具有表面顆粒的孕育劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于處理鑄鐵的孕育劑產(chǎn)品，和用于制造所述孕育劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鑄鐵是一種眾所周知的鐵-碳合金，其廣泛用于機械部件的制造。鑄鐵通過在模具中鑄造之前，在1135°C -1350°C之間的溫度下，混合液體狀態(tài)的合金成分并冷卻獲得的合金來獲得。
[0003]在其冷卻中，碳可以采用不同的物理化學結(jié)構(gòu)，這取決于一些參數(shù)。
[0004]當碳與鐵在一起并形成碳化鐵Fe3C(也被稱為滲碳體)時，得到的鑄鐵稱為白口鑄鐵。白口鑄鐵的特征在于其是硬而脆的，這對于一些應(yīng)用來說是不利的。
[0005]如果碳以石墨的形式出現(xiàn)，由此得到的鑄鐵稱為灰鑄鐵?；诣T鐵較軟且可以被加工。
[0006]為了得到具有良好機械性能的鑄鐵部件，因此需要得到的鑄鐵結(jié)構(gòu)包括盡可能多的以石墨形式的碳和盡可能限制這些碳化鐵的形成，碳化鐵會使合金硬而且脆。
[0007]但是沒有任何特定的處理時，碳傾向于與鐵結(jié)合在一起以形成碳化鐵。
[0008]因此，需要在液體狀態(tài)處理鑄鐵從而調(diào)整碳的結(jié)合參數(shù)和得到想要的結(jié)構(gòu)。
[0009]為此，液態(tài)鑄鐵經(jīng)過孕育處理，旨在向鑄鐵中引入石墨化的化合物，當鑄鐵在模具中冷卻時，其將促進石墨而不是碳化鐵的出現(xiàn)。
[0010]通常，孕育劑的化合物是那些能在鑄鐵凝固時促進石墨形成的元素。例如碳，硅，I丐，招等。
[0011]當然，孕育劑也可以被設(shè)計用來實現(xiàn)其他功能。為此，其包括具有特殊效果的其他化合物。
[0012]特別是，根據(jù)所需的性能，尤其期望形成的石墨為球狀，蠕蟲狀或片狀的。任何一種石墨形式都可以優(yōu)選通過特定化合物對鑄鐵進行特定的處理而得到。因此，例如，球狀石墨的形成可以由一種叫做球化劑處理的方式來提升，其主要目的是為鑄鐵提供足夠量的鎂，從而石墨可以生長以形成圓形顆粒(球體)。
[0013]例如，在孕育劑合金中可以包括這些球化劑化合物。
[0014]我們還可以涉及加入脫硫產(chǎn)品，或?qū)崿F(xiàn)了特別地處理鑄鐵中一些取決于液體鑄鐵浴的初始組成的缺陷的產(chǎn)品，所述缺陷例如是在冷卻中容易出現(xiàn)的微縮孔。特別的，它可能包括鑭和稀土元素。
[0015]這些處理可以一次進行也可以多次進行并在制造鑄鐵中的不同時刻。特別的，已知在鋼水包中加入孕育劑，在模具中鑄造鑄鐵之前(鋼水包孕育)，在鑄造中，或仍在鑄造噴口時(晚孕育)。
[0016]大多數(shù)孕育劑通常是由FeSi65或FeSi 75型硅鐵合金根據(jù)孕育劑的目標組成調(diào)整化學組成制造的。有可能在熔爐內(nèi)或鐵水包中調(diào)整，通常效率不高，取決于待添加的元素。其也可能包括多種合金的混合物。
[0017]應(yīng)當指出的是，鑄鐵部件的孕育劑的效果也取決于它的厚度。
[0018]在厚度小的區(qū)域，將冷卻的更快，將注意到碳化物形成的風險更高。
[0019]相反的，在具有較大厚度的區(qū)域，冷卻將較慢并將促進石墨的形成。然而，在厚度大的部件中，冷卻可能太慢，在部件的中心附近，形成的石墨可能失去球化率。
[0020]結(jié)果是，具有不同厚度區(qū)域的部件可以從一個區(qū)域至另一個區(qū)域具有不同的物理化學結(jié)構(gòu)，這是不想要的。
[0021]因此，需要有孕育劑來通過限制石墨的退化的風險和碳化鐵的形成實現(xiàn)孕育具有不同厚度的鑄鐵部件，并且其實現(xiàn)了確保部件的冶金結(jié)構(gòu)從一個區(qū)域至另一個區(qū)域的良好的均勻性。
[0022]此外，還希望孕育劑對鑄鐵的基本組成具有很低的靈敏度，鑄鐵的基本組成在各批次中可不同(特別是，最初的碳，硅和硫率，等)。
[0023]此外，不言而喻的，還希望所述的孕育劑不要求高于已知產(chǎn)品的加入速率和它保持了與這些產(chǎn)品類似的在鑄鐵中良好的溶解性能，和其基本并不會比后者產(chǎn)生更多的浮渣及熔渣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]為此，本發(fā)明的目的是提供一種用于處理液相的鑄鐵的新的孕育劑，其符合所有或部分這些約束。為此，本發(fā)明提供了一種粉狀顆粒孕育劑劑，包括，一方面，由在鑄鐵液中易熔的材料制成的支撐顆粒，和另一方面，由促進石墨成核化和生長的材料制成的表面顆粒，其設(shè)置在支撐顆粒的表面并以不連續(xù)的方式分布在支撐顆粒的表面，表面顆粒的粒度分布為使其粒徑(d50)小于或等于支撐顆粒粒徑(d50)的十分之一。
[0025]因此，在這樣的設(shè)置下，表面顆粒形成了不連續(xù)的涂層，而支撐顆粒仍然有與鑄鐵接觸的區(qū)域。
[0026]表面顆?？梢酝ㄟ^任何合適的技術(shù)而設(shè)置在支撐顆粒的表面，例如，通過接枝，結(jié)合，涂層。只要，當孕育劑被加入時，對支撐顆粒來說，與鑄鐵液的接觸被阻止。
[0027]如前所述，表面顆粒的粒度分布小于支撐顆粒的。事實上，意外地觀察到，這樣的配置，即一組部分涂覆有不同性質(zhì)，例如不同的粒度分布，的表面顆粒的支持顆粒，呈現(xiàn)出溶解和孕育圖像，其將解決上述問題。支撐顆粒與表面顆粒之間性質(zhì)的差異可以在各自顆粒的組成材料上被進一步闡述。
[0028]特別的，已經(jīng)觀察到，所述的物理化學結(jié)構(gòu)強烈的限制了高厚度的部件中心的石墨的退化。所述結(jié)構(gòu)還實現(xiàn)了明顯改進孕育均勻性，并且更特別是，對于具有不同厚度區(qū)域的部件。
[0029]此外，與包括在熔爐內(nèi)合金化的傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，由于孕育效果是由支撐顆粒/設(shè)置在表面上的顆粒組提供的，而不是通過調(diào)整合金的化學成分，所添加的元素的摻入效率大大提尚。
[0030]根據(jù)第一個實施方式，支撐顆粒具有低的孕育性能。因此，多虧了本發(fā)明，在所述方法中使用低或中等的孕育劑產(chǎn)品成為可能。
[0031]根據(jù)第二個實施方式，支撐顆粒的孕育性能的組分或條件與支撐顆粒與表面顆粒的組合的不同。
[0032]有利地，支撐顆粒由硅制成，其組分含量可以變化和可以達到支撐顆粒質(zhì)量的100%。
[0033]在補充或替代方式中，支撐顆?？梢杂商贾瞥?，其組分含量可以變化和可以達到以質(zhì)量計相對于支撐顆粒質(zhì)量的100%。如果合適的話，碳是以石墨的形式。當與硅在一起時，它可以，例如，以碳化硅的形式。
[0034]仍然有利地，支撐顆粒包含相對支撐顆粒的質(zhì)量，以質(zhì)量計至少40%的硅。
[0035]優(yōu)選地，支撐顆粒由合金制造，更特別的，由鐵合金制造。
[0036]有利地，支撐顆粒包括，特別是以合金的形式，至少一種添加元素，例如鋁或媽，特別的，相對于支撐顆粒的質(zhì)量，對于每一種添加元素，以質(zhì)量計在0.2到5%之間。
[0037]仍然優(yōu)選的，支撐顆粒包括，特別是以合金的形式，至少一種用于處理縮孔的元素，特別的，相對于支撐顆粒的質(zhì)量，含量在以質(zhì)量計0.5到6%之間。
[0038]優(yōu)選地，相對于孕育劑的質(zhì)量，表面顆粒的比例在以質(zhì)量計I到8%，優(yōu)選以質(zhì)量計I到5 %。
[0039]有利地，表面顆粒以基本上均勻的方式分布在支撐顆粒的表面，特別是在一批顆粒內(nèi)。
[0040]優(yōu)選地，直到引入鑄鐵，表面顆粒占據(jù)了支撐顆粒80到90%的表面。
[0041]有利地，表面顆粒選自，單獨的金屬元素或金屬元素的混合物，所述金屬元素如鋁，鉍和錳，硅化物，特別是鐵硅化物，稀土硅化物和鈣硅化物，氧化物，如氧化鋁，氧化鈣，氧化硅或氧化鋇，金屬硫化物，特別是鐵的硫化物，鈣硫化物和稀土硫化物，硫酸鹽，特別是硫酸鋇，和炭黑。
[0042]本發(fā)明還涉及一種制造本發(fā)明的孕育劑的方法。根據(jù)所述方法的第一步，提供了，一方面，由在鑄鐵液中易熔的材料制造的粒度分布范圍在0.2到7mm的支撐顆粒，另一方面，粒度分布為使其粒徑d50小于或等于支撐顆粒粒徑d50的十分之一的表面顆粒。然后，在第二步，表面顆粒沉積在支撐顆粒上。這一步可以通過任何本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)實現(xiàn)。
[0043]在鑄鐵孕育劑領(lǐng)域傳統(tǒng)的粒度分布被包括進0.2到7mm的粒度分布范圍內(nèi)，即粒度分布:0.2-0.5mm, 0.4_2mm 和 2_7mm。
[0044]在本發(fā)明的一個變化方式中，表面顆粒的沉積通過鑲嵌的方式機械化的實施。為此，支撐顆粒和表面顆粒在高速，例如在速度范圍從1000到1500rpm下干混，從而得到通過表面顆粒以不連續(xù)分布鑲嵌到支撐顆粒表面的沉積物。
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