CN106399811B - 钼铁扩散熔解方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钼铁扩散熔解方法，包括以下步骤：(1)将钼铁粉碎至3～10mm，然后在500～600℃下，进行煅烧，得到预处理后的钼铁；(2)在浇包凹坑内装包，依次逐层加入球化剂、孕育剂和预处理后的钼铁，所述预处理后的钼铁覆盖在表面；(3)用1400～1450℃的铁水进行冲入法球化处理，扒滤后进行浇注，同时进行二次随流孕育。本发明将钼铁经过预处理，直接以固体形式加入，使高熔点的钼铁合金在1400℃下即可进行扩散熔解，具有炉内熔炼温度低的优点，并且1min内即可完成，且扩散均匀。同时，无需将钼铁与铁水共同熔解，可以避免炉内剩余铁水的隔离报废，节约了原材料。
Description
技术领域
本发明涉及铸铁熔炼技术领域，尤其涉及一种钼铁扩散熔解方法及其应用。
背景技术
钼铁是钼和铁组成的铁合金，一般含钼50～60％，用作炼钢的合金添加剂。钢中加入钼可使钢具有均匀的细晶组织，并提高钢的淬透性，有利于消除回火脆性。在高速钢中，钼可代替一部分钨。钼同其他合金元素配合在一起广泛地应用于生产不锈钢、耐热钢、耐酸钢和工具钢，以及具有特殊物理性能的合金。钼加于铸铁里可增大其强度和耐磨性。
其中，硅钼球墨铸铁具有较高的强度、良好的塑性和较强的抗氧化、耐腐蚀性、以及抗高温蠕变的能力，已被广泛应用于机械制造领域。
传统的铸铁熔炼工艺中，因为钼铁熔点较高，钼元素的加入方法通常是将合金钼放置在炉料底部，随炉料加热至1600℃以上，直至熔化得到铁水，然后以此铁水进行浇注，称为熔解法。该方法的不足之处在于：每次生产都必须根据整炉的金属液来加入钼元素，生产过程中，尤其是新产品小批量试制时，炉内的剩余铁水需隔离报废，造成原材料被浪费，生产成本加大；在生产调度时，含钼与不含钼产品不能同时安排生产，不利于生产安排。
但如果钼铁以固态形式加入，由于熔点较高，则很难熔解，导致扩散很不均匀。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种钼铁扩散熔解方法及其应用，较低温度下即可制备钼铁，且扩散均匀。
本发明提供了一种钼铁扩散熔解方法，包括以下步骤：
(1)将钼铁粉碎至3～10mm，然后在500～600℃下，进行煅烧，得到预处理后的钼铁；
(2)在浇包凹坑内装包，依次逐层加入球化剂、孕育剂和预处理后的钼铁，所述预处理后的钼铁覆盖在表面；
(3)用1400～1450℃的铁水进行冲入法球化处理，扒滤后进行浇注，同时进行二次随流孕育。
优选的，所述煅烧为分阶段煅烧，具体为：
500～540℃煅烧10～20min，550～590℃煅烧10～15min，然后600℃煅烧10～20min。
优选的，所述球化剂按质量分数计，由以下组分组成：
Mg 11.0％～14.0％；
RE 1.5％～1.8％；
Si 50％～52％；
余量的铁。
优选的，所述RE为Ce和La。
优选的，所述球化剂的用量为铁水的1.0wt％～1.2wt％。
优选的，所述孕育剂按质量分数计，由以下组分组成：
所述二次随流孕育的孕育剂按质量分数计，由以下组分组成：
优选的，所述孕育剂的用量为铁水的0.2wt％～0.4wt％；所述二次随流孕育的孕育剂用量为铁水的0.2wt％～0.5wt％。
优选的，所述钼铁的用量为铁水的1wt％～2wt％。
优选的，所述冲入法球化处理的时间为0.5～1min。
本发明还提供了一种上述扩散熔解方法在硅钼球磨铸铁生产中的应用。
与现有技术相比，本发明提供了一种钼铁扩散熔解方法，包括以下步骤：(1)将钼铁粉碎至3～10mm，然后在500～600℃下，进行煅烧，得到预处理后的钼铁；(2)在浇包凹坑内装包，依次逐层加入球化剂、孕育剂和预处理后的钼铁，所述预处理后的钼铁覆盖在表面；(3)用1400～1450℃的铁水进行冲入法球化处理，扒滤后进行浇注，同时进行二次随流孕育。本发明将钼铁经过预处理，直接以固体形式加入，使高熔点的钼铁合金在1400℃下即可进行扩散熔解，具有炉内熔炼温度低的优点，并且1min内即可完成，且扩散均匀。同时，无需将钼铁与铁水共同熔解，可以避免炉内剩余铁水的隔离报废，节约了原材料；而且能够根据生产含钼球墨铸铁和不含钼球墨铸铁，决定是否放置钼铁，进而有利于生产调度的快速切换，大大降低了生产成本。本发明中，预处理后的钼铁不仅可以完全、快速熔解，同时形成一定的结晶核心，具有较高的球化率，适用于铸态硅钼球磨铸铁的生产。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的硅钼球墨铸铁内部金相组织图。
具体实施方式
本发明提供了一种钼铁扩散熔解方法，包括以下步骤：
(1)将钼铁粉碎至3～10mm，然后在500～600℃下，进行煅烧，得到预处理后的钼铁；
(2)在浇包凹坑内装包，依次逐层加入球化剂、孕育剂和预处理后的钼铁，所述预处理后的钼铁覆盖在表面；
(3)用1400～1450℃的铁水进行冲入法球化处理，扒滤后进行浇注，同时进行二次随流孕育。
本发明将钼铁经过预处理，直接以固体形式加入，使高熔点的钼铁合金在浇包低温下即可进行扩散熔解，具有炉内熔炼温度低的优点，并且1min内即可完成，且扩散均匀。同时，无需将钼铁与铁水共同熔解，可以避免炉内剩余铁水的隔离报废，节约了原材料；而且能够根据生产含钼球墨铸铁和不含钼球墨铸铁，决定是否放置钼铁，进而有利于生产调度的快速切换，大大降低了生产成本。本发明中，预处理后的钼铁不仅可以完全、快速熔解，同时形成一定的结晶核心，具有较高的球化率，适用于铸态硅钼球磨铸铁的生产。
本发明首先对钼铁进行预处理，具体的，将钼铁粉碎至3～10mm，优选的，将其粉碎至3～5mm，然后进行煅烧处理，所述煅烧的温度优选为500～600℃。
本发明优选的，所述煅烧为分阶段煅烧，具体为：
500～540℃煅烧10～20min，550～590℃煅烧10～15min，然后600℃煅烧10～20min。
在本发明的某些具体实施例中，所述煅烧为500℃煅烧20min，550℃煅烧15min，然后600℃煅烧20min。
本发明对上述粉碎和煅烧的方法均无特殊限定，可以为本领域技术人员熟知的方法。
本发明对上述钼铁没有特殊限定，可以为本领域技术人员熟知的钼铁，在本发明的某些具体实施例中，所述钼铁为FeMo55-A。
预处理后，进行装包，本发明采用带有凹坑的浇包。在上述浇包的凹坑内，依次逐层加入球化剂、孕育剂和上述预处理后的钼铁，所述预处理后的钼铁覆盖在表面。
本发明中，所述球化剂按质量分数计，优选包括：
11.0％～14.0％的Mg，其含量更优选为12.0％～13.0％。
1.5％～1.8％的RE，其含量更优选为1.6％～1.7％；所述RE优选为Ce和La，所述Ce和La的质量比优选为1：(1.5～1.8)，更优选为1：(1.6～1.7)。
50％～52％的Si，其含量更优选为50.5％～51.5％。
以及余量的铁。
所述球化剂的用量优选为铁水的1.0wt％～1.2wt％，更优选为1.05wt％～1.1wt％。
所述孕育剂按质量分数计，优选包括：
65％～68％的Si，其含量更优选为66％～67％。
3％～5％的Ca，其含量更优选为3.5％～4.5％。
3％～4％的Al，其含量更优选为3.2％～3.8％。
4.2％～5％的Ba，其含量更优选为4.5％～4.8％。
0.5％～2.5％的S，其含量更优选为1％～2％。
0.1wt～0.3％的Ti，其含量更优选为0.15％～0.25％。
以及余量的Mg。
所述孕育剂的用量优选为铁水的0.2wt％～0.4wt％；更优选为0.25wt％～0.35wt％。
所述钼铁的用量优选为铁水的1wt％～2wt％，更优选为1.4wt％～1.8wt％。
装包完成后，即可用1400～1450℃的铁水进行冲入法球化处理，然后进行扒滤，扒干净渣后，进行浇注，浇注的同时进行二次随流孕育。
本发明中，所述冲入法球化处理的时间优选为0.5～1min。即本发明通过对钼铁进行预处理，并辅以特定组分的孕育剂和球化剂，在1400℃即可使钼铁进行扩散熔解，并在1min以内完成扩散熔解。
所述二次随流孕育的孕育剂按质量分数计，优选包括：
65％～68％的Si，其含量更优选为66％～67％。
3％～5％的Ca，其含量更优选为3.5％～4.5％。
3％～4％的Al，其含量更优选为3.2％～3.8％。
4.2％～5％的Ba，其含量更优选为4.5％～4.8％。
0.5％～2.5％的S，其含量更优选为1％～2％。
0.1wt～0.3％的Sr，其含量更优选为0.15％～0.25％。
以及余量的Mg。
所述二次随流孕育的孕育剂的用量优选为铁水的0.2wt％～0.5wt％，更优选为0.3wt％～0.4wt％。
本发明采用上述二次随流孕育，使得钼铁合金的组织更为致密均匀，具有更好的力学性能。
本发明还提供了一种上述扩散熔解方法在硅钼球磨铸铁生产中的应用。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的钼铁扩散熔解方法及其应用进行详细描述。
实施例1
将钼铁(FeMo55-A)粉碎，使其粒度为3～10mm，然后进行煅烧，具体的：500℃煅烧20min，550℃煅烧15min，然后600℃煅烧20min。得到预处理后的钼铁。
采用400Kg浇包，在浇包凹坑内装包，依次逐层加入1.1wt％的球化剂、0.3wt％的孕育剂和1.5wt％的预处理后的钼铁，所述预处理后的钼铁覆盖在浇包内表面上。上述质量百分数以铁水为100％计。
所述球化剂组分(按质量分数计)为：12.5％的Mg，0.64％的Ce，0.96％的La，52％的Si，余量的Fe。
所述孕育剂组分(按质量分数计)为：67％的Si，3％的Ca，3.5％的Al，4.5％的Ba，1.5％的S，0.2％的Ti，以及余量的Mg。
采用5T/H冲天炉+3T电炉熔炼铁水，至1400℃。
用上述铁水进行冲入法球化处理1min，扒干净滤渣后浇注，浇注时采用0.3wt％的孕育剂进行二次随流孕育，所述孕育剂组分(按质量分数计)为：67％的Si，3％的Ca，3.5％的Al，4.5％的Ba，1.5％的S，0.2％的Sr，以及余量的Mg。
对制备的硅钼球墨铸铁内部金相组织进行检测，结果见图1，有图1可见，制备的硅钼球墨铸铁内部金相组织均匀。
实施例2
将钼铁(FeMo55-A)粉碎，使其粒度为3～10mm，然后进行煅烧，具体的：500℃煅烧10min，550℃煅烧15min，然后600℃煅烧15min。得到预处理后的钼铁。
采用400Kg浇包，在浇包凹坑内装包，依次逐层加入1.0wt％的球化剂、0.2wt％的孕育剂和1.8wt％的预处理后的钼铁，所述预处理后的钼铁覆盖在浇包内表面上。上述质量百分数以铁水为100％计。
所述球化剂组分(按质量分数计)为：14％的Mg，0.6％的Ce，1.1％的La，50.5％的Si，余量的Fe。
所述孕育剂组分(按质量分数计)为：66％的Si，4.5％的Ca，3.8％的Al，4.8％的Ba，0.5％的S，0.25％的Ti，以及余量的Mg。
采用5T/H冲天炉+3T电炉熔炼铁水，至1400℃。
用上述铁水进行冲入法球化处理0.5min，扒干净滤渣后浇注，浇注时采用0.4wt％的孕育剂进行二次随流孕育，所述孕育剂组分(按质量分数计)为：66％的Si，4.5％的Ca，3.8％的Al，4.8％的Ba，0.5％的S，0.25％的Sr，以及余量的Mg。
对制备的硅钼球墨铸铁内部金相组织进行检测，结果表明，制备的硅钼球墨铸铁内部金相组织均匀。
比较例1
采用400Kg浇包，在浇包凹坑内装包，依次逐层加入1.0wt％的球化剂、0.2wt％的孕育剂和1.8wt％的钼铁(FeMo55-A)，所述钼铁覆盖在浇包内表面上。上述质量百分数以铁水为100％计。
所述球化剂组分(按质量分数计)为：14％的Mg，0.6％的Ce，1.1％的La，50.5％的Si，余量的Fe。
所述孕育剂组分(按质量分数计)为：66％的Si，4.5％的Ca，3.8％的Al，4.8％的Ba，0.5％的S，0.25％的Ti，以及余量的Mg。
采用5T/H冲天炉+3T电炉熔炼铁水，至1400℃。
用上述铁水进行冲入法球化处理0.5min，钼铁仅熔解一小部分，无法进行后续操作。
比较例2
将钼铁(FeMo55-A)粉碎，使其粒度为3～10mm，然后进行煅烧，具体的：500℃煅烧10min，550℃煅烧15min，然后600℃煅烧15min。得到预处理后的钼铁。
采用400Kg浇包，在浇包凹坑内装包，依次逐层加入1.4wt％的球化剂、0.6wt％的孕育剂和1.5wt％的预处理后的钼铁，所述预处理后的钼铁覆盖在浇包内表面上。上述质量百分数以铁水为100％计。
所述球化剂组分(按质量分数计)为：5％的Mg，0.8％的Ce，1.2％的La，43％的Si。
所述孕育剂组分(按质量分数计)为：74％的Si，2.5％的Ca，1.0％的Al，2.5％的Ba。
采用5T/H冲天炉+3T电炉熔炼铁水，至1400℃。
用上述铁水进行冲入法球化处理1min，扒干净滤渣后浇注，浇注时采用0.1wt％的孕育剂进行二次随流孕育，所述孕育剂组分(按质量分数计)为：74％的Si，2.5％的Ca，1.0％的Al，2.5％的Ba。
对制备的硅钼球墨铸铁内部金相组织进行检测，结果表明，制备的硅钼球墨铸铁内部金相组织均匀程度略差。
由上述实施例及比较例可知，本发明通过对钼铁进行预处理，在1400℃下即可进行扩散熔解，且扩散较为均匀。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种钼铁扩散熔解方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将钼铁粉碎至3～10mm，然后在500～600℃下，进行煅烧，得到预处理后的钼铁；
(2)在浇包凹坑内装包，依次逐层加入球化剂、孕育剂和预处理后的钼铁，所述预处理后的钼铁覆盖在表面；
(3)用1400～1450℃的铁水进行冲入法球化处理，扒滤后进行浇注，同时进行二次随流孕育。
2.根据权利要求1所述的扩散熔解方法，其特征在于，所述煅烧为分阶段煅烧，具体为：
500～540℃煅烧10～20min，550～590℃煅烧10～15min，然后600℃煅烧10～20min。
3.根据权利要求1所述的扩散熔解方法，其特征在于，所述球化剂按质量分数计，由以下组分组成：
Mg 11.0％～14.0％；
RE 1.5％～1.8％；
Si 50％～52％；
余量的铁。
4.根据权利要求3所述的扩散熔解方法，其特征在于，所述RE为Ce和La。
5.根据权利要求1所述的扩散熔解方法，其特征在于，所述球化剂的用量为铁水的1.0wt％～1.2wt％。
6.根据权利要求1所述的扩散熔解方法，其特征在于，所述孕育剂按质量分数计，由以下组分组成：
所述二次随流孕育的孕育剂按质量分数计，由以下组分组成：
7.根据权利要求1所述的扩散熔解方法，其特征在于，所述孕育剂的用量为铁水的0.2wt％～0.4wt％；所述二次随流孕育的孕育剂用量为铁水的0.2wt％～0.5wt％。
8.根据权利要求1所述的扩散熔解方法，其特征在于，所述钼铁的用量为铁水的1wt％～2wt％。
9.根据权利要求1所述的扩散熔解方法，其特征在于，所述冲入法球化处理的时间为0.5～1min。
10.权利要求1～9任一项所述的扩散熔解方法在硅钼球墨铸铁生产中的应用。
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