和单独添加锆或钛的数量相同。换句话说，当在含锶的含硅孕育剂中同时含有的锆和钛在本专利技术的范围内时，锆的含量大约在0.1～15%之间和钛大约在0.1～20.0%之间。含锆和钛的本专利技术的孕育剂最好含有大约0.1～10%锆和大约0.3～10%钛。以大约含0.5～2.5%锆和大约0.3～2.5%钛的孕育剂为本专利技术的最佳模式。因此很清础，如含有大约0.5锆和大约1.5%钛的孕育剂即在本专利技术的范围内。采用大于本专利技术规定的锶、锆和钛的含量，不会有特别的优点，而只能导致孕育剂成本的增加，以及由于过量易反应元素的添加剂而引起的夹渣使浇铸产生缺陷。而且，根据本专利技术，钙含量不应该超过大约0.35%，最好大约在0.15%以下。当钙含量大约在0.1%以下时可得到最好的结果。虽然孕育剂可以含有铝，但这不是必需的。在含有铝时，其含量不应超过大约5%。孕育剂中的硅含量范围可以在大约15%和90%之间，而最好在该孕育剂中含有约40%～80%的硅。可以用一般原料以任何常规的方法制造本专利技术的孕育剂。一般说来，待硅-铁熔池形成后，锶金属或硅化锶和富锆材料一起加入于该熔池;锶金属或硅化锶和富钛材料或富锆和富钛两种材料一起加入该熔池。最好使用埋孤电炉来产生硅-钛熔池。调整该熔池中的钙含量，一般使钙含量降低到0.35%以下。然后向此熔池添加锶金属或硅化锶和富锆材料、富钛材料或富锆和富钛两种材料。用任何常规的方法完成向熔融液添加锶金属或硅化锶，富锆材料和富钛材料。尔后用常规方法把熔体进行浇铸和凝固。然后用常规方法磨碎固体的孕育剂，使其容易添加到铸铁熔体中去。被磨碎的孕育剂的尺寸取决于孕育处理的方法，例如，用于铁水包孕育处理的磨碎的孕育剂的尺寸比用于锭模孕育处理的磨碎的孕育剂大。当把固体孕育剂磨碎到大约3/8英寸以下时，得到了满意的铁水包孕育处理的结果。制造该孕育剂的另一个方法是分层地把硅、铁、锶金属或硅化锶和富锆材料、富钛材料或富锆或富钛材料置于反应容器中，尔后使其熔化而形成熔池。再按上述所示的方法，使熔池凝固和磨碎。孕育剂的基体合金最好是用任何常规方法可以得到的硅-铁，例如用常规方法产生石英和废铁的熔体，但是，也可以用已经形成的硅-铁或硅金属和铁。也可以用铜-硅合金。该孕育剂不管使用硅-铁，或铜-硅合金都不成问题，但孕育剂的硅含量大约为15%～90%，并且最好大约为40%～80%。在用硅-铁基体合金制造孕育剂时，除了所有的其他元素外，剩余的重量石分数或剩余部分便是铁。当采用硅-铜合金时，孕育剂的铜含量最好不超过30%。孕育剂含铜和铁也是可能的。当该孕育剂含铜和铁时，最好该孕育剂的含铜量不超过30%。钙通常存在于石英、硅-铁和其他添加剂中，这样熔融合金中的钙含量一般将超过0.35%。因此，必须把合金中的钙含量调低，使该孕育剂的钙含量在规定范围内。这种调节可用常规方法进行。成品合金中的铝也会以各种添加剂中的杂质带入该合金。如果需要，也可从任何其他普通铝源添加铝或者以常规技术从合金提炼出的铝来添加。人们未能精确地知道孕育剂中锶的准确化学形式或结构。当用不同成分的熔池制造该孕育剂时，相信锶在孕育剂中是以硅化锶(SrSi2)形式存在的。但是，不管孕育剂如何形成，相信孕育剂中可接受的锶形式为锶的金属和硅化锶。从锶的主要矿石菱锶矿(碳酸锶SrCO3)和天青石(硫酸锶SrSO4)很难提炼出锶金属。在生产该孕育剂的过程中，采用锶金属是不经济的，最好采用锶矿石制造该孕育剂。美国专利号3，333，954公开了制造含有满意锶形式的含硅孕育剂的方便方法，其中锶源是碳酸锶或硫酸锶。这种碳酸盐和硫酸盐是加入于硅-铁熔池中。而该种硫酸盐的添加则以进一步添加助熔剂来完成。介绍了以碱金属的碳酸盐、氢氧化钠和硼砂作为合适的助熔剂。美国3，333，954专利的方法包括在足以使所需的锶进入该硅-铁合金的温度下和时间周期，向钙和铝杂质低的熔融硅-铁合金添加富锶材料。本专利技术参考了美国专利3，333，954号，并揭示了一种合适的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铸铁的硅－铁孕育剂包括：锶、大约小于０．３５％（重量）钙、和一个或多个选自由锆、单独钛或锆与钛结合所组成的系列中的添加剂。

【技术特征摘要】
US 1986-1-21 821.0911.一种用于铸铁的硅-铁孕育剂包括锶、大约小于0.35%(重量)钙、和一个或多个选自由锆、单独钛或锆与钛结合所组成的系列中的添加剂。2.按照权利要求1的孕育剂，其中锶含量约为0.1至10%(重量)，锆含量约为0.1至15%(重量)，钛含量约为0.1至20%(重量)。3.按照权利要求2的孕育剂，其中锶含量约为0.4至4%(重量)，锆含量约为0.1至10%(重量)，钛含量约为0.3至10%(重量)。4.按照权利要求3的孕育剂，其中锶含量约为0.4至1%(重量)，锆含量约为0.5至2.5%(重量)，钛含量约为0.3至2.5%(重量)。5.一种用于铸铁的硅-铁孕育剂包括大约0.1至10%(重量)，大约0.1至15%(重量)锆，大约小于0.35%(重量)钙，和大约15至90%(重量)硅。6.按照权利要求5的孕育剂，其中锶含量约为0.4至4%(重量)，锆含量约为0.1至10%(重量)，和钙含量约小于0.15%(重量)。7.按照权利要求6的孕育剂，其中锶含量约为0.4至1%(重量)，锆含量约为0.5至2.5%(重量)，和钙含量约小于0.10%(重量)。8.一种用于铸铁的硅-铁孕育剂包括大约0.1至10%(重量)锶，大约0.1至20%(重量)钛，大约15至90%(重量)硅，和大约小于0.35%(重量)钙。9.按照权利要求8的孕育剂，其中锶含量约为0.4至4%(重量)，钛含量约为0.3至10%(重量)，和钙含量约小于0.15%(重量)。10.按照权利要求9的孕育剂，其中锶含量约为0.4至1%(重量)，钛含量约为0.3至2.5%(重量)，和钙含量大约小于0.10%(重量)。11.一种用于灰铸铁的硅-铁孕育剂包含约0.4至1%(重量)锶，约0.5至2.5%(重量)锆，约40至80%(重量)硅，和大约小于0.10%(重量)钙。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：玛丽简霍农，爱得华C索尔，
申请(专利权)人：埃尔凯姆金属公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]