專(zhuān)利名稱(chēng)：：鐵硅鑭孕育劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及鑄鐵熔煉的鐵液處理技術(shù)，且特別是有關(guān)于一種鐵硅鑭孕育劑。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)代鑄鐵的鐵液處理技術(shù)普遍運(yùn)用各種孕育劑，以改善石墨大小、形態(tài)和基體組織，提高鑄鐵的各種性能。國(guó)內(nèi)外有多項(xiàng)孕育劑獲得專(zhuān)利。目前，鐵液處理使用的稀土(RE)孕育劑，采用混合稀土原料?；旌舷⊥林泻蠧e，la，Pr，Nd等元素，其含量比例對(duì)球墨鑄鐵石墨球數(shù)、圓整度、珠光體量以及白口與收縮特性影響很大。一般混合稀土中Ce的質(zhì)量百分比是48X75X，La的質(zhì)量百分比是13%29%，雖然混合稀土孕育劑石墨化能力強(qiáng)，抗孕育衰退性能好，適合電爐熔煉的低硫鐵液，但是鑄鐵仍存在白口和松縮傾向，球墨鑄鐵的球化率和鐵素體量均有待提高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種鐵硅鑭孕育劑，以降低鑄鐵白口傾向，提高球墨鑄鐵的球化率、石墨球數(shù)和鐵素體量，消除鑄件縮孔縮松缺陷。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提出一種鐵硅鑭孕育劑，其組成按質(zhì)量百分比計(jì)算如下Si，70-75%;Ca，1.0-2.0%;Ba，1.0-1.5%;Al，O.7—1.3%;La，O.5—1.3%;Fe，余量。優(yōu)選地，本發(fā)明中鐵硅鑭孕育劑中的La的質(zhì)量百分比為0.5%。優(yōu)選地，本發(fā)明中鐵硅鑭孕育劑中的La的質(zhì)量百分比為1.0%。本發(fā)明中，以單一稀土La代替混合稀土生產(chǎn)的鐵硅鑭孕育劑，可以明顯降低鑄鐵白口傾向，提高球墨鑄鐵的球化率、石墨球數(shù)和鐵素體量，消除鑄件縮孔縮松缺陷，適合應(yīng)用于品質(zhì)優(yōu)異的鑄鐵件。圖1為采用不同品種的孕育劑時(shí)5mm(壁厚)試塊的金相組織示意圖。圖2為采用不同品種的孕育劑時(shí)20mm(壁厚)試塊的金相組織示意圖。圖3為采用十字型試棒對(duì)加入不同品種的孕育劑時(shí)的鑄鐵的縮松情況試驗(yàn)示意圖。具體實(shí)施例方式為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，作詳細(xì)說(shuō)明。稀土元素(RE)金屬性質(zhì)呈正三價(jià)，鑭系15個(gè)元素，隨著原子序數(shù)增加存在原子(離子)半徑縮小的鑭系收縮現(xiàn)象。金屬活潑性由鑭到镥遞減，鑭最活潑。鐵液凝固時(shí)需要大量石墨結(jié)晶晶核。稀土生成的氧化物、硫化物、硫氧化物以及金屬間化合物形成大量石墨晶核，利于增加石墨球數(shù)，提高球化率。鎂、稀土對(duì)鑄鐵白口傾向作用強(qiáng)弱順序?yàn)镻r—Dy—Nd—Ce—Mg—Y—Sm—Tb—Yb—Lu—Ho—La。由此看出，La的白口傾向最小。鑭生成LaPb、La2Pb、LaBi、La4Bi3、La5Bi3、LaSb、La3Sb2、La2Sb、LaSb2的能力最強(qiáng)。石墨球由緊密堆積的多個(gè)螺旋單晶組成。螺旋單晶也稱(chēng)角錐體，角錐頂點(diǎn)指向核心。金屬結(jié)晶必須在過(guò)冷的液相中發(fā)生，石墨成球的過(guò)冷度AT在29-35t:。鐵液中存在熱力過(guò)冷、動(dòng)力過(guò)冷和成分過(guò)冷。當(dāng)鐵液存在動(dòng)力過(guò)冷和成分過(guò)冷的化學(xué)元素時(shí)，La將與這些元素發(fā)生作用，出現(xiàn)延伸的角錐狀石墨。S、0屬活性雜質(zhì)元素(表面活性元素)減少動(dòng)力過(guò)冷，是阻礙石墨成球的有害元素。Mg、Y、Ce、La屬于動(dòng)力過(guò)冷元素，脫氧去硫消除S、0在石墨球螺旋生長(zhǎng)位錯(cuò)口的封堵作用，促進(jìn)石墨球生長(zhǎng)。當(dāng)鐵液中La含量很少時(shí)，只能在石墨局部生長(zhǎng)臺(tái)階吸附，減慢石墨生長(zhǎng)速度。La含量不斷增加，石墨生長(zhǎng)臺(tái)階La的吸附，增大阻礙石墨生長(zhǎng)臺(tái)階的推進(jìn)，La對(duì)石墨生長(zhǎng)起阻礙作用，獲得細(xì)小石墨球。La有脫氧去硫與封堵石墨生長(zhǎng)的雙重作用。使用純La孕育劑生產(chǎn)球墨鑄鐵的金相特點(diǎn)是有少量較大的石墨球，同時(shí)存在大量細(xì)小的石墨球，石墨球呈雙峰結(jié)構(gòu)。金屬La的存在，可以使球墨鑄鐵最后凝固區(qū)域的補(bǔ)縮通道暢通，促進(jìn)奧氏體析出的碳向鑄鐵最后凝固區(qū)域的小石墨球堆積，形成的石墨化膨脹抵消縮孔和縮松體積。實(shí)質(zhì)上，La在球墨鑄鐵中，金相照片常常顯示石墨球數(shù)量多，球徑小，同時(shí)出現(xiàn)少量球徑大的石墨球。La和Ca的系列(化合物)繼續(xù)形成合適的石墨結(jié)晶核心。這些最后凝固階段形成的石墨促成石墨膨脹，增加鑄件內(nèi)部體積，象冒口一樣有效的進(jìn)行補(bǔ)縮丄a特別能夠最大限度的使鑄件最后凝固區(qū)域的收縮減至最小。鐵硅鑭孕育劑的組成按質(zhì)量百分比計(jì)算如下Si，70-75%;Ca，1.0-2.0%;Ba，1.0-1.5%;Al，O.5-1.2%;La，O.5-1.3%;Fe，余量。現(xiàn)以鐵硅鑭孕育劑中La的質(zhì)量百分比為O.5%和1.0%來(lái)說(shuō)明。進(jìn)一步，業(yè)內(nèi)技術(shù)人員完全可以按照鐵硅鑭孕育劑的生產(chǎn)配方，在中頻爐內(nèi)生產(chǎn)出鐵硅鑭孕育劑。因此關(guān)于鐵硅鑭孕育劑的生產(chǎn)方法，在此不做詳細(xì)描述。用于實(shí)驗(yàn)鐵硅鑭孕育劑效果的各爐次球墨鑄鐵的目標(biāo)化學(xué)成分與實(shí)際化學(xué)成分的質(zhì)量百分比如下表l:表1目標(biāo)與用于實(shí)驗(yàn)的各爐次球鐵的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比(其中余量為Fe)<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)驗(yàn)用各種孕育劑的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比如表2所示表2實(shí)驗(yàn)用各種孕育劑的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比(其中余量為Fe)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表1中鑄鐵的主要元素C、Si、Mn、P、S是熔煉工藝配料的結(jié)果，Mg殘是鑄鐵球化處理由球化劑加入量和原鐵液含硫量決定的。球化處理后的鐵液必須進(jìn)行孕育處理。孕育劑的種類(lèi)很多，鐵硅鑭孕育劑有增加單位面積石墨球數(shù)，提高球化率，石墨球徑小，石墨圓整(形狀系數(shù))等優(yōu)點(diǎn)。球鐵鑄件石墨特征參數(shù)與壁厚關(guān)系很大，球化處理以后孕育添加的結(jié)果。得到的有益效果對(duì)比如表3，表3中金相試樣取自5mm(壁厚)和10mm(壁厚)的試塊。表3不同稀土成分的孕育劑對(duì)球鐵石墨特征參數(shù)的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>圖1為采用不同品種的孕育劑時(shí)5mm(壁厚)試塊的金相組織示意圖。圖2為采用不同品種的孕育劑時(shí)20mm(壁厚)試塊的金相組織示意圖。由圖l和表3可以看出，5mm試塊FeSiLa孕育劑孕育處理球化率高達(dá)93%，而FeSiCe孕育劑處理球化率只有75%。由圖2和表3可以看出，20mm試塊采用加入含0.5%La的FeSiLa孕育劑獲得78%的球化率，而FeSiCe孕育劑只能獲得60%的球化率。進(jìn)一步，圖1中，1(a)為采用無(wú)稀土孕育劑時(shí)5mm試塊的金相組織示意圖，產(chǎn)生全白口。由1(b)和1(c)可以看出采用含O.5%La和含1.0%La的FeSiLa孕育劑幾乎消除了5mm試塊的白口碳化物。圖1(d)和1(e)為采用含0.5%Ce和含1.0%Ce的FeSiCe孕育劑時(shí)5mm試塊的金相組織示意圖，5mm試塊白口嚴(yán)重，而1(f)為加入含1.0%稀土的孕育劑時(shí)5mm試塊的金相組織示意圖，產(chǎn)生中等程度的碳化物。圖2中，采用無(wú)稀土孕育劑時(shí)，20mm試塊也產(chǎn)生晶間偏析的碳化物，如2(a)。含0.5%La和含1.0%La的FeSiLa孕育劑在20mm試塊中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)白口，如圖2(b)和2(c)。圖2(d)和2(e)為采用含O.5%Ce和含1.0%Ce的FeSiCe孕育劑時(shí)20mm試塊的金相組織示意圖，白口嚴(yán)重。而2(f)為加入含1.0X稀土的孕育劑時(shí)20mm試塊的金相組織示意圖，也產(chǎn)生中等程度的碳化物。圖3為采用十字型試棒對(duì)加入不同品種的孕育劑時(shí)的鑄鐵的縮松情況試驗(yàn)示意圖。(a)為使用無(wú)稀土孕育劑，產(chǎn)生嚴(yán)重的分散性縮松。(b)和(c)表明，使用FeSiLa孕育劑，縮松完全消除。(d)和(e)為使用FeSiCe孕育劑，產(chǎn)生分散性縮松。采用含1%混合稀土的孕育劑的情況的金相圖片暫缺，實(shí)際生產(chǎn)表明它在鑄鐵凝固初期不能有效遏制收縮，產(chǎn)生縮孔缺陷比較嚴(yán)重。綜上所述，采用鐵硅鑭孕育劑具有以下效果①顯著提高石墨球數(shù)；②球化率提高10%-20%;③大大增加鐵素體量；白口和縮松傾向明顯減少。業(yè)內(nèi)技術(shù)人員完全可以按照鐵硅鑭孕育劑的生產(chǎn)配方，在中頻爐內(nèi)生產(chǎn)出鐵硅鑭孕育劑。鐵硅鑭孕育劑作為鑄鐵熔煉的添加劑，在鑄鐵熔煉時(shí)加入鐵液中，鑄造熔煉技術(shù)人員和爐前操作工，能夠根據(jù)鐵液重量按照一定百分比加入，操作十分便利。鑄鐵熔煉中，鐵硅鑭孕育劑的加入方法與其他孕育劑的使用方法沒(méi)有不同。本發(fā)明中，以單一稀土La代替混合稀土生產(chǎn)的鐵硅鑭孕育劑，可以明顯降低鑄鐵白口傾向，提高球墨鑄鐵的球化率、石墨球數(shù)和鐵素體量，消除鑄件縮孔縮松缺陷，適合應(yīng)用于品質(zhì)優(yōu)異的鑄鐵件。本發(fā)明中所述具體實(shí)施案例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施案例而已，并非用來(lái)限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。即凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)作為本發(fā)明的技術(shù)范疇。權(quán)利要求一種鐵硅鑭孕育劑，其特征在于，其組成按質(zhì)量百分比計(jì)算如下Si，70-75％；Ca，1.0-2.0％；Ba，1.0-1.5％；Al，0.7-1.3％；La，0.5-1.3％Fe，余量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵硅鑭孕育劑，其特征在于，其中La的質(zhì)j3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵硅鑭孕育劑，其特征在于，其中La的質(zhì)j:百分比為0.5%,:百分比為1.0%,全文摘要本發(fā)明提出了一種鐵硅鑭孕育劑，其組成按質(zhì)量百分比計(jì)算如下Si，70-75％；Ca，1.0-2.0％；Ba，1.0-1.5％；Al，0.7-1.3％；La，0.5-1.3％；Fe，余量。本發(fā)明的鐵硅鑭孕育劑，可以降低鑄鐵白口傾向，提高球墨鑄鐵的球化率、石墨球數(shù)和鐵素體量，消除鑄件縮孔縮松缺陷。文檔編號(hào)C21C7/00GK101704070SQ20091026312公開(kāi)日2010年5月12日申請(qǐng)日期2009年12月16日優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日發(fā)明者張文和,梅法根申請(qǐng)人:南京鑄峰國(guó)際貿(mào)易有限公司