一種球墨鑄鐵管用孕育劑及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種球墨鑄鐵管用孕育劑及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]球墨鑄鐵是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的新型金屬材料。球墨鑄鐵管在抗拉、抗彎、硬度、延伸率、工作壓力等方面的性能都優(yōu)于灰口鑄鐵管。其性能可以達(dá)到部分鋼管的性能水平，而在耐腐蝕性能方面又優(yōu)于鋼管，是理想的城市給水排水管網(wǎng)用產(chǎn)品。目前，公稱直徑為DN1000以下(含DN1000)的球墨鑄鐵管用冷模法生產(chǎn)，公稱直徑為DN1000以上的球墨鑄鐵管用熱模法生產(chǎn)。
[0003]球墨鑄鐵中石墨的存在對拉伸性能產(chǎn)生不利的影響。通過合適的方式將球化劑和孕育劑加入鑄鐵中可以獲得對基體強(qiáng)度影響最小的球狀、細(xì)小、分散的球墨，從而使球墨鑄鐵獲得近似于鋼材的拉伸性能。孕育劑可有效促進(jìn)碳的石墨化，減少碳化物的含量，有利于獲得細(xì)小圓整的球狀石墨。這就保證了球墨鑄鐵獲得接近于鋼的綜合性能。
[0004]目前，絕大多數(shù)球墨鑄鐵生產(chǎn)廠家所使用的S1-Fe基孕育劑中Si的含量范圍為65-75%。各個(gè)球墨鑄鐵產(chǎn)品生產(chǎn)單位通常是通過調(diào)節(jié)孕育劑中的微量元素來實(shí)現(xiàn)不同的性能。如:通過添加Mn來降低孕育劑的熔點(diǎn)和提高比重；通過添加Ca、Ba、Al等可以延長孕育時(shí)間，防止孕育衰退。以上措施都可以一定程度上加強(qiáng)孕育、減少白口組織、提高抗拉性能。對于球墨鑄鐵管生產(chǎn)而言，使用目前的含Si量為65-75%的孕育劑，仍存在Si利用不充分、孕育強(qiáng)度不足、球墨分布不均勻的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]通過對硅鐵基孕育劑熔化過程的研宄發(fā)現(xiàn)，各種硅鐵孕育劑的初熔點(diǎn)都為1180-1220°C左右，終熔點(diǎn)為1400°C左右。結(jié)合硅鐵二元平衡相圖可知，硅鐵基孕育劑在溶解過程中確實(shí)是低熔點(diǎn)的I相優(yōu)先溶解而純Si相最后溶解。由于球墨鑄鐵管的澆注溫度為1270-1370°C，低于有些球墨鑄鐵鑄件1400°C以上的澆注溫度，因此，將硅鐵基孕育劑應(yīng)用于球墨鑄管的生產(chǎn)時(shí)，低熔點(diǎn)ξ相比例的增加將會(huì)有利于硅鐵基孕育劑中硅的迅速溶解。基于上述原理，本發(fā)明中所公開的硅鐵基孕育劑硅含量低于普通硅鐵基孕育劑中硅含量，從而增加了 ?相的比例，提高了孕育效果。
[0006]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有孕育劑在球墨鑄鐵管生產(chǎn)應(yīng)用中存在的問題，提出一種孕育效果好的球墨鑄鐵管用孕育劑。將該孕育劑應(yīng)用于球墨鑄鐵管生產(chǎn)過程中，球墨分布均勻性、球墨鑄鐵管的綜合力學(xué)性能都得到提高。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述孕育劑在球墨鑄鐵管生產(chǎn)中的應(yīng)用。
[0008]一種球墨鑄鐵管用孕育劑，含有如下重量百分比的物質(zhì):S1:55-65%, Ca:2-3%,Al: 1-2%，余量為Fe以及不可避免的微量元素。
[0009]本發(fā)明所述的球墨鑄鐵管用孕育劑，含有如下重量百分比的物質(zhì):S1:58-63%,Ca:2-3%, Al: 1-2%，余量為Fe以及不可避免的微量元素。
[0010]本發(fā)明所述的球墨鑄鐵管用孕育劑，其中，所述的孕育劑呈硅鐵基合金的形態(tài)。
[0011]一種本發(fā)明所述的球墨鑄鐵管用孕育劑的制備方法，包括如下步驟:
[0012](I)按孕育劑的質(zhì)量百分比稱取礦石原料，并將礦石原料粉碎成塊狀；
[0013](2)將塊狀礦石原料放入礦熱爐中在溫度范圍為1300-2000°C進(jìn)行冶煉；
[0014](3)將合金液排放至冷卻槽中成型得到孕育劑合金。
[0015]本發(fā)明所述的球墨鑄鐵管用孕育劑在球墨鑄鐵管生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，應(yīng)用于熱模法或冷模法生產(chǎn)球墨鑄鐵管工藝。
[0016]本發(fā)明所述的應(yīng)用，其中，所述熱模法或冷模法生產(chǎn)球墨鑄鐵管工藝中，鐵水與球墨鑄鐵管用孕育劑的質(zhì)量比例為1:0.001-0.006。
[0017]本發(fā)明所述的應(yīng)用，其中，所述熱模法或冷模法生產(chǎn)球墨鑄鐵管工藝中，所述孕育劑加入時(shí)，鐵水的溫度為1270-1370°C。
[0018]本發(fā)明球墨鑄鐵管用孕育劑與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于:本發(fā)明球墨鑄鐵管用孕育劑具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0019]USi含量為55-65% (質(zhì)量)有利于孕育劑均勻溶解，促進(jìn)球墨分布均勻化，細(xì)化球墨，有利于控制球墨鑄鐵管中實(shí)際Si含量，節(jié)約資源，降低成本。
[0020]2、Ca含量為2-3% (重量)和Al含量1_2% (重量)能與鐵液中的O、S、N發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物能夠?yàn)榍蚰峁┩鈦砭Ш耍黾忧蚰珨?shù)量，從而抑制碳化物形成，降低球鐵的白口傾向和退火難度。
[0021]3、較低的S1、Ca、Al含量可以降低渣的含量，凈化鐵液，提高元素收得率。
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的球墨鑄鐵管用孕育劑作進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0023]圖1為應(yīng)用本發(fā)明球墨鑄鐵管用孕育劑得到的產(chǎn)品的金相照片；
[0024]圖2為應(yīng)用對比例中孕育劑得到的產(chǎn)品的金相照片；
[0025]圖3為應(yīng)用對比例中孕育劑得到的產(chǎn)品的另一個(gè)金相照片。
【具體實(shí)施方式】
[0026]實(shí)施例1
[0027]將按重量百分比計(jì)Si:58%, Ca:2.2%，Al:1.4%, Fe:38.4%的孕育劑應(yīng)用于冷模法DN400球墨鑄鐵管生產(chǎn)過程中，鐵水與球墨鑄鐵管用孕育劑的質(zhì)量比例為1:0.0035，鐵水的溫度為1320°C，獲得的球墨球化率等級為2級，球墨大小等級為7級，球墨分布均勻。
[0028]實(shí)施例2
[0029]將按重量百分比計(jì)Si:61%, Ca:2.5%, Al:1.5%，F(xiàn)e:35%的孕育劑應(yīng)用于冷模法DN400球墨鑄鐵管生產(chǎn)過程中，鐵水與球墨鑄鐵管用孕育劑的質(zhì)量比例為1:0.003，鐵水的溫度為1330°C，獲得的球墨球化率等級為2級，球墨大小等級為7級，球墨分布均勻。
[0030]實(shí)施例3
[0031]將按重量百分比計(jì)Si:59%, Ca:2.7%, Al:1.3%，F(xiàn)e:37%的孕育劑應(yīng)用于熱模法DN1200球墨鑄鐵管生產(chǎn)過程中，鐵水與球墨鑄鐵管用孕育劑的質(zhì)量比例為1:0.005，鐵水的溫度為1310°C，獲得的球墨球化率等級為2級，球墨大小等級為7級，球墨分布均勻。
[0032]實(shí)施例4
[0033]將按重量百分比計(jì)Si:62%, Ca:2.1%, Al:1.2%, Fe:34.7%的孕育劑應(yīng)用于熱模法DN1200球墨鑄鐵管生產(chǎn)過程中，鐵水與球墨鑄鐵管用孕育劑的質(zhì)量比例為1:0.0055，鐵水的溫度為1310°C，獲得的球墨球化率等級為2級，球墨大小等級為7級，球墨分布均勻。
[0034]實(shí)施例5
[0035]將按重量百分比計(jì)Si:61%, Ca:2%, Al:1.5%，F(xiàn)e:35.5%的孕育劑應(yīng)用于熱模法DN1800球墨鑄鐵管生產(chǎn)過程中，鐵水與球墨鑄鐵管用孕育劑的質(zhì)量比例為1:0.0055，鐵水的溫度為1340°C，獲得的球墨球化率等級為3級，球墨大小等級為6級，球墨分布均勻。金相照片見圖1。
[0036]實(shí)施例6
[0037]將按重量百分比計(jì)Si:55%, Ca:3%, Al:1%，其余為Fe的孕育劑應(yīng)用于熱模法DN400球墨鑄鐵管生產(chǎn)過程中，鐵水與球墨鑄鐵管用孕育劑的質(zhì)量比例為1:0.001，鐵水的溫度為1370°C，獲得的球墨球化率等級為2級，球墨大小等級為7級，球墨分布均勻。
[0038]實(shí)施例7
[0039]將按重量百分比計(jì)Si:65%, Ca:2%, Al:2%，其余為Fe的孕育劑應(yīng)用于熱模法DN1200球墨鑄鐵管生產(chǎn)過程中，鐵水與球墨鑄鐵管用孕育劑的質(zhì)量比例為1:0.006，鐵水的溫度為1270°C，獲得的球墨球化率等級為2級，球墨大小等級為7級，球墨分布均勻。
[0040]實(shí)施例8
[0041]將按重量百分比計(jì)Si:58%, Ca:2%, Al:1%，其余為Fe的孕育劑應(yīng)用于熱模法DN400球墨鑄鐵管生產(chǎn)過程中，鐵水與球墨鑄鐵管用孕育劑的質(zhì)量比例為1:0.001，鐵水的溫度為1370°C，獲得的球墨球化率等級為2級，球墨大小等級為7級，球墨分布均勻。
[0042]實(shí)施例9
[0043]將按重量百分比計(jì)Si:63%, Ca:3%, Al:2%，其余為Fe的孕育劑應(yīng)用于熱模法DN1200球墨鑄鐵管生產(chǎn)過程中，鐵水與球墨鑄鐵管用孕育劑的質(zhì)量比例為1:0.0055，鐵水的溫度為1270°C，獲得的球墨球化率等級為2級，球墨大小等級為7級，球墨分布均勻。
[0044]以下制備方法不僅限于實(shí)施例1-9中任意一種產(chǎn)品的制備方法，也包括在本發(fā)明范圍內(nèi)所有的孕育劑配方形成的產(chǎn)品的制備方法:
[0045]一種本發(fā)明所述的球墨鑄鐵管用孕育劑的制備方法，包括如下步驟:
[0046](I)按孕育劑的質(zhì)量百分比稱取礦石原料，并將礦石原料粉碎成塊狀；
[0047](2)將塊狀礦石原料放入礦熱爐中在溫度范圍為1300-2000°C進(jìn)行冶煉；
[0048](3)將合金液排放至冷卻槽中成型得到孕育劑合金。
[0049]對比例I
[0050]將按重量百分比計(jì)Si:72%, Ca:2%, Al:2%, Fe:24%的孕育劑應(yīng)用于熱模法DN1800球墨鑄鐵管生產(chǎn)過程中，鐵水與球墨鑄鐵管用孕育劑的質(zhì)量比例為1:0.0055，鐵水的溫度為1345°C，獲得的球墨有部分區(qū)域存在碎塊團(tuán)聚的狀況，見圖2。球化良好的區(qū)域球墨尺寸相對較大，球墨數(shù)量較少，見圖3。
[0051]以上所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種球墨鑄鐵管用孕育劑，其特征在于:含有如下重量百分比的物質(zhì):S1:55-65%,Ca:2-3%, Al: 1-2%，余量為Fe以及不可避免的微量元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球墨鑄鐵管用孕育劑，其特征在于:含有如下重量百分比的物質(zhì):S1:58-63%, Ca:2-3%, Al:1_2%，余量為Fe以及不可避免的微量元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的球墨鑄鐵管用孕育劑，其特征在于:所述的孕育劑呈硅鐵基合金的形態(tài)。
4.權(quán)利要求1-3中任意一種所述的球墨鑄鐵管用孕育劑的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)按孕育劑的質(zhì)量百分比稱取礦石原料，并將礦石原料粉碎成塊狀； (2)將塊狀礦石原料放入礦熱爐中在溫度范圍為1300-2000°C進(jìn)行冶煉； (3)將合金液排放至冷卻槽中成型得到孕育劑合金。
5.權(quán)利要求1-3中所述的球墨鑄鐵管用孕育劑在球墨鑄鐵管生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，應(yīng)用于熱模法或冷模法生產(chǎn)球墨鑄鐵管工藝。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于:所述熱模法或冷模法生產(chǎn)球墨鑄鐵管工藝中，鐵水與球墨鑄鐵管用孕育劑的質(zhì)量比例為1:0.001-0.006。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的應(yīng)用，其特征在于:所述熱模法或冷模法生產(chǎn)球墨鑄鐵管工藝中，所述孕育劑加入時(shí)，鐵水的溫度為1270-1370°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種球墨鑄鐵管用孕育劑，含有如下重量百分比的物質(zhì)：Si：55-65％，Ca：2-3％，Al：1-2％，余量為Fe以及不可避免的微量元素。本發(fā)明所述的球墨鑄鐵管用孕育劑應(yīng)用于熱模法或冷模法生產(chǎn)球墨鑄鐵管工藝。相比現(xiàn)有技術(shù)，在生產(chǎn)中應(yīng)用本發(fā)明的球墨鑄鐵管用孕育劑提高了硅的利用率，降低了孕育劑生產(chǎn)成本，得到的產(chǎn)品中球墨圓整度水平、球墨大小級別、球墨分布均勻性和球墨鑄鐵管的綜合力學(xué)性能都得到提高。
【IPC分類】C21C1-10, C22C33-08
【公開號(hào)】CN104831155
【申請?zhí)枴緾N201510274077
【發(fā)明人】耿國鋒, 劉靜, 張俊杰, 田建軍
【申請人】新興鑄管股份有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月26日