脫硫、蠕化與孕育一體化蠕墨鑄鐵變質(zhì)劑及制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種脫硫、蠕化與孕育一體化蠕墨鑄鐵變質(zhì)劑及制備工藝。按重量百分比計，變質(zhì)劑的主要組成為石灰石粉6-10%，稀土鎂合金顆粒76-80%，鱗片狀高純石墨粉13-16%，其余為粘結(jié)劑。該變質(zhì)劑以石灰石粉為脫硫劑，稀土鎂合金為蠕化劑，鱗片狀高純石墨粉為減速、孕育劑，以水玻璃為粘結(jié)劑，經(jīng)合金破碎、一次混制、二次混制、自然固化和烘干工藝制得。該變質(zhì)劑可以一次性完成蠕墨鑄鐵生產(chǎn)的脫硫、蠕化和孕育操作，能穩(wěn)定獲得蠕化率85%以上的蠕墨鑄鐵。
【專利說明】脫硫、蠕化與孕育一體化蠕墨鑄鐵變質(zhì)劑及制備工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蠕墨鑄鐵生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種脫硫、蠕化與孕育一體化蠕墨鑄鐵變質(zhì)劑及制備工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]蠕墨鑄鐵優(yōu)異的耐熱沖擊疲勞性能，取決于基體中石墨形態(tài)一蠕蟲狀石墨。而蠕墨鑄鐵的石墨形態(tài)介于灰口鑄鐵的片狀石墨與球墨鑄鐵的球狀石墨之間，它的蠕化處理工藝范圍很窄，蠕化處理技術(shù)難度大。如果蠕化處理過渡，就變成球墨鑄鐵，蠕化不足就會變成灰口鑄鐵。蠕墨鑄鐵的孕育劑要求高，極易產(chǎn)生孕育不良和衰退現(xiàn)象。因此，蠕化變質(zhì)劑性能在很大程度上決定了蠕墨鑄鐵生產(chǎn)技術(shù)水平。
[0003]目前，國內(nèi)外已公開的專利或市場上相對成熟的蠕化劑主要有稀土硅系、稀土鈣系、稀土鋁鋅系和稀土鎂鈦系四大系列，配合蠕化處理的孕育劑大多采用硅鐵、硅鈣和硅鋇等。盡管這些蠕化變質(zhì)劑在蠕墨鑄鐵生產(chǎn)中取得了較好效果，但仍存在如下無法克服技術(shù)問題:
(1)無論哪種類型蠕化劑和孕育劑，在蠕墨鑄鐵生產(chǎn)中，均須分別進(jìn)行蠕化和孕育處理，操作繁瑣費時，質(zhì)量不易控制； (2)蠕化劑加入量范圍窄，對鐵水含硫量敏感，含硫量高或波動較大時，加入量不易控制，會造成螺化失敗，無法形成穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝；
(3)孕育劑有效孕育時間短，易產(chǎn)生孕育衰退，導(dǎo)致鑄件質(zhì)量下降或報廢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種脫硫、蠕化與孕育一體化蠕墨鑄鐵變質(zhì)劑，它集脫硫、蠕化和孕育為一體，可以一次性完成蠕墨鑄鐵生產(chǎn)的脫硫、蠕化和孕育處理，解決了蠕墨鑄鐵生產(chǎn)過程中繁雜的爐前操作，克服了對鐵水含硫量的敏感性，拓寬了蠕化劑加入范圍，有效避免了蠕化孕育衰退，能穩(wěn)定獲得蠕化率85%以上的蠕墨鑄鐵。
[0005]本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案是:脫硫、蠕化與孕育一體化變質(zhì)劑，按重量百分比計，其組成為:石灰石粉6-10%，稀土鎂合金顆粒76-80%，鱗片狀高純石墨粉13-16%，其余為粘結(jié)劑。
[0006]所述變質(zhì)劑各組分的主要作用:
(O石灰石(CaCO3) 通過粘結(jié)劑把石灰石粉包裹在變質(zhì)劑的最外層，首先與鐵水接觸，在高溫下(896°C)分解為CaO和CO2，利用熱分解石灰石微粒的崩裂，形成很多細(xì)小而高活性的石灰顆粒，具有很強(qiáng)的脫硫能力；同時，放出的CO2起到攪拌熔池的作用，改善傳質(zhì)條件，加快脫硫速度，把鐵水含硫量控制在一定范圍，拓寬了變質(zhì)劑的加入量范圍。
[0007](2)鱗片狀聞純石墨通過粘結(jié)劑把石墨粉包裹在變質(zhì)劑的第二層，作為減速劑，石墨可以降低鐵水對稀土鎂合金的滲透速度，形成逐層反應(yīng)狀態(tài)，可以有效控制合金反應(yīng)速度；作為孕育劑，在蠕化反應(yīng)過程中，通過鎂反應(yīng)產(chǎn)生的大量鎂蒸汽攪動下，把石墨擴(kuò)散熔解到鐵水中，增加了大量非自發(fā)晶核，起到高效孕育、細(xì)化晶粒和促進(jìn)石墨化的作用。
[0008](3)稀土鎂合金(FeSiMg6REl)在變質(zhì)劑的最內(nèi)層，Re在給定的含量范圍，可以抑制石墨沿a向生長，使石墨蠕化；Mg在給定的含量范圍，主要起引爆作用，通過反應(yīng)產(chǎn)生的鎂蒸汽攪拌作用代替人工攪拌，加速蠕化劑的擴(kuò)散與吸收;A1在給定的含量范圍，主要作用是消除蠕化過程產(chǎn)生的白口，達(dá)到深化孕育效果，同時拓寬鐵水中蠕化元素的含量范圍，適應(yīng)鐵水含硫量的波動，減少蠕化處理的浮渣，穩(wěn)定蠕化質(zhì)量。
[0009]為保證各原材料的有效含量和效果，本發(fā)明所述的石灰石中CaCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)>95%，粒度50-100目；稀土鎂合金中相關(guān)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為Mg5-7%，Re0.5-2.0%，All.2-1.4%，Si38-40%，其余為Fe ;鱗片狀高純石墨粉中石墨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%，粒度500-600目。
[0010]本發(fā)明還提供了脫硫、蠕化與孕育一體化蠕墨鑄鐵變質(zhì)劑的制備工藝，以石灰石粉為脫硫劑，稀土鎂合金為蠕化劑，鱗片狀高純石墨粉為減速、孕育劑，以水玻璃為粘結(jié)劑，經(jīng)合金破碎、一次混制、二次混制、自然固化和烘干工藝制得。
[0011]其制備的具體步驟為:
(1)材料破碎與制粉將稀土鎂合金機(jī)械破碎，粒度控制為8-14_，石灰石破碎磨粉，粒度控制在50-100目；
(2)一次混制將稀土鎂合金、石墨粉按一定比例配料，用水玻璃作粘結(jié)劑，加入量為石墨粉總量的6-8%，通過攪拌設(shè)備把石墨粉粘附在稀土鎂合金表面，進(jìn)行自然固化5-8分鐘；
(3)二次混制待一次混制、自然固化后，按一定比例加入石灰石粉，以水玻璃作粘結(jié)劑，加入量為石灰石總量的6-8%，通過攪拌設(shè)備把石灰石粉粘附在一次固化材料的表面，進(jìn)行自然固化5-8分鐘；
(4)烘干將經(jīng)過二次混制固化后的變質(zhì)劑，放入烘干設(shè)備中烘干20-25分鐘，烘干溫度控制為115-120°C。
[0012]將經(jīng)過上述步驟制得變質(zhì)劑冷卻到室溫后，用裝塑料袋密封包裝備用。
[0013]在原材料混制時，在水玻璃粘結(jié)劑模數(shù)控制在3.0-3.7，可以縮短自然固化時間。烘干25分鐘，溫度控制115-120°C，去除粘結(jié)劑中結(jié)晶水或揮發(fā)物，在合金表面形成一層二氧化硅與石墨網(wǎng)狀骨架，確保石墨粉、石灰石份與合金的粘結(jié)強(qiáng)度，制成稀土鎂合金、石墨粉和石灰石粉分層粘結(jié)的變質(zhì)劑。作為粘結(jié)劑，通過自硬化、烘干后，把石墨粉、石灰石粉牢固均勻地粘結(jié)到稀土鎂合金表面；作為反應(yīng)速度控制劑，在合金表面形成一層二氧化硅網(wǎng)狀骨架來控制脫硫、蠕化反應(yīng)速度，從而達(dá)到脫硫、蠕化與孕育一體化的綜合效果。
[0014]在蠕墨鑄鐵生產(chǎn)中，將待進(jìn)行變質(zhì)處理的鐵水過熱到1550°C以上，通過包底沖入法加入該變質(zhì)劑0.3-0.7%，便可一次性完成蠕墨鑄鐵的脫硫、蠕化和孕育處理，得到蠕化率聞達(dá)85%以上的螺墨鑄鐵(如圖1和2所不)。
[0015]由于該變質(zhì)劑是以鱗片狀高純度石墨粉作為孕育劑，本身熔點高于鐵水處理溫度，形成的非自發(fā)晶核不會隨著時間的延長被完全溶解，不會出現(xiàn)孕育衰退現(xiàn)象，起到高效孕育、細(xì)化晶粒和促進(jìn)石墨化的作用。
[0016]綜上所述，本發(fā)明的有益效果是:
(I)脫硫、蠕化與孕育一體化蠕墨鑄鐵變質(zhì)劑，可以一次性完成蠕墨鑄鐵生產(chǎn)的脫硫、蠕化和孕育操作，解決了蠕墨鑄鐵生產(chǎn)操作繁瑣費時，質(zhì)量不好控制的技術(shù)難題；(2)本發(fā)明所述的蠕化劑，通過石灰石脫硫技術(shù)，減少了鐵水中S的波動影響，解決了蠕化劑加入量不易控制的難題；
(3)本發(fā)明所述的變質(zhì)劑，通過石墨減速技術(shù)，降低了鐵水對蠕化劑的滲透速度，減少了蠕化劑的消耗，提高了吸收率，節(jié)省了生產(chǎn)成本；
(4)本發(fā)明所述的變質(zhì)劑，通過石墨孕育技術(shù)，形成的大量非自發(fā)晶核不會隨時間延長而溶解，解決了硅鐵類孕育劑易產(chǎn)生孕育衰退的技術(shù)問題；
(5)本發(fā)明采用的制備工藝簡單可靠，質(zhì)量穩(wěn)定，可穩(wěn)定獲得蠕化率85%以上蠕墨鑄鐵。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是用該變質(zhì)劑生產(chǎn)的蠕墨鑄鐵基體組織金相照片。
[0018]圖2是用該變質(zhì)劑生廣的螺墨鑄鐵石墨形態(tài)金相照片。

【具體實施方式】
[0019]實施例1
一種脫硫、蠕化與孕育一體化蠕墨鑄鐵變質(zhì)劑，各組分重量百分比為:石灰石粉6%，稀土鎂合金顆粒78%，鱗片狀高純石墨粉16%。其具體制備步驟為:
(1)材料破碎與制粉將稀土鎂合金破碎粒度控制為8_，石灰石粉碎磨粉，粒度控制在50目;
(2)一次混制將稀土鎂合金、石墨粉按一定比例配料，用水玻璃作粘結(jié)劑，加入量為石墨總量的6%，通過攪拌設(shè)備把石墨粉粘附在稀土鎂合金表面，進(jìn)行自然固化5分鐘；
(3)二次混制待一次混制自然固化后，按一定比例加入石灰石粉，以水玻璃作粘結(jié)劑，加入量為石灰石總量的6%，通過攪拌設(shè)備把石灰石粉粘附在一次固化材料的表面后，進(jìn)行自然固化5分鐘；
(4)烘干將經(jīng)過二次混制固化后的變質(zhì)劑，放入烘干設(shè)備中烘干20分鐘，烘干溫度控制為115°C。
[0020]將經(jīng)過上述步驟制得變質(zhì)劑冷卻到室溫后，用裝塑料袋密封包裝備用。
[0021]應(yīng)用效果:在蠕墨鑄鐵制造中，加入0.3 Wt %上述制得的變質(zhì)劑，一次性完成蠕墨鑄鐵的脫硫、蠕化和孕育處理，得到蠕化率85%以上的蠕墨鑄鐵組織。
[0022]實施例2
一種脫硫、蠕化與孕育一體化蠕墨鑄鐵變質(zhì)劑，各組分重量百分比為:石灰石粉7%，稀土鎂合金顆粒80%，鱗片狀高純石墨粉13%。其具體制備步驟為:
(1)材料破碎與制粉將稀土鎂合金破碎粒度控制為9_，石灰石粉碎磨粉，粒度控制在60目；
(2)一次混制將稀土鎂合金、石墨粉按一定比例配料，用水玻璃作粘結(jié)劑，加入量為石墨總量的6.5%，通過攪拌設(shè)備把石墨粉粘附在稀土鎂合金表面，進(jìn)行自然固化6分鐘；
(3)二次混制待一次混制自然固化后，按一定比例加入石灰石粉，以水玻璃作粘結(jié)劑，加入量為石灰石總量的6.5%，通過攪拌設(shè)備把石灰石粉粘附在一次固化材料的表面后，進(jìn)行自然固化6分鐘；(4)烘干將經(jīng)過二次混制固化后的變質(zhì)劑，放入烘干設(shè)備中烘干21分鐘，烘干溫度控制為116°C。
[0023]將經(jīng)過上述步驟制得變質(zhì)劑冷卻到室溫后，用裝塑料袋密封包裝備用。
[0024]應(yīng)用效果:在蠕墨鑄鐵制造中，加入0.4 Wt %上述制得的變質(zhì)劑，一次性完成蠕墨鑄鐵的脫硫、蠕化和孕育處理，得到蠕化率85%以上的蠕墨鑄鐵組織。
[0025]實施例3
一種脫硫、蠕化與孕育一體化蠕墨鑄鐵變質(zhì)劑，各組分重量百分比為:石灰石粉7.5%，稀土鎂合金顆粒78.5%，鱗片狀高純石墨粉14%。其具體制備步驟為:
(1)材料破碎與制粉將稀土鎂合金破碎粒度控制為11_，石灰石粉碎磨粉，粒度控制在70目；
(2)一次混制將稀土鎂合金、石墨粉按一定比例配料，用水玻璃作粘結(jié)劑，加入量為石墨總量的7%，通過攪拌設(shè)備把石墨粉粘附在稀土鎂合金表面，進(jìn)行自然固化7分鐘；
(3)二次混制待一次混制自然固化后，按一定比例加入石灰石粉，以水玻璃作粘結(jié)劑，加入量為石灰石總量的7%，通過攪拌設(shè)備把石灰石粉粘附在一次固化材料的表面后，進(jìn)行自然固化7分鐘；
(4)烘干將經(jīng)過二次混制固化后的變質(zhì)劑，放入烘干設(shè)備中烘干22分鐘，烘干溫度控制為117°C。
[0026]將經(jīng)過上述步驟制得變質(zhì)劑冷卻到室溫后，用裝塑料袋密封包裝備用。
[0027]應(yīng)用效果:在蠕墨鑄鐵制造中，加入0.5 Wt %上述制得的變質(zhì)劑，一次性完成蠕墨鑄鐵的脫硫、蠕化和孕育處理，得到蠕化率85%以上的蠕墨鑄鐵組織。
[0028]實施例4
一種脫硫、蠕化與孕育一體化蠕墨鑄鐵變質(zhì)劑，各組分重量百分比為:石灰石粉8.5%，稀土鎂合金顆粒76%，鱗片狀高純石墨粉15.5%。其具體制備步驟為:
(1)材料破碎與制粉將稀土鎂合金破碎粒度控制為13_，石灰石粉碎磨粉，粒度控制在90目；
(2)一次混制將稀土鎂合金、石墨粉按一定比例配料，用水玻璃作粘結(jié)劑，加入量為石墨總量的7.5%，通過攪拌設(shè)備把石墨粉粘附在稀土鎂合金表面，進(jìn)行自然固化8分鐘；
(3)二次混制待一次混制自然固化后，按一定比例加入石灰石粉，以水玻璃作粘結(jié)劑，加入量為石灰石總量的7%，通過攪拌設(shè)備把石灰石粉粘附在一次固化材料的表面后，進(jìn)行自然固化8分鐘；
(4)烘干將經(jīng)過二次混制固化后的變質(zhì)劑，放入烘干設(shè)備中烘干24分鐘，烘干溫度控制為118°C。
[0029]將經(jīng)過上述步驟制得變質(zhì)劑冷卻到室溫后，用裝塑料袋密封包裝備用。
[0030]應(yīng)用效果:在蠕墨鑄鐵制造中，加入0.6wt %上述制得的變質(zhì)劑，一次性完成蠕墨鑄鐵的脫硫、蠕化和孕育處理，得到蠕化率85%以上的蠕墨鑄鐵組織。
[0031]實施例5
一種脫硫、蠕化與孕育一體化蠕墨鑄鐵變質(zhì)劑，各組分重量百分比為:石灰石粉10%，稀土鎂合金顆粒76.5%，鱗片狀高純石墨粉13.5%。其具體制備步驟為:
(I)材料破碎與制粉將稀土鎂合金破碎粒度控制為14_，石灰石粉碎磨粉，粒度控制在100目；
(2)一次混制將稀土鎂合金、石墨粉按一定比例配料，用水玻璃作粘結(jié)劑，加入量為石墨總量的8%，通過攪拌設(shè)備把石墨粉粘附在稀土鎂合金表面，進(jìn)行自然固化7.5分鐘；
(3)二次混制待一次混制自然固化后，按一定比例加入石灰石粉，以水玻璃作粘結(jié)劑，加入量為石灰石總量的8%，通過攪拌設(shè)備把石灰石粉粘附在一次固化材料的表面后，進(jìn)行自然固化7.5分鐘；
(4)烘干將經(jīng)過二次混制固化后的變質(zhì)劑，放入烘干設(shè)備中烘干25分鐘，烘干溫度控制為120°C。
[0032]將經(jīng)過上述步驟制得變質(zhì)劑冷卻到室溫后，用裝塑料袋密封包裝備用。
[0033]應(yīng)用效果:在蠕墨鑄鐵制造中，加入0.7 Wt %上述制得的變質(zhì)劑，一次性完成蠕墨鑄鐵的脫硫、蠕化和孕育處理，得到蠕化率85%以上的蠕墨鑄鐵組織。
【權(quán)利要求】
1.一種脫硫、蠕化與孕育一體化蠕墨鑄鐵變質(zhì)劑，其特征是:按重量百分比計，石灰石粉6-10%，稀土鎂合金顆粒76-80%，鱗片狀高純石墨粉13-16%，其余為粘結(jié)劑； 所述的脫硫、蠕化與孕育一體化蠕墨鑄鐵變質(zhì)劑，以石灰石粉為脫硫劑，稀土鎂合金為蠕化劑，鱗片狀高純石墨粉為減速、孕育劑，以水玻璃為粘結(jié)劑，經(jīng)合金破碎、一次混制、二次混制、自然固化和烘干工藝制得。
2.權(quán)利要求1所述的脫硫、蠕化與孕育一體化蠕墨鑄鐵變質(zhì)劑的制備工藝，其特征是:所述的脫硫、蠕化與孕育一體化蠕墨鑄鐵變質(zhì)劑，以石灰石粉為脫硫劑，稀土鎂合金為蠕化劑，鱗片狀高石墨粉為減速、孕育劑，以水玻璃為粘結(jié)劑，經(jīng)合金破碎、一次混制、二次混制、自然固化和烘干工藝制得； 具體步驟為: (1)材料破碎與制粉將稀土鎂合金機(jī)械破碎，粒度控制為8-14_，石灰石破碎磨粉，粒度控制在50-100目； (2)一次混制將稀土鎂合金、石墨粉按一定比例配料，用水玻璃作粘結(jié)劑，加入量為石墨粉總量的6-8%，通過攪拌設(shè)備把石墨粉粘附在稀土鎂合金表面，進(jìn)行自然固化5-8分鐘； (3)二次混制待一次混制、自然固化后，按一定比例加入石灰石粉，以水玻璃作粘結(jié)劑，加入量為石灰石總量的6-8%，通過攪拌設(shè)備把石灰石粉粘附在一次固化材料的表面，進(jìn)行自然固化5-8分鐘； (4)烘干將經(jīng)過二次混 制固化后的變質(zhì)劑，放入烘干設(shè)備中烘干20-25分鐘，烘干溫度控制為115-120°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脫硫、蠕化與孕育一體化蠕墨鑄鐵變質(zhì)劑制備工藝，其特征在于:所述的石灰石中CaCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)>95%,粒度50-100目；稀土鎂合金中相關(guān)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為Mg5-7%，Re0.5-2.0%，All.2-1.4%，Si38_40%，其余為Fe ;鱗片狀高純石墨粉中石墨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%，粒度500-600目。
【文檔編號】C21C1/08GK104164532SQ201410402629
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月16日
【發(fā)明者】李強(qiáng), 李明弟 申請人:李明弟