[发明专利]一种耐低温冲击、高韧性球墨铸铁用的专用球化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造用球化剂生产技术领域，特别涉及一种生产耐低温冲击、高韧性球墨铸铁件用的专用球化剂及其制备方法。

背景技术

风力发电机组的关键零部件轮毂、底座、变速箱体等为耐低温冲击、高韧性球墨铸铁件。由于工作条件十分恶劣、安装维修成本高，因此对其铸件质量要求非常高；如铸件机械性能方面要求-40℃时低温冲击值大于12J，同时强度大于370Mpa；金相组织确保铸件本体球化率＞85％、铁素体＞95％；铸件必须进行表面磁粉探伤和超声波探伤，以确保无夹渣、缩松、碎块状石墨等缺陷。

传统的普通球化剂无法满足生产此类球墨铸铁件的要求，另外其稀上含量偏高(质量百分比2-6％)，浪费了宝贵的稀土资源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种专用球化剂，用本发明的专用球化剂可满足生产耐低温冲击、高韧性球墨铸铁件的要求；同时节约稀土资源。

本发明专用球化剂各组分的质量百分比为：RE(稀土元素)：0.5-1.5％；Mg：4-7％；Si：42-49％；Ca：0.5-3％；Al：≤0.5％；MgO：＜0.4％；Fe：余量。

本发明的专用球化剂要求纯净度高，成分稳定、偏析小，粒度控制严格且分布合理。

本发明专用球化剂使用时的有益效果是：铸件Mg残留控制在0.036-0.040％低限时，球化率＞85％，抗衰退能力强；Mg吸收率高，比一般球化剂加入量减少20-30％；球化反应产生的渣少，铸件夹渣缺陷明显减少，磁粉探伤通过率明显提高；球化率＞85％，石墨球数120-150个，铸件缩松倾向明显减少，超声波探伤通过率明显提高。传统普通的球化剂中稀土含量一般为2-6％，本发明专用球化剂中稀土(RE)含量为0.5-1.5％，节约了宝贵的稀土资源。

本发明专用球化剂的制备方法包括如下步骤：

1、将硅铁、除锈废钢加入感应电炉内熔化，过程中加入常规除渣剂除渣。温度达到1420-1450℃时加入硅钙合金、稀土金属并全部熔化完毕。整个熔化过程时间控制在45-60min。

2、熔化结束后，向合金液面吹入惰性气体保护，合金温度保持在1420-1480℃，将金属镁压入合金液中，保持2-5min，金属镁熔化完毕。

3、最终在1300-1360℃，并在惰性气体保护条件下进行浇铸成锭。

4、合金锭在专用设备中进行破碎，再筛分出符合使用要求粒度的合金。

经过多家铸造厂的大量试验和验证，各项性能指标均符合要求，产品质量得到极大提升，经济效益明显提高。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1：

将硅铁99.4公斤、除锈废钢53公斤加入感应电炉内熔化，过程中加入除渣剂除渣。温度在1430℃时加入硅钙合金5.7公斤、稀土金属(稀土金属为镧铈稀土金属，其中以质量百分比计为：含镧(La)30-40％，铈(Ce)60-70％)1.6公斤，并全部熔化完毕。整个熔化过程时间在50min。熔化结束后，向合金液面吹入惰性气体保护，合金温度保持在1450℃，将金属镁11公斤压入合金液中，保持3min，金属镁熔化完毕。最终在1350℃，并在惰性气体保护条件下进行浇铸成锭。合金锭在专用设备中进行破碎，再筛分出符合使用要求粒度的合金。这样制得的球化剂的化学成分重量百分比为：RE：0.96％，Mg：5.89％，Si：45.6％，Ca：0.87％，Al：0.28％，MgO：0.32％，Fe：余量。

用该球化剂制备的球墨铸铁性能指标如下表：

其中：σb-抗拉强度，σs-屈服强度，δ-断后伸长率，Akv(-40℃)-冲击功，下同。

实施例2：

将硅铁198公斤废钢106公斤加入感应电炉内熔化，过程中加入除渣剂除渣。温度在1440℃时加入硅钙合金11.5公斤稀土金属(稀土金属为镧铈稀土金属，其中以质量百分比计为：含镧(La)30-40％，铈(Ce)60-70％)3.3公斤，并全部熔化完毕。整个熔化过程时间在53min。熔化结束后，向合金液面吹入惰性气体保护，合金温度保持在1450℃，将金属镁22.2公斤压入合金液中，保持4min，金属镁熔化完毕。最终在1340℃，并在惰性气体保护条件下进行浇铸成锭。合金锭在专用设备中进行破碎，再筛分出符合使用要求粒度的合金。这样制得的球化剂的化学成分重量百分比为：RE：0.91％，Mg：6.01％，Si：46.8％，Ca：0.91％，Al：0.26％，MgO：0.31％，Fe：余量。