[发明专利]一种稀土孕育剂及其制备方法和在灰铸铁上的应用

说明书

技术领域

本发明属于孕育剂技术领域，特别涉及一种稀土孕育剂和制备方法，以及该孕育剂在制备灰铸铁方面的应用。

背景技术

孕育剂有可促进石墨化，减少白口倾向，改善石墨形态和分布状况，增加共晶团数量，细化基体组织，使球铁石墨圆整，减少或消除激冷，防止表面游离渗碳体的形成,均匀组织，提高力学性能等优点，其在铸铁领域得到了广泛地应用。

灰铸铁基本上是由铁、碳和硅组成的共晶型合金，其中，碳主要以石墨的形态存在。灰铸铁是铸铁领域的应用十分广泛的铸铁材料之一，因其良好的铸造性，良好的耐磨性，良好的切削加工性能，表面光洁，消振性高，低的缺口敏感性，在工业领域得到了广泛地应用。

目前，大多数生产厂家使用75硅铁孕育剂作为孕育剂生产灰铸铁，但是这些产品存在孕育时间短、耐磨性差、硬度低，抗拉强度低、断面不均匀，易产生白口等缺点，造成产品不稳定，不能满足一些需要高硬度的机器铸件的要求。

为了改善上述不足，部分厂家开始在硅铁孕育剂中增加其它材料制备复合孕育剂，如铬、铜等，然而，在添加上述材料时，会引入新的问题。如添加铬将增大白口组织形成的几率，进而导致灰铁硬度下降，添加铜不但在改善灰铁性能方面得不到很好的效果，反而大大增加了制备孕育剂的成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种孕育效果好，孕育后灰铸铁的孕育时间、耐磨性、硬度、抗拉强度、断面均匀程度，减少白口现象等均大幅提高的孕育剂。

本发明的另一目的在于提供一种上述稀土孕育剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供一种上述稀土孕育剂在铸造方面的应用。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种稀土孕育剂，其配方按重量百分比计包括：Si：66～70％，Re：3.5～4.5％，Ba：2.2～2.8％，Ca：1.5～2％，Al：1.2～1.6％和余量为Fe以及不可避免的微量元素。

上述稀土孕育剂，优选的技术方案中，进一步包括按重量百分比计0.5～1.5％的Fe₃O₄。

上述稀土孕育剂的制备方法包括以下步骤：

(1)按重量百分比计666～68％的Si，3.5～4.5％的Re，2.2～2.8％的Ba，1.5～2％的Ca，1.2～1.6％的Al和余量为Fe以及不可避免的微量元素的原料混合均匀后放入电炉中，重熔后浇注成块体，并将块体粉碎成平均粒径为500～800μm的合金粉末；

(2)将得到的上述合金粉末以及平均粒径在50～100μm的重量百分比为0.5～1.5％的Fe₃O₄粉末加入到混合容器中，混合均匀后与合金粉末和Fe₃O₄粉末总重量3～5％的硅酸钠溶液一起加入到碾压装置中压制成团，最后粉碎成平均粒径为200～500μm即可。

上述稀土孕育剂在铸铁中的应用，按铁水与稀土孕育剂的比例为1：0.15～0.18，在冶炼铸铁时，与普通生产一样，只需在补充铁水时，将包装好的稀土孕育剂随铁水流加入，铁水出完后将包中铁水进行搅拌后，用保温剂将铁水覆盖，即可浇注。

本发明提供的上述稀土孕育剂技术方案具有以下有益效果：

1、Re可提高抗拉强度，抑制白口化；

2、Si可以调节球墨铸铁的韧性；

3、Si、Al生成氮化物，减少过量溶解氮含量，防止白口倾向；

4、Ca、Ba同属碱土金属，Ca能生成氧化物、硫化物、氮化物，造渣净化铁液和构成晶核内物质，Ba是碱土金属中活性最大的元素，具有良好的脱氧作用，与氧生成稳定的化合物，在铁液表面形成“气套”，阻止氧与氮的溶入，具有长效抗衰退的能力；

5、低含量的Al和Ca确保了其在加入铁水中时产生的渣最少；

6、Si、Ba、Al能降低孕育剂熔点，由于熔点低瞬时扩散快，孕育效果更好；

7、Al、Ca、Ba、Si等协同作用，可以提高薄壁急冷件的力学性能，使其具有良好的抗拉强度和耐磨性。

8、通过添加Fe₃O₄能够增加共晶核数，可以在孕育剂添加量低的情况下获得较好的抑制碳化铁的能力，并改善了重现率及稳定性，延长了孕育时间。

9、细化的孕育剂结构(200～500μm)能够均匀分散在铁水中，增大其余钢水的接触面积，提高孕育效率。

具体实施方式