[发明专利]铸铁孕育剂和制备铸铁孕育剂的方法

说明书

本发明涉及用于利用片状、压实或球状石墨制造铸铁的孕育剂。所述孕育剂包含粒状硅铁合金，该合金包含约40至80%重量之间的硅、约0.1至10%重量之间的钙、0和10%重量之间的稀土(例如，铈和/或镧)和最高5%重量的铝，其余为铁和常量偶然杂质，其中所述孕育剂另外包含基于孕育剂总重量的0.1至10%重量的氧化锑，其中所述氧化锑为粒状形式，并与硅铁合金颗粒混合或掺混，或者与粒状硅铁合金颗粒一起同时加到铸铁。本发明还涉及制备所述孕育剂的方法。

技术领域

本发明涉及用于利用片状、压实或球状石墨制造铸铁的硅铁基孕育剂和制备孕育剂的方法。

背景技术

铸铁通常在化铁炉或感应炉中制造，一般包含2至4%之间的碳。碳与铁紧密混合，并且碳在固化铸铁中呈现的形式对铁铸件的特性和性质很重要。如果碳呈现碳化铁形式，则该铸铁称为白铸铁，并具有硬和脆的物理特性，这在某些应用中不合乎需要。如果碳呈现石墨形状，则该铸铁软且可加工，并称为灰铸铁。

石墨可以片状、压实或球状形式及其变型存在于铸铁中。球状形式产生最高强度和最延性类型的铸铁。

通过在铸铁固化期间促进石墨形成的某些添加剂，可控制石墨呈现的形状、大小和数密度(球数/mm²)及石墨相对于碳化铁的量。这些添加剂称为孕育剂，并且其作为孕育处理加到铸铁。在从液态铁铸塑铁制品中，在铸件的薄区段中总有形成碳化铁的风险。与铸件的较厚区段的较慢冷却比较，碳化铁的形成由薄区段的快速冷却引起。在铸件中形成碳化铁在行业中被称为“白口”。白口的形成通过检测“白口深度”量化，并且孕育剂防止白口和减小白口深度的能力是检测和比较孕育剂能力的便利方式。

在包含球状石墨的铸铁中，孕育剂的能力一般还通过在铸态条件下球状石墨颗粒的每单位面积的数密度检测。石墨球状体的每单位面积的数密度较高，意味着孕育或石墨成核的能力已得到改善。

对于发现减小白口深度和改善灰铸铁机械加工性以及增加延性铸铁中石墨球状体的数密度的孕育剂，存在持续需要。

由于不完全了解孕育的精确化学和机制以及为什么孕育剂那样作用，大量研究从事提供给产业新的和改进的孕育剂。

认为钙和某些其它元素抑制碳化铁的形成，并促进石墨的形成。大多数孕育剂包含钙。通常通过加入硅铁合金帮助加入这些碳化铁抑制剂，且最广泛使用的硅铁合金可能是包含70至80%硅的高硅合金和包含45至55%硅的低硅合金。

孕育剂的成核性质关联碳化物形成的抑制。成核性质应理解为孕育剂形成的核数。高形成核数引起石墨球数密度增加，并因此改善孕育效率和改善碳化物抑制。此外，高成核速率也可在孕育后在延长熔融铁保持时间期间产生对孕育效应衰减的更好抗性。

美国专利3,527,597发现，将约0.1至10%之间的锶加到包含小于约0.35%的钙和最高5%的铝的含硅孕育剂，得到良好的孕育能力。

从WO 99/29911知道一种与US 3,527,597的孕育剂比较显示增加成核速率的铸铁孕育剂。这种孕育剂为一种硅铁基孕育剂，其包含约0.5和10%之间的钙和/或锶和/或钡、小于5%的铝和0.5和10%之间的呈一种或多种金属氧化物形式的氧和0.5和10%之间的呈金属硫化物形式的硫。

在WO 99/29911中，铁氧化物FeO、Fe₂O₃和Fe₃O₄是优选的金属氧化物。在这个专利中提及的其它金属氧化物为SiO₂、MnO、MgO、CaO、Al₂O₃、TiO₂和CaSiO₃、CeO₂、ZrO₂。