阅读说明：本技术 一种硅碳钙孕育剂及其制备方法 (Silicon-carbon-calcium inoculant and preparation method thereof ) 是由 陈明 何赛洲 于 2020-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种硅碳钙孕育剂,属于铸造技术领域,孕育剂包括如下质量份的原料：质量份为30~50的硅；质量份为25~40的碳；质量份为0.2~3的锰；质量份为0.4~2.6的铝；质量份为1~8的钙；质量份为15~30的铁；质量份为0.5~1的增碳剂；所述的质量份为0.2~3的锰；质量份为0.4~2.6的铝；质量份为1~8的钙的成分来源于金属锰,金属铝,金属钙；所述的质量份为25~40的碳的成分来源于高纯石墨；质量份为30~50的硅以及质量份为15~30的铁成分均来源于硅铁合金；本发明的孕育添加剂添加量低的情况下消除或减轻白口倾向,可以使得铸铁过程中避免出现过冷组织,使铸铁中石墨的形态主要是细小而且均匀分布的A型石墨,从而改善铸铁的力学性能。(The invention discloses a silicon-carbon-calcium inoculant, which belongs to the technical field of casting, and comprises the following raw materials in parts by mass: 30-50 parts by mass of silicon; 25-40 parts by mass of carbon; 0.2-3 parts by mass of manganese; 0.4-2.6 parts by mass of aluminum; 1-8 parts by mass of calcium; 15-30 parts by mass of iron; 0.5-1 parts by mass of a carburant; the mass part is 0.2-3 parts of manganese; 0.4-2.6 parts by mass of aluminum; 1-8 parts by mass of calcium are derived from metal manganese, metal aluminum and metal calcium; the carbon with the mass part of 25-40 is derived from high-purity graphite; 30-50 parts by mass of silicon and 15-30 parts by mass of iron are both derived from ferrosilicon alloy; the inoculation additive eliminates or reduces the chilling tendency under the condition of low addition amount, can avoid the appearance of a super-cooled structure in the cast iron process, and ensures that the form of graphite in the cast iron is mainly fine and evenly distributed A-type graphite, thereby improving the mechanical property of the cast iron.)

一种硅碳钙孕育剂及其制备方法

技术领域

本发明属于铸造技术领域，具体是指一种硅碳钙孕育剂及其制备方法。

背景技术

在铸造技术领域，白口倾向一直是本领域中的技术难题，白口倾向是指铸铁中的白口铁，其产品的性能体现为硬而脆、实用性很差。

虽然市面上产生了孕育剂来解决白口倾向的问题，并没有改善铸铁过程中的抗衰退能力。后来市面上也会出现其他的改进型的孕育剂，但是都是小程度的减缓白口倾向，并且铸造过程中还是会出现过冷组织；铸铁件的壁厚敏感性的问题突出，因此铸铁的力学性能较差。

综上，铸铁过程中减少白口现象、以及改善铸铁过程中石墨的形态以及分布状态，得到力学性能较好的新型孕育剂一直是本领域技术人员所期待的。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种硅碳钙孕育剂，本发明通过在制备孕育剂的原料中加入质量份为30~50的硅、质量份为25~40的碳、质量份为1~8的钙组合使用，能够很好的抑制“白口铁”的现象；以及通过其他元素的加入使得铸铁中利于共晶团生核，使共晶团数增多，改善铸铁的力学性能。

本发明是这样实现的：

一种硅碳钙孕育剂，所述的孕育剂包括如下质量份的原料：质量份为30~50的硅；质量份为25~40的碳；质量份为0.2~3的锰；质量份为0.4~2.6的铝；质量份为1~8的钙；质量份为15~30的铁；质量份为0.5~1的增碳剂；所述的质量份为0.2~3的锰；质量份为0.4~2.6的铝；质量份为1~8的钙的成分来源于金属锰，金属铝，金属钙；所述的质量份为25~40的碳的成分来源于高纯石墨；质量份为30~50的硅以及质量份为15~30的铁成分均来源于硅铁合金。

进一步，所述的铁元素还可以来自于四氧化三铁。

进一步，所述的孕育剂中还添加有钡、铜、锡的金属成分，所述的钡、铜、锡的质量份为0~2，所述的钡、铜、锡的质量比例为1:1:2。

本发明还公开了一种硅碳钙孕育剂，所述的孕育剂的制备方法如下：

步骤一：在中频电炉内，设定在惰性的气氛中加入质量份为0.2~3的锰；质量份为0.4~2.6的铝；质量份为1~8的钙，加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼后的合金制备成呈球形颗粒状；

步骤二：在球形颗粒状的熔融合金中加入高纯石墨，继续加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼至上述原料均匀熔融状态；

步骤三：在步骤二制备的均匀熔融液中加入硅铁合金，或者继续添加四氧化三铁，加热熔炼，熔炼成均匀的硅碳钙孕育剂原料；

步骤四：将步骤三中均匀的硅钡孕育剂合金原料冷却，冷却后即制备完成。

进一步；所述的中频电炉为0.5T中频电炉冷却方式通过在液氮中冷却。

进一步，所述的球形颗粒状合金的粒径为0.1~0.3mm；孕育剂的颗粒粒径为0.5~0.7mm。

本发明与现有技术的有益效果在于：

1）本发明中通过加入质量份为30~50的硅、质量份为25~40的碳、质量份为1~8的钙或者四氧化三铁能够增加共晶核数，可以在孕育添加剂添加量低的情况下消除或减轻白口倾向；

2）本发明孕育剂的原料中通过钡、铜、锡的金属成分的复合，可以使得铸铁过程中避免出现过冷组织，使铸铁中石墨的形态主要是细小而且均匀分布的A型石墨，从而改善铸铁的力学性能；

3）本发明在制备孕育剂的过程中通过在液氮环境下迅速冷却孕育剂，有利于晶粒细化，并且有稀土类金属相配合，孕育时间长效果良好，提高孕育效率。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下列举实例对本发明进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

步骤一：在0.5T中频电炉内，设定在氩气的气氛中加入质量份为1.2的锰；质量份为1.5的铝；质量份为3的钙，加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼后的合金制备成呈球形颗粒状；

步骤二：在球形颗粒状的熔融合金中加入高纯石墨，继续加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼至上述原料均匀熔融状态；

步骤三：在步骤二制备的均匀熔融液中加入硅铁合金，以及继续添加四氧化三铁，加热熔炼，熔炼成均匀的硅碳钙孕育剂原料；

步骤四：将步骤三中均匀的硅钡孕育剂合金原料冷却，冷却后即制备完成，冷却方式通过在液氮中冷却。

本实施例中的球形颗粒状合金的粒径为0.1~0.3mm；孕育剂的颗粒粒径为0.5~0.7mm。

实施例2

步骤一：在0.5T中频电炉内，设定在氩气的气氛中加入质量份为0.2的锰；质量份为0.4的铝；质量份为1的钙，加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼后的合金制备成呈球形颗粒状；

步骤二：在球形颗粒状的熔融合金中加入高纯石墨，继续加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼至上述原料均匀熔融状态；

步骤三：在步骤二制备的均匀熔融液中加入硅铁合金，加热熔炼，熔炼成均匀的硅碳钙孕育剂原料；

步骤四：将步骤三中均匀的硅钡孕育剂合金原料冷却，冷却后即制备完成，冷却方式通过在液氮中冷却。

本实施例中的球形颗粒状合金的粒径为0.1~0.3mm；孕育剂的颗粒粒径为0.5~0.7mm。

实施例3

步骤一：在0.5T中频电炉内，设定在氩气的气氛中加入质量份为3的锰；质量份为2.6的铝；质量份为8的钙，加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼后的合金制备成呈球形颗粒状；

步骤二：在球形颗粒状的熔融合金中加入高纯石墨，继续加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼至上述原料均匀熔融状态；

步骤三：在步骤二制备的均匀熔融液中加入硅铁合金，以及继续添加四氧化三铁，加热熔炼，熔炼成均匀的硅碳钙孕育剂原料；

步骤四：将步骤三中均匀的硅钡孕育剂合金原料冷却，冷却后即制备完成，冷却方式通过在液氮中冷却。

本实施例中的球形颗粒状合金的粒径为0.1~0.3mm；孕育剂的颗粒粒径为0.5~0.7mm。

实施例4

步骤一：在0.5T中频电炉内，设定在氩气的气氛中加入质量份为1.5的锰；质量份为2.3的铝；质量份为4的钙，加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼后的合金制备成呈球形颗粒状；

步骤二：在球形颗粒状的熔融合金中加入高纯石墨，继续加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼至上述原料均匀熔融状态；

步骤三：在步骤二制备的均匀熔融液中加入硅铁合金，以及继续添加四氧化三铁，加热熔炼，熔炼成均匀的硅碳钙孕育剂原料；

步骤四：将步骤三中均匀的硅钡孕育剂合金原料冷却，冷却后即制备完成，冷却方式通过在液氮中冷却。

本实施例中的球形颗粒状合金的粒径为0.1~0.3mm；孕育剂的颗粒粒径为0.5~0.7mm。

对比例1

步骤一：在0.5T中频电炉内，设定在氩气的气氛中加入质量份为1.2的锰；质量份为1.5的铝，加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼后的合金制备成呈球形颗粒状；

步骤二：在球形颗粒状的熔融合金中加入高纯石墨，继续加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼至上述原料均匀熔融状态；

步骤三：在步骤二制备的均匀熔融液中加入硅铁合金，以及继续添加四氧化三铁，加热熔炼，熔炼成均匀的硅碳钙孕育剂原料；

步骤四：将步骤三中均匀的硅钡孕育剂合金原料冷却，冷却后即制备完成，冷却方式通过在液氮中冷却。

本对比实施例中与对比文件1的差别在于，不添加质量份为3的钙，本实施例中球形颗粒状合金的粒径不均匀；孕育剂的颗粒粒径不均匀。

对比例2

步骤一：在0.5T中频电炉内，设定在氩气的气氛中加入质量份为0.2的锰；质量份为0.4的铝；过量的钙，加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼后的合金制备成呈球形颗粒状；

步骤二：在球形颗粒状的熔融合金中加入高纯石墨，继续加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼至上述原料均匀熔融状态；

步骤三：在步骤二制备的均匀熔融液中加入过量的硅铁合金，加热熔炼，熔炼成均匀的硅碳钙孕育剂原料；

步骤四：将步骤三中均匀的硅钡孕育剂合金原料冷却，冷却后即制备完成，冷却方式通过在液氮中冷却。

本实施例中与对比文件1的差别在于，添加了过量的硅、碳、钙的元素，本实施例中制备的硅碳钙孕育剂球形颗粒状合金的粒径在0.1~0.3mm的范围内；孕育剂的颗粒粒径也在0.5~0.7mm的范围内。因此，本发明中使用的硅、碳、钙的元素仅需要在质量份为30~50硅、质量份为25~40碳、质量份为1~8钙组合使用的范围内添加，添加过量时并没有更加的效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。