原铁液含硫量不高,应该采用以吨为主的球化剂,但亦需要含有RE,因为它不仅去氧脱硫,还有良好的溶解性能,可以提高基体强度,还能中和干扰元素。球化剂主要包括镁硅系合金、稀土镁硅系合金、钙系合金,镍镁系合金、纯镁合金、稀土合金。RE含量少能在过冷度不大的条件下促进石墨成核长大,同时也能使用吨量大幅度降低,基体中的夹杂物含量就低,夹杂物常常是疲劳断裂的策源地。大量生产的经验证明,RE残量不能太高,因为客观存在易受冷却速度、浇注温度以及化学成分、孕育量的影响,容易引起波动。
选用稀土低的球化剂Mg与RE都有去氧脱硫的作用,都是强有力的球化元素,又都是反石墨元素。RE在去氧脱硫上起主导作用,这时吨在铁液中发生沸腾,为去氧脱硫创造了条件。
在工业生产领域,主要的球化剂类型有镁硅系合金、稀土镁硅系合金、钙系合金(日本用的较多),镍镁系合金、纯镁合金、稀土合金(分别是以镧为主的轻稀土和以钇为主的重稀土)等。这些合金中目前世界上用的较为广泛的是稀土镁硅铁合金,除此之外还衍生出单一轻稀土球化剂(以镧为主)、单一重稀土球化剂(以钇为主)、含钡球化剂、含锑球化剂、含铋球化剂、含铜球化剂等。其方形钢管内压入的材料是:含硅量为10~20%余量为镁的镁硅合金粉,其含硅量在50~60%的硅铁粉,其中的含钙量以硅铁中的含钙量带入或以硅钙合金的方式加入,稀土成分以含镁量≤5%的稀土硅铁合金的方式加入。
钙一般在球化剂中是限量元素,适量(电炉用一般采用2%~3%Ca)可以控制球化剂在铁液中的吸收与反应速度。但是要注意过量的钙,不仅球化剂熔化慢,而且还会导致石墨向蠕虫状发展,尤其是大断面球墨铸铁,因此在大断面球铁生产中一定要注意球化剂中钙的控制,球化剂中的钙低还有一个直观反映是球化后浇包里面渣少。在利用超声波测定铸铁***时,片状石墨的声速为4500m/s、蠕墨铸铁为5400m/s、球墨铸铁5600m/s,此外在铸铁中高频衰减率的变化也可判断铸铁类型,球铁中心频率为5MHz而片状铸铁仅为1。
钡在球化剂中是为了发挥稀土、镁、钙元素的协调作用,降低稀土和镁的含量,使球化效果更好。钡作为石墨化元素与镁一起可降低镁在高温下的蒸汽压,提高镁的吸收率,增加单位体积球墨铸铁的石墨球数,强化孕育的效果,***碳化物的形成。
熔化过程控制:
首先,进料顺序应正确。应注意镁和废料之间不要直接接触。低熔点镁应首先与硅反应形成镁硅相,以减少镁的燃烧损失。
第二,熔体成分应均匀。除了在中频炉中进行自感应搅拌外,还需要及时有力地手动搅拌合金,使合金成分在熔炼过程中均匀化。在冶炼过程中,必须防止“跑镁”、“棚料”、“撞炉”现象的发生。
第三,合金锭的厚度应适当。如果钢锭厚度过薄,且表面积过大,合金在冷却过程中容易引起更多的镁燃烧和氧化。当钢锭厚度过厚时,由于合金元素比例的不同,容易引起凝固过程中的成分偏析。合适的厚度通常为10-15毫米。
四是筛分粒度分级。在破碎和筛选之前,凝固的钢锭应清除氧化物和杂质。根据钢包的尺寸,钢包的尺寸可以分等级包装,但不能有合金粉。
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