複合孕育變質劑的製作方法
2023-05-13 13:37:46
專利名稱：複合孕育變質劑的製作方法
技術領域：
本發明是灰鑄鐵件澆注前澆包中熔融金屬液處理用的添加劑。
本發明提供的以氮化劑為主的複合孕育變質劑，可以提高高碳當量、高碳的近共晶的亞共晶、共晶或過共晶成分的灰鑄鐵材料的抗拉強度;略有提高的彈性模量;增大了抗熱衝擊性、抗熱疲勞性和抗氧化長大性;防止了這類成分的灰鑄鐵件的常見的鑄造缺陷，改善了鑄件質量。灰鑄鐵的碳當量按其含碳量和含矽量的三分之一的和進行計算，即碳當量(%)＝含碳量(%)+ (含矽量(%))/3 。碳當量＞3.8%，為高碳當量灰鑄鐵。含碳量＞3.8%，為高碳的灰鑄鐵。
根據現有的權威性的，總結性的技術資料來看，參閱V.H。Patterson，M.J.LaIiCh發表於《TransactionsofAmericanFoundrymen′sSociety》1978，vol.86，P33-42的論文「FiftyyearsofProgressinCastIronInoculation」，可知現代灰鑄鐵的孕育劑的孕育作用只對低碳當量(碳當量＜3.8%)的鐵水才有效，對於高碳當量的鐵水就沒有什麼孕育效果。該論文也提及稀土孕育劑(含稀土11～15%)對高碳當量鐵水也有效。
本發明的目的則在於用以氮化劑為主的，又含有稀土(RE)、鋁、鎂、鈦等元素的多組元的複合孕育變質劑，對於高碳當量、高碳的灰鑄鐵具有孕育和變質的雙重作用，使其金相組織具有下列特徵石墨分布類型為A型石墨;片狀石墨變質為鈍頭、厚片片狀石墨，其長厚比為11～50(尖頭薄片片狀石墨的長厚比＞50);擴大了基體的無片狀石墨區;100%珠光體;無自由滲碳體的珠光體灰鑄鐵。從而提高了高碳當量、高碳的灰鑄鐵的抗拉強度，增大了抗熱衝擊性、抗熱疲勞性和抗氧化長大性，使這種灰鑄鐵具有更好的綜合性能，使其工作性能得到顯著地改善。
本發明的發明內容是為了改善高碳當量、高碳的灰鑄鐵的工作性能，所採用的複合孕育變質劑的配方，其組元的質量百分數為氮化劑為氮化錳，含量16～45%;氮化鉻，含量16～25%;稀土鎂矽鐵，含量20～30%;矽75矽鐵，含量7～15%;鋁，含量6～20%;鈦鐵，含量6～17%。
Ⅰ型複合孕育變質劑的配方，其組元的質量百分數為氮化錳，含量為35～45%;其它組元為稀土鎂矽鐵，含量為20～30%;矽75矽鐵，含量為15～10%;鋁，含量為20～9%;鈦鐵，含量為10～6%。
Ⅱ型複合孕育變質劑的配方，其組元的質量百分數為氮化錳，含量為16～25%;氮化鉻，含量為16～25%;稀土鎂矽鐵，含量為22～30%;矽75矽鐵，含量為12～7%;鋁，含量為17～6%;鈦鐵，含量為17～7%。
本發明的複合孕育變質劑的加入方法是用衝入法或噴吹法將複合孕育變質劑加入到高碳當量、高碳的近共晶的亞共晶、共晶或過共晶成分的鐵水中，其加入量是欲處理的鐵水質量(重量)的0.4～1.7%。
複合孕育變質劑適用於處理平均壁厚為60～120毫米厚壁灰鑄鐵件的鐵水，特別適宜於處理鋼鐵企業的冶金用具灰鑄鐵鋼錠模的鐵水。
對於用沖天爐熔煉的灰鑄鐵鋼錠模，其主要的化學成分的質量百分數要求為 普通灰鑄鐵鋼錠模的抗拉強度σb為90～110MPa，彈性模量較低，一般為40000～60000N/mm2。採用複合孕育變質處理後，從鋼錠模本體上取模，其機械性能為 同普通的高碳當量、高碳的近共晶的亞共晶、共晶或過共晶成分的灰鑄鐵鋼錠模相比，複合孕育變質劑的灰鑄鐵鋼錠模它的抗拉強度σb顯著提高，特別是Ⅱ型複合孕育變質劑灰鑄鐵鋼錠模它的抗拉強度σb的提高幅度更大;彈性模量E雖有增加，但增加的幅度較小;硬度HB也較低，說明複合孕育變質劑處理後的鑄鐵具有抗拉強度較高而硬度並不高的特點，從而使品質係數(GZ)值較大，表明這種鑄鐵質量優良，切削加工性好和反映了複合孕育變質劑不僅有變質作用，並且有高效和長效的孕育作用。上述複合孕育變質劑灰鑄鐵鋼錠模的機械性能特點，對提高灰鑄鐵的抗熱疲勞性能大有裨益，並且可以實現爐料中可以不加廢鋼的軟配料而仍然能使灰鑄鐵具有相當高的抗拉強度σb。
用複合孕育變質劑處理高碳當量、高碳的近共晶的亞共晶、共晶和過共晶成分的灰鑄鐵鐵水還具有以下特點複合孕育變質劑溶解性好，故鐵水處理溫度的要求不高，一般為1360～1400就可以，處理後的鐵水溫度為1260～1300℃能夠滿足厚壁鑄件的澆注要求;可以防止灰鑄鐵鋼錠模一些常見的鑄造缺陷，諸如澆冒口下的縮孔、石墨渣孔、冷隔橫裂等;當使用於製作灰鑄鐵鋼錠模時，鋼錠模的脫模性好，使用過程中微裂紋的擴展緩慢，同普通灰鑄鐵鋼錠模相比，可以顯著提高使用壽命，降低模耗，經濟效益顯著。
權利要求
1.複合孕育變質劑，含有稀土(RE)，其特徵在於配方中的組元氮化劑為氮化錳，含量16～45%；氮化鉻，含量16～25%；其他組元為稀土鎂矽鐵，含量20～30%；矽75矽鐵，含量7～15%；鋁，含量6～20%；鈦鐵，含量6～17%。加入方法是用衝入法或噴吹法，將複合孕育變質劑加入到欲處理的鐵水中，其加入量是欲處理的鐵水質量的0.4～1.7%。
2.根據權利要求1所述的複合孕育變質劑，其特徵在於配方中的組元氮化錳，含量為35～45%;其他組元為稀土鎂矽鐵，含量為20～30%;矽75矽鐵，含量為15～10%;鋁，含量為20～9%;鈦鐵，含量為10～6%。
3.根據權利要求1所述的複合孕育變質劑，其特徵在於配方中的組元氮化錳，含量為16～25%和氮化鉻，含量為16～25%;其他組元為稀土鎂矽鐵，含量為22～30%;矽75矽鐵，含量為12～7%;鋁，含量為17～6%;鈦鐵，含量為17～7%。
全文摘要
本發明是灰鑄鐵件澆注前澆包中熔融金屬液處理用的添加劑。它是以氮化劑為主的，又含有稀土鎂矽鐵、鋁、鈦鐵等多組元的複合孕育變質劑。對於高碳當量、高碳的近共晶的亞共晶、共晶或過共晶成分的灰鑄鐵，複合孕育變質劑具有孕育和變質的雙重作用，使鑄鐵金相組織具有鈍頭、厚片片狀石墨，基體為100％珠光體的特徵。處理後的鑄鐵具有良好的抗熱疲勞性等綜合性能，特別適宜於鑄造鋼鐵企業的冶金用具灰鑄鐵鋼錠模。
文檔編號B22D7/06GK1105613SQ93107390
公開日1995年7月26日 申請日期1993年6月24日 優先權日1993年6月24日
發明者陳國楨, 史明濤, 葛伍群, 鄒曉偉, 連金江, 王作奇, 戎豫, 石廣會, 文道俊, 李阿中 申請人:北京科技大學, 酒泉鋼鐵公司