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球墨铸铁管生产

稀土镁硅铁球化剂中的元素及特性

时间:2015-05-30
        目前普遍采用的稀土镁硅铁球化剂,其中含有元素镁、稀土、钙,还有一定的铁、硅,以及少量的锰、铝、钛等。球化剂的成分与球化处理方式、铁液条件等有关。
        球化元素就是能把铁液中的片状石墨转化为球状石墨的元素。化学周期表中几乎所有元素的转化能力都被进行了研究。最终认为镁是最好最主要的球化元素,此外某些情况下铈、镧、钙、钇也能用作辅助的球化元素。
        球墨铸铁件中球化元素的残留量与铸件的大小,壁的厚薄,以及原铁液的硫含量有关,要保证石墨成球以及球化的稳定性,有效残留镁量应>0.030%。为了保证镁有必要的回收率, 镁合金球化剂的镁含量常低于10%。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含量稍低的球化剂(镁5%~6%),低温球化铁液时(1400~1450℃)选用Mg含量稍高的球化剂(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。在实际生产时,在温度差别不很大时,工人为了操作方便,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。
        稀土元素球化能力次于镁,国内球化剂中的稀土含量一般分为高量(7%~9%) 、中量(4%~6%)和低量(1%~3%)三档。相比之下国外球墨铸铁大量使用电炉熔炼,采用脱硫工艺,所以主要采用低Mg(2.5%~6.0%)、低RE(<2.0%)的球化剂,因而球化反应平稳,石墨球圆整度较高。
        稀土有轻稀土和重稀土之分,国内生产普通球墨铸铁主要以铈、镧为主的轻稀土球化剂,但是随着对重稀土的不断研究,其在厚大断面球墨铸铁中已开始使用,且使用效果良好,可以有效地克服厚断面大型球墨铸铁件易出现球化衰退、断面敏感性强、断面中心部位力学性能低等问题。
        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,在大断面球墨铸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渣子少。
        钡在球化剂中是为发挥稀土、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气压,提高镁的吸收率,增加单位体积球墨铸铁的石墨球数,强化孕育效果,抑制碳化物的形成。
        硅和铁是球化剂中的基本成分,是熔炼合金时配入的,改变它们的含量能调整球化剂的密度和熔点。稀土镁硅铁球化剂中的硅一般在40%~50%,熔点为1220℃,Si低、Fe高则熔点升高,密度增大。Si过低(Fe必高),球化剂难以熔解,而且这种球化剂在熔炼时,终点温度高,Mg的烧失较大,所含氧化镁量可能较多。当需多用球墨铸铁回炉料时,宜使用压制的低硅 或“无硅”球化剂。
 

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