采用稀土处理铸铁的方法
【专利摘要】本发明公开了一种采用稀土处理铸铁的方法，包括：调整铁水的化学成分；采用稀土合金处理铁水；所述铁水的化学成分的质量百分含量包括：P≤0.08%、S≤0.04%、Mn≤0.5%、C3.2%-4.0%、Si1.3%-3.0%，其余为铁和杂质。本发明的方法通过控制铁水成分、稀土合金加入量要求、稀土处理铁水的方法及稀土处理铁水时铁水的温度使得到的铸铁，既发挥了稀土元素的长处，又防止了其白口化倾向增大、偏析严重影响铸铁综合性能的不足。
【专利说明】采用稀土处理铸铁的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金【技术领域】，具体地说，涉及一种采用稀土处理铸铁的方法。
【背景技术】
[0002]铸铁中应用稀土是一个很大的领域。中国有丰富的稀土资源，稀土在白口铸铁、蠕墨铸铁、球化铸铁中具有孕育剂、蠕化剂、球化剂的作用。
[0003]稀土蠕墨铸铁是近年来发展起来的一种新型工程材料，其综合性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间。用稀土合金制取蠕墨铸铁是稀土合金在铸铁中应用的重要领域，蠕化剂中的稀土含量比球化剂中稀土含量高的多。
[0004]现有技术中采用稀土处理铸铁的方法，对于铁水成分及铁水温度的研究存在空白。但是铁水成分及铁水温度对采用稀土处理铸铁的效果有较大的影响。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种采用稀土处理铸铁的方法，使处理后的铸铁具有较好的力学性能。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]一种采用稀土处理 铸铁的方法，包括:调整铁水的化学成分；采用稀土合金处理铁水。
[0008]进一步，所述铁水的化学成分的质量百分含量包括:P ( 0.08%、S ( 0.04%、Mn ( 0.5%、C3.2%-4.0%、Sil.3%-3.0%，其余为铁和杂质。
[0009]进一步:用于所述采用稀土合金处理的铁水的温度≥1420°C。
[0010]进一步:所述铸铁为稀土灰铸铁，所述采用稀土合金处理铁水包括:将粒度为10-25 μ m的稀土硅铁合金预热，所述稀土硅铁合金的加入质量为铁水总质量的0.06~
2.0% ;在出铁时，将预热过的所述稀土硅铁合金均匀地撒在出铁槽的铁水流上；所述铁水流将所述稀土硅铁合金冲入铁水包内，搅拌所述铁水包内的所述稀土硅铁合金和铁水使所述稀土硅铁合金熔化并被铁水吸收。
[0011]进一步:所述稀土硅铁合金预热的温度为400~600°C。
[0012]进一步:所述稀土硅铁镁合金成分的质量百分含量为:RE6%，Mg9%，Si44%，Mn4%，其余为Fe。
[0013]进一步:所述铸铁为稀土蠕墨铸铁，所述采用稀土合金处理铁水的方法为包底冲入法，包括:将稀土硅铁镁合金加入包底；出铁，当铁水出至铁水总质量的2/3，堵铁口 ；待铁水包内的铁水和所述稀土硅铁镁合金反应平稳后，补足余下的1/3质量的铁水的同时将孕育硅铁加入到铁水流上对铁水孕育处理；其中，所述孕育硅铁和所述稀土硅铁镁合金的总加入质量为铁水总质量的0.69-1.2%，所述孕育硅铁和所述稀土硅铁镁合金的质量比为2:1，所述孕育硅铁的加入质量为铁水总质量的0.46-0.80%ο
[0014]进一步:所述铸铁为球墨铸铁，所述采用稀土合金处理铁水的方法为包底冲入法，包括:将稀土硅铁镁合金加入包底，所述稀土硅铁镁合金的加入量为铁水总质量的1.2-1.6% ;出铁，当铁水出至铁水总质量的2/3，堵铁口 ；待铁水包内的铁水和所述稀土硅铁镁合金反应平稳后，补足余下的1/3质量的铁水的同时将孕育硅铁加入到铁水流上对铁水孕育处理；其中，所述孕育硅铁和所述稀土硅铁镁合金的总加入质量为铁水总质量的1.8%。
[0015]进一步:所述稀土硅铁镁合金成分的质量百分含量为:RE6%，Mg9%，Si44%，Mn4%，其余为Fe ;所述孕育硅铁成分的质量百分含量为:RE20%，Si46%，Mn8%，其余为Fe。
[0016]本发明的技术效果如下:
[0017]1、本发明的方法通过控制铁水成分、稀土合金加入量要求、稀土处理铁水的方法及稀土处理铁水时铁水的温度使得到的铸铁，既发挥了稀土元素的长处，又防止了其白口化倾向增大、偏析严重影响铸铁综合性能的不足。
[0018]2、本发明的方法采用稀土镁合金作球化剂处理蠕墨铸铁，既能发挥镁球化效果好、石墨球圆整的特点，又能发挥稀土元素的球化作用和抵消反球化元素的作用，减少镁球易产生黑渣等缺陷。
【具体实施方式】
[0019]本发明的采用稀土处理铸铁的方法的步骤如下:
[0020]步骤S1:调整铁水的化学成分
[0021]调整铁水的化学成分使其质量百分含量包括:P ( 0.08%、S≤0.04%、Mn ( 0.5%、C3.2%-4.0%、Sil.3%-3.0%，其余为铁和杂质。
[0022]因为稀土元素的化学性质非常活泼，与硫、氧的亲和力强。而在铸铁中，硫、氧等有害杂质偏高，为了减少在采用稀土处理铸铁过程中的稀土损失，降低生产成本，在用稀土合金处理铸铁时，要对铁水质量提出要求。选择铁水的化学成分及其含量的依据如下:
[0023]P元素:对于磷含量根据铸铁品种(灰铸铁、蠕墨铸铁、球墨铸铁)的不同，要求也不同。为了确保蠕墨铸铁、球墨铸铁的性能，对铁水中的含磷量控制相当严格。所以为了避免铸铁基体上出现磷共晶，铁水的含磷量应低于0.08%。
[0024]S元素:铸铁在结晶过程中，硫极易吸附在石墨晶体的棱面上，严重地阻止石墨改变形态，加之硫和稀土、镁的亲和力极强，如果铁水中含硫偏高，则加入的稀土多被硫中和了，因此，加大了处理铁水时稀土合金的消耗，从而增加了生产成本。为了便于用稀土合金处理铸铁，要求铁水中的含硫量应该低些，本方法要求将硫含量控制在0.04%以下。
[0025]Mn元素:在铸铁中，锰是稳定珠光体元素，它有改善铸铁性能，抵消硫的有害作用。但是在生产蠕墨铸铁、球铸铁的过程中，硫的含量低，锰则不以抵消硫的有害作用为主，而是起合金元素的作用。为了获得铁素体基体的蠕墨铸铁、球铸铁，提高韧性，锰含量应低于0.5%，优选锰≤0.3%。
[0026]C元素:在铸铁中碳以石墨形式存在，对铸铁的性能影响较大。当石墨形状改变以后，对铸铁(蠕墨铸铁、球墨铸铁)性能影响较轻。因此，在处理蠕墨铸铁、球墨铸铁时，对碳含量的要求不严格，一般可控制在3.2-4.0%的范围。
[0027]Si元素:硅是强石墨化元素，要控制在1.3-3.0%的范围内。
[0028]步骤S2:采用稀土合金处理铁水。[0029]为了提高铁水质量和稀土合金的回收率，根据生产条件，用稀土合金处理铁水时，铁水要有足够高的温度。本方法要求铁水的温度> 1420°C，同时保证低的硫含量。
[0030]在铸铁的生产中，稀土合金主要用作孕育剂、蠕化剂、球化剂。常用的稀土合金有:稀土娃铁合金、稀土娃钡合金和稀土镁合金(主要为稀土娃铁镁合金)。本方法中稀土合金的加入量为铁水质量的0.06-2.0%。
[0031 ] 对于不同的铸铁有不同的处理方式。
[0032](I)当铸铁为稀土灰铸铁，采用稀土合金处理铁水的步骤包括:
[0033]①将粒度为10-25 μ m的稀土硅铁合金在400~600°C预热，稀土硅铁合金的加入质量为铁水总质量的0.06~2.0%，稀土硅铁合金成分质量百分含量为:RE20%，Si46%，Mn8%，其余为Fe ;②在出铁时，将预热过的稀土硅铁合金均匀地撒在出铁槽的铁水流上铁水流将稀土硅铁合金冲入铁水包内，出完铁水后，搅拌铁水包内的稀土硅铁合金和铁水使稀土硅铁合金加速熔化并被铁水吸收。最后，扒渣、浇注。
[0034](2)当铸铁为稀土蠕墨铸铁，采用稀土合金处理铁水的方法为包底冲入法，其步骤包括:
[0035]①将稀土硅铁镁合金加入包底，其成分质量百分含量为:RE6%，Mg9%，Si44%，Mn4%，其余为Fe 出铁，当铁水出至铁水总质量的2/3，堵铁口待铁水包内的铁水和稀土硅铁镁合金反应平稳后，补足余下的1/3质量的铁水的同时将孕育硅铁加入到铁水流上对铁水孕育处理，该孕育硅铁为稀土硅铁合金，其成分质量百分含量为:RE20%，Si46%，Mn8%，其余为Fe。生产蠕墨铸铁时将稀土硅铁镁合金和孕育硅铁混合使用，孕育硅铁和稀土硅铁镁合金的总加入质量为铁水·总质量的0.69-1.2%，孕育硅铁和稀土硅镁合金的质量比为2:1。孕育硅铁的加入量应根据铁水含硅情况计算，孕育硅铁的加入质量为铁水总质量的
0.46-0.80%。根据步骤①和步骤②中损失的稀土硅铁镁合金的质量，步骤③中再加完孕育硅铁后可以再补充加入稀土硅铁镁合金使稀土硅铁镁合金的总量保持为铁水总质量的
0.23%~0.4%。最后，扒渣、浇注。
[0036](3)当铸铁为球墨铸铁，采用稀土合金处理铁水的方法为包底冲入法，其步骤包括:
[0037]①将稀土硅铁镁合金加入包底，稀土硅铁镁合金的加入总量为铁水总质量的
1.2-1.6%，该稀土硅铁镁合金成分的质量百分含量为:RE6%，Mg9%，Si44%，Mn4%，其余为Fe ；②出铁，当铁水出至铁水总质量的2/3，堵铁口 ；③待铁水包内的铁水和稀土硅铁镁合金反应平稳后，补足余下的1/3质量的铁水的同时将孕育硅铁加入到铁水流上对铁水孕育处理，该孕育硅铁为稀土硅铁合金，其成分质量百分含量为:RE20%，Si46%, Mn8%，其余为Fe。根据球墨铸铁的生产特点和生产条件，孕育硅铁和稀土硅铁镁合金的总加入质量为铁水总质量的1.8%。根据步骤①和步骤②中损失的稀土硅铁镁合金的质量，步骤③中再加完孕育硅铁后可以再补充加入稀土硅铁镁合金使稀土硅铁镁合金的总量保持为铁水总质量的
1.2%~1.6%。这种方法的特点是简便易行。由于稀土硅铁镁合金的加入，利用镁的暴发沸腾作用进行了自我搅拌，加快了合金的熔化和吸收。最后，扒渣、浇注。
[0038]下面以具体实施例对本发明的方法做进一步说明。
[0039]实施例1
[0040]实施例1采用稀土处理稀土灰铸铁。铁水的化学成分见表1。在铁模中熔炼500kg铁水，该铁水的温度为1450°C。
[0041]表1实施例1的铁水的化学成分(wt%)
[0042]
【权利要求】
1.一种采用稀土处理铸铁的方法，其特征在于，包括: 调整铁水的化学成分； 采用稀土合金处理铁水。
2.如权利要求1所述的采用稀土处理铸铁的方法，其特征在于，所述铁水的化学成分的质量百分含量包括:P ≤ 0.08%、S ≤ 0.04%、Mn ≤0.5%、C3.2%-4.0%、Sil.3%-3.0%,其余为铁和杂质。
3.如权利要求2所述的采用稀土处理铸铁的方法，其特征在于:用于所述采用稀土合金处理的铁水的温度≥1420°C。
4.如权利要求3所述的采用稀土处理铸铁的方法，其特征在于，所述铸铁为稀土灰铸铁，所述采用稀土合金处理铁水包括: 将粒度为10-25 μ m的稀土硅铁合金预热，所述稀土硅铁合金的加入质量为铁水总质量的0.06~2.0% ； 在出铁时，将预热过的所述稀土硅铁合金均匀地撒在出铁槽的铁水流上； 所述铁水流将所述稀土硅铁合金冲入铁水包内，搅拌所述铁水包内的所述稀土硅铁合金和铁水使所述稀土硅铁合金熔化并被铁水吸收。
5.如权利要求4所述的采用稀土处理铸铁的方法，其特征在于:所述稀土硅铁合金预热的温度为400~600°C。
6.如权利要求5所述的采用稀土处理铸铁的方法，其特征在于，所述稀土硅铁镁合金成分的质量百分含量为:RE6%，Mg9%，Si44%，Mn4%，其余为Fe。
7.如权利要求3所述的采用稀土处理铸铁的方法，其特征在于，所述铸铁为稀土蠕墨铸铁，所述采用稀土合金处理铁水的方法为包底冲入法，包括: 将稀土娃铁镁合金加入包底； 出铁，当铁水出至铁水总质量的2/3，堵铁口 ； 待铁水包内的铁水和所述稀土硅铁镁合金反应平稳后，补足余下的1/3质量的铁水的同时将孕育硅铁加入到铁水流上对铁水孕育处理； 其中，所述孕育硅铁和所述稀土硅铁镁合金的总加入质量为铁水总质量的0.69-1.2%，所述孕育硅铁和所述稀土硅铁镁合金的质量比为2:1，所述孕育硅铁的加入质量为铁水总质量的 0.46-0.80%ο
8.如权利要求3所述的采用稀土处理铸铁的方法，其特征在于:所述铸铁为球墨铸铁，所述采用稀土合金处理铁水的方法为包底冲入法，包括: 将稀土硅铁镁合金加入包底，所述稀土硅铁镁合金的加入量为铁水总质量的1.2-1.6% ； 出铁，当铁水出至铁水总质量的2/3，堵铁口 ； 待铁水包内的铁水和所述稀土硅铁镁合金反应平稳后，补足余下的1/3质量的铁水的同时将孕育硅铁加入到铁水流上对铁水孕育处理； 其中，所述孕育硅铁和所述稀土硅铁镁合金的总加入质量为铁水总质量的1.8%。
9.如权利要求7或8所述的采用稀土处理铸铁的方法，其特征在于:所述稀土硅铁镁合金成分的质量百分含量为:RE6%，Mg9%，Si44%，Mn4%，其余为Fe ;所述孕育硅铁成分的质量百分含量为:RE20%，Si46%, Mn8%，其余为Fe。
【文档编号】B22D1/00GK103589943SQ201310533516
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】冯岩青 申请人:内蒙古包钢钢联股份有限公司