[发明专利]蠕墨铸铁的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸铁的制造方法，该铸铁具有主要由压实的石墨形状构成的结构。该方法基于原铁水的预处理与在模具中的最终处理的结合。

背景技术

蠕墨铸铁是具有介于片状石墨形状和球状之间的石墨结构的铸铁合金。石墨形状由铁水凝固过程中的条件决定。用含有4-10％镁的铁硅合金处理优选具有4.0至4.4的碳当量和低于0.02％的硫含量的原铁水，可以获得压实的石墨结构。镁含量必须保持在通常在+/-0.003％内的极窄限度内，并根据原铁水的状况和要制造的铸件中的冷却速率为约0.008至0.015％。本文所用的百分比是指重量百分比。用镁进行的处理通常在铸桶中进行。镁沸点为1090℃，并且由于在处理过程中铁的温度通常高于1400℃，因此一些镁因此作为蒸气消失，一些与铁中的硫、氧和氮结合。在浇注之前的铁放置过程中，活性镁的含量进一步降低。活性镁的这种逐渐减少被称作消退。

为了避免这些问题，镁处理可以在各模具内部进行。被称作模内处理/技术的技术是球墨铸铁制造中公知的。如WO 01/54844 A1中所述的特定形式的该技术适合蠕墨铸铁的制造。模内技术基于将镁合金放入模具浇注系统的室内。在浇注过程中，铁流入该室并逐渐溶解该合金。处理过的金属然后填充铸造腔。使用这种方法时，消除了镁消退的问题。

一个问题在于，原铁水中的硫含量常常变化。因此，必须调节镁含量。但在使用模内处理时这几乎是不可能的，因为各个模具中的处理室是相同的。另一问题在于，用镁进行的处理使得该结构对冷却速率的变化敏感。在高冷却速率下，例如在铸件的较薄部分中，石墨形状更趋于球形。在长期冷却速率下，即在较厚的部分中，石墨以片状沉淀。

已知的是，含有镁和铈的处理合金减轻了这些问题。但是，铈的高含量会增加某些铸件缺陷的危险，例如形成初级碳化物和收缩。

发明内容

本发明的目的是解决这些问题。

本发明涉及根据权利要求1的利用镁合金的模内添加制造蠕墨铸铁的方法。在从属权利要求中限定了优选实施方案。

与原铁水中的硫含量相关联地调节铈的量。应该根据下列公式调节铈含量：

％铈＝(％硫-0.006)×2.9+A

根据铸件的构造，即截面尺寸和铸造模量的变化，A的值优选在0.01至0.03之间变动。由于铈具有极高的沸点(3470℃)和高的密度(6.14克/立方厘米)，其没有表现出任何消退效应。通过将铈加入原铁水中，其可以适当溶解，并且由于铈也具有结构成型作用，因此可以在模具的反应室内加入较少的镁合金。

处理合金优选含有3-6％的镁和0.5-1.5％的镧。镧具有减少铸件中缺陷(例如碳化物和收缩)的有利作用。刚处理后对收缩的影响最高，因此最好尽可能晚地加入镧。

所用合金可以具有各种组成，因为最重要的要素是活性金属的总的比例。但是，市售合金的组成的实例包括：

对于镁合金：48％Fe、45％Si、5％Mg、1.0％Al、0.5％La和0.5％Ca，和

对于铈合金：65％Fe、25％Ce、7％La和余量的其余稀土元素。

根据本发明的优选实施方案，将铈加入炉或铸桶中(并且不是作为镁合金的一部分)，并将镁加入模具中。

使用所提出的方法，与没有预调节的常见模内处理相比，镁的添加量减少至少30％。

铸件中降低的镁含量是有利的，使例如浮渣和微收缩之类的铸件缺陷最小化。