稀土在球铁中的作用稀土能促进镁合金的球化效果(球化率和球的圆整度),它对壁厚球铁件中防止球状石墨畸变的效果受到了重视,这也是国内外球化剂中都包含稀土的主要原因之一。
在铸件中有些元素能***和阻碍石墨球化,这些元素即所谓的球化干扰元素,干扰元素分为两类,一是消耗球化元素型干扰元素,它们与镁、稀土生成MgS、MgO、MgSe、RE2O3、RE2S3、RE2Te3等,使球化元素降低从而***了球状石墨形成;另一类是晶间偏析型干扰元素,包括锡、锑、铜、钛、铝等在共晶结晶时,这些元素富集在晶界,促进使碳在共晶后期形成畸形的枝晶状石墨,球化干扰元素原子量越大,其干扰作用越强,现在许多研究都已找到了干扰元素在铸铁中的临界含量,当这些元素含量小于临界含量时,并不能形成畸变石墨。黑渣的主要成分硅酸镁,是由铁水中MgO和SiO2反应生成的,并受其相对含量的影响。
在选择球化剂的含镁量时,一般高温球化铁液时(1500~1550℃)选用Mg稍低点的球化剂(镁5%~6%),低温球化铁液时(1400~1450℃)选用Mg稍高点的球化剂(镁6%~8%),这样可以控制球化反应的平稳性,获得合适的残留镁量。石墨漂浮程度与碳当量、球化元素的种类及残留量、铸件凝固时间、浇注温度等因素有关系。在实际生产时,在温度差别不是很大时,车间为了操作方便,往往不会这么严格地区分,一般采用合理覆盖球化剂,控制加入量的方式,来控制球化爆发的平稳性,以获得合适的残留镁量。
原材料制备:
稀土硅铁合金:这是球化剂中稀土元素的来源。它要求不潮湿,不需要粉碎,成分均匀,无需夹杂物。稀土硅铁通常含有23-30%的稀土。
金属镁:镁主要以镁硅合金相存在,有利于降低镁的氧化烧损。合金中的镁也可分为有效镁和无效镁,无效镁主要指氧化镁。因此,原料镁必须是高纯度的(一级镁,含镁99.7%以上),杂质少,不能氧化。
硅铁:要求铝含量低,结构紧凑,无粉化现象,无夹杂。我国标准75以下的硅铁是耐火材料,杂质较多,不宜使用。
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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