一種粉末冶金型蠕化劑及其制備方法
【專利摘要】一種粉末冶金型蠕化劑及其制備方法，涉及一種蠕化劑及其制備方法，為合金，其包含下列按重量百分比的元素成分：Si21.5~28.5%，RE12.5~17.5%，Mg2.3~3.3%，Ca4.3~5.3%，Zn1.5~2.5%，余量為Fe，主要用于電爐融化低硫鐵水的蠕化處理，規(guī)格尺寸為φ16mm×10mm；發(fā)明蠕化處理工藝相對簡單穩(wěn)定，蠕化劑溶解性好，不需攪拌，蠕化范圍寬，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)蠕墨鑄鐵件，由于蠕化劑內(nèi)不含干擾元素，所以便于實現(xiàn)對爐料的管理與使用。
【專利說明】一種粉末冶金型蠕化劑及其制備方法
[0001]【【技術領域】】
本發(fā)明涉及一種蠕化劑及其制備方法，具體涉及一種用于生產(chǎn)蠕墨鑄鐵的粉末冶金型蠕化劑及其制備方法。
[0002]【【背景技術】】
蠕墨鑄鐵是一種具有蠕蟲狀石墨的鑄鐵，與球墨鑄鐵和灰鑄鐵相比，其具有最低的磨損率，具有與球墨鑄鐵相當?shù)膹姸群突诣T鐵類似的防振能力，它的熱導率、鑄造性能、耐熱疲勞性能和致密性均優(yōu)于球墨鑄鐵和高強度灰鑄鐵，因此，蠕墨鑄鐵具有更為廣泛的應用空間。
[0003]蠕化劑是可促進蠕墨鑄鐵中石墨結(jié)晶為蠕蟲狀的添加劑，是生產(chǎn)蠕墨鑄鐵中的關鍵材料。從技術角度來說，蠕化劑成分的配置原則是:有利于獲得蠕蟲狀石墨，并最低限度地產(chǎn)生“浮渣”，而且便于被鐵水溶化吸收(參見:2005年全國蠕墨鑄鐵技術及應用研討會論文專輯:中國蠕墨鑄鐵40年，邱漢泉、陳正德著)。目前采用沖入法蠕化處理所使用的蠕化劑均為常規(guī)的熔煉合金，熔煉型蠕化劑實際上是一種“鐵合金”，指將組成蠕化劑所需物料通過高溫熔合成均勻液體，澆注凝固后而得的制品；一般是在感應電爐內(nèi)溶化，然后澆注而成；起蠕化作用的元素主要有鎂(Mg)、稀土(RE)和鈣(Ca)。
[0004]蠕墨鑄鐵生產(chǎn)時，若蠕化劑加入量不足，鑄鐵中會析出大量片狀石墨而成為灰鑄鐵；若蠕化劑加入量過量，鑄鐵中會析出大量球狀石墨而成為球墨鑄鐵；只有蠕化劑加入量在一個適當?shù)姆秶鷥?nèi)，鑄鐵中析出的石墨才會大部分是蠕蟲狀石墨而成為蠕墨鑄鐵；蠕化劑的蠕化范圍是指為獲得蠕蟲狀石墨，蠕化劑加入量不足與過量的差值大?。徊钪荡蟮娜菀撰@得蠕蟲狀石墨，即蠕化范圍寬；反之差值小的不容易獲得蠕蟲狀石墨，即蠕化范圍窄；就稀土元素而言，其蠕化范圍最寬，即使用稀土元素最有利于獲得蠕蟲狀石墨，但在蠕化處理時稀土合金(如稀土硅鐵)與鐵液的反應卻缺少必要的動力條件，使得蠕化反應難以順利進行；就鎂元素而言，其蠕化范圍最窄，使用鎂元素容易得到球狀或片狀石墨，然而在蠕化處理時鎂與鐵液反應的熱力學和動力學條件卻非常良好，使得蠕化反應容易順利進行。
[0005]常規(guī)使用的熔煉型蠕化劑合金(如稀土鎂合金)存在一些不足之處:
1、經(jīng)機械破碎后存在顆粒大小不統(tǒng)一、碎末等現(xiàn)象；
2、為了使蠕化反應得以順利進行，熔煉型蠕化劑合金中常加入較高的鎂元素，使得蠕化劑的“蠕化范圍”變窄，蠕鐵生產(chǎn)穩(wěn)定性及可控性變差；
3、熔煉型蠕化劑還存在合金元素燒損嚴重、干擾元素造成爐料的污染以及溶解性差等問題。
[0006]蠕墨鑄鐵的難點是蠕化處理，而蠕化處理的關鍵在于蠕化劑的蠕化范圍“寬窄”；原來的蠕化劑的加入范圍約為0.125%~0.225%，且國內(nèi)具有專利的蠕化劑均為熔煉合金形式，經(jīng)過技術檢索尚沒有采用粉末冶金方法來生產(chǎn)蠕化劑；粉末冶金型蠕化劑實際上是一種機械混合物(多種合金的混合物)，指將組成蠕化劑所需物料先制成粉末，機械混合均勻后經(jīng)壓制成形和燒結(jié)而得的所需形狀的制品。
[0007]【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
為了克服【背景技術】中的不足，本發(fā)明公開了一種粉末冶金型蠕化劑及其制備方法，蠕化處理工藝相對簡單穩(wěn)定，蠕化劑溶解性好，不需攪拌，蠕化范圍寬，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)蠕墨鑄鐵件，由于蠕化劑內(nèi)不含干擾元素，所以便于實現(xiàn)對爐料的管理與使用。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種粉末冶金型蠕化劑，為合金，其包含下列按重量百分比的元素成分:
Si 21.5~28.5%,RE 12.5~17.5%,Mg 2.3~3.3%,Ca 4.3~5.3%,Zn 1.5~2.5%，余量為 Fe。
[0009]所述的粉末冶金型蠕化劑，主要用于電爐融化低硫鐵水的蠕化處理。
[0010]所述的粉末冶金型螺化劑，規(guī)格尺寸為<M6mmX10mm。
[0011]所述粉末冶金型蠕化劑的制備方法步驟如下:①原材料準備；②配料與混制壓制成型；④檢驗、包裝和標識；
①原材料準備
A、采購鋅含量不低于99%的60—80目鋅粉、40—80目鐵粉、稀土硅鐵合金和鎂粉作為原料；
B、分別將自然塊度的稀土硅鐵合金(稀土含量不低于30%)和硅鈣鐵合金(鈣含量不低于20%)經(jīng)顎式破碎機對滾機破碎，再篩分成40— 80目粉料備用；
C、采用刀削鎂菱形顆粒機將鎂錠加工成顆粒，再篩分為40—80目備用；
②配料混制
按化學成分含量為 Si 21.5~28.5%, RE 12.5~17.5%, Mg 2.3~3.3%, Ca 4.3~5.3%, Zn
1.5^2.5%，余量為Fe的成分含量比例分批進行所述粉末冶金型蠕化劑的配料，每批配料總重量不超過攪拌機的容量，將配置好的材料裝入攪拌機中攪拌混制，攪拌時攪拌機正反各轉(zhuǎn)3分鐘；
③壓制成型
將混制好的材料在旋轉(zhuǎn)粉末工業(yè)壓機上進行壓制成型，壓制形狀尺寸為Φ 16mm X 1mm ；
④檢驗、包裝和標識
1)壓制后的產(chǎn)品由2— 2.5米高度自由落下水泥地面不破碎，即為合格產(chǎn)品；
2)合格產(chǎn)品密封保存在干燥的塑料袋內(nèi)，并外套編織袋包裝，外編織袋上作標注蠕化劑名稱、型號、生產(chǎn)日期、放置環(huán)境要求等標識。
[0012]由于采用了上述的蠕化劑及制作方法，本發(fā)明具有如下有益效果:
1、本發(fā)明所述的粉末冶金型蠕化劑及其制備方法，通過采用粉末冶金型蠕化劑及其制作方法，生產(chǎn)出合格的蠕化劑，且顆粒統(tǒng)一，無傳統(tǒng)熔制型蠕化劑經(jīng)破碎而存在的碎末；
2、有效地克服了現(xiàn)有熔煉型蠕化劑主要合金元素燒損嚴重的缺點，本發(fā)明所述的蠕化劑能夠在較低鎂含量的條件下很好的滿足蠕化反應所需動力學條件；
3、不僅能夠穩(wěn)定生產(chǎn)出合格的蠕化劑，而且使用本發(fā)明所述蠕化劑，使得蠕化處理工藝相對簡單穩(wěn)定；本發(fā)明蠕化劑還具有溶解性好，不需攪拌，蠕化范圍寬等優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)蠕墨鑄鐵件；
4、可以實現(xiàn)蠕化劑成分的快速調(diào)整，適用于生產(chǎn)各類蠕鐵鑄件；由于蠕化劑內(nèi)不含干擾元素，所以便于實現(xiàn)對爐料的管理與使用。
[0013]【【具體實施方式】】
通過下面的實施例可以更詳細的解釋本發(fā)明，公開本發(fā)明的目的旨在保護本發(fā)明范圍內(nèi)的一切變化和改進，本發(fā)明并不局限于下面的實施例；
本發(fā)明所述的粉末冶金型蠕化劑，為合金，其包含下列按重量百分比的元素成分:
Si 21.5~28.5%，RE 12.5~17.5%，Mg 2.3~3.3%，Ca 4.3~5.3%，Ζη 1.5~2.5%，余量為 Fe。
[0014]所述的粉末冶金型蠕化劑，主要用于電爐融化低硫鐵水的蠕化處理。
[0015]所述的粉末冶金型螺化劑，規(guī)格尺寸為<M6mmX10mm。
[0016]所述粉末冶金型蠕化劑的制備方法步驟如下:①原材料準備；②配料與混制壓制成型；④檢驗、包裝和標識；
①原材料準備
A、采購鋅含量不低于99%的60—80目鋅粉、40— 80目鐵粉、稀土硅鐵合金和鎂粉作為原料；
B、分別將自然塊度的稀土硅鐵合金(稀土含量不低于30%)和硅鈣鐵合金(鈣含量不低于20%)經(jīng)顎式破碎機對滾機破碎，再篩分成40— 80目粉料備用；
C、采用刀削鎂菱形顆粒機將鎂錠加工成顆粒，再篩分為40—80目備用；
②配料混制
按化學成分含量為 Si 21.5~28.5%, RE 12.5~17.5%, Mg 2.3~3.3%, Ca 4.3~5.3%, Zn
1.5^2.5%，余量為Fe的成分含量比例分批進行所述粉末冶金型蠕化劑的配料，每批配料總重量不超過攪拌機的容量，將配置好的材料裝入攪拌機中攪拌混制，攪拌時攪拌機正反各轉(zhuǎn)3分鐘；
③壓制成型
將混制好的材料在旋轉(zhuǎn)粉末工業(yè)壓機上進行壓制成型，壓制形狀尺寸為Φ 16mmX 1mm ；
④檢驗、包裝和標識
1)壓制后的產(chǎn)品由2— 2.5米高度自由落下水泥地面不破碎，即為合格產(chǎn)品；
2)合格產(chǎn)品密封保存在干燥的塑料袋內(nèi)，并外套編織袋包裝，外編織袋上作標注蠕化劑名稱、型號、生產(chǎn)日期、放置環(huán)境要求等標識。
[0017]本發(fā)明所述的粉末冶金型蠕化劑采用稀土硅鐵(FeSiRE)、硅鈣合金(FeSiCa)JM粉(Mg)、鋅粉(Zn)、鐵粉壓制而成；蠕化劑含稀土 (RE)、鎂(Mg)、鋅(Zn)、鈣(Ca)、硅(Si)、鐵(Fe)元素，不使用鈦(Ti)等干擾元素；采用粉末冶金方法制備蠕化劑并添加鋅(Zn)元素來增加鐵液的自沸騰能力，采用高含量稀土(RE)和低含量鎂(Mg)來擴大蠕化處理范圍，蠕化劑的加入范圍為0.76%~1.35%。
[0018]實施例一:
蠕化劑化學成分(按重量比):稀土(RE) 15.29%、硅(Si)25.78%、鎂(Mg) 2.83%、鈣(Ca)4.9%、鋅(Zn) 2.02%，余量為鐵(Fe) 49.18 %和不可避免的雜質(zhì)。
[0019]制備上述成分的蠕化劑，采用下列原材料及配比:稀土硅鐵(FeSiRE) 47.66%、硅鈣合金(FeSiCa) 15.82%、鎂錠(Mg) 2.85%、鋅錠(Zn) 2.03%、鐵粉(Fe) 31.64%，依據(jù)以上配t匕，按上述工藝制備。
[0020]實施例一的效果:熔化配料:生鐵89.6%、廢鋼9.0%、硅鐵1.2%、錳鐵0.2% ；
原鐵液化學成分:C3.86%、Si2.15%、Mn0.43%、S0.021% ,P0.061% ；
爐前添加劑加入量:蠕化劑0.76%，孕育劑0.44% ；
檢驗結(jié)果:
化學成分:Si2.43%、S0.018%、Mg0.006%、RE0.051% ；
蠕化率:65~75% ；
力學性能:抗拉強度378MPa，屈服強度310MPa，伸長率3.6% ；
實施例二:
蠕化劑化學成分(按重量比):稀土(RE) 14.37%、硅(Si) 24.24%、鎂(Mg) 2.76%、鈣(Ca)
4.59%、鋅(Zn) 1.84%，余量為鐵(Fe) 52.2 %和不可避免的雜質(zhì)。
[0021]制備上述成分的螺化劑，采用下列原材料及配比:稀土娃鐵(FeSiRE) 44.91%、娃鈣合金(FeSiCa) 14.81%、鎂錠(Mg) 2.78%、鋅錠(Zn) 1.85%、鐵粉(Fe) 35.65%，依據(jù)以上配t匕，按上述工藝制備。
[0022]實施例二的效果:
熔化配料:生鐵89.6%、廢鋼8.8%、硅鐵1.3%、錳鐵0.3% ；
原鐵液化學成分:C3.90%、Si2.23%、Mn0.49%、S0.021% , P0.063% ；
爐前添加劑加入量:蠕化劑1.35%，孕育劑0.47% ；
檢驗結(jié)果:
化學成分:Si2.69%、S0.016%、Mg0.006%、RE0.061% ；
蠕化率:80% ；
力學性能:抗拉強度368MPa，屈服強度316MPa，伸長率3.1% ；
本發(fā)明未詳述部分為現(xiàn)有技術。
[0023]為了公開本發(fā)明的目的而在本文中選用的實施例，當前認為是適宜的，但是應了解的是，本發(fā)明旨在包括一切屬于本構(gòu)思和本發(fā)明范圍內(nèi)的實施例的所有變化和改進。
【權利要求】
1.一種粉末冶金型蠕化劑，為合金，其特征是:其包含下列按重量百分比的元素成分: Si 21.5~28.5%,RE 12.5~17.5%,Mg 2.3~3.3%,Ca 4.3~5.3%,Zn 1.5~2.5%，余量為 Fe。
2.根據(jù)權利要求1所述的粉末冶金型蠕化劑，其特征是:主要用于電爐融化低硫鐵水的蠕化處理。
3.根據(jù)權利要求1所述的粉末冶金型蠕化劑，其特征是:規(guī)格尺寸為Φ16mmX 10mm。
4.根據(jù)權利要求1所述的粉末冶金型蠕化劑的制備方法，其特征是: 步驟如下:①原材料準備；②配料與混制；③壓制成型；④檢驗、包裝和標識； ①原材料準備 采購鋅含量不低于99%的60—80目鋅粉、40—80目鐵粉、稀土硅鐵合金和鎂粉作為原料； 分別將自然塊度的稀土硅鐵合金(稀土含量不低于30%)和硅鈣鐵合金(鈣含量不低于.20%)經(jīng)顎式破碎機對滾機破碎，再篩分成40— 80目粉料備用； 采用刀削鎂菱形顆粒機將鎂錠加工成顆粒，再篩分為40— 80目備用； ②配料混制
按化學成分含量為 Si 21.5~28.5%, RE 12.5~17.5%, Mg 2.3~3.3%, Ca 4.3~5.3%, Zn.1.5^2.5%，余量為Fe的成分含量比例分批進行所述粉末冶金型蠕化劑的配料，每批配料總重量不超過攪拌機的容量，將配置好的材料裝入攪拌機中攪拌混制，攪拌時攪拌機正反各轉(zhuǎn)3分鐘； ③壓制成型 將混制好的材料在旋轉(zhuǎn)粉末工業(yè)壓機上進行壓制成型，壓制形狀尺寸為Φ 16mmX 1mm ； ④檢驗、包裝和標識 1)壓制后的產(chǎn)品由2— 2.5米高度自由落下水泥地面不破碎，即為合格產(chǎn)品； 2)合格產(chǎn)品密封保存在干燥的塑料袋內(nèi)，并外套編織袋包裝，外編織袋上作標注蠕化劑名稱、型號、生產(chǎn)日期、放置環(huán)境要求等標識。
【文檔編號】C21C1/08GK104131129SQ201310483212
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年10月16日 優(yōu)先權日:2013年10月16日
【發(fā)明者】蔡安克, 郭亞輝, 馮志明, 范隨長, 劉文曾, 陳莉, 程俊偉, 段華榮 申請人:第一拖拉機股份有限公司