[发明专利]不使用球化剂产生球形石墨的方法

说明书

本发明涉及铸造生产技术领域，具体尤其涉及一种利用超声波空化效应在铸铁熔体中产生球形石墨的方法。本发明的步骤包括：A、原料配制及熔炼：将配好的原材料放入感应炉中熔化，并使熔体过热到1150‑1600℃；B、浇入中间包：将铸铁熔体倾倒至经预热温度为1000‑1300℃的中间包中；C、施加超声波照射：当铸铁熔体温度降至1380‑1520℃时，将超声波探头浸入铸铁熔体液面以下约1‑40mm，对中间包内的铸铁熔体施加超声波照射；D、移出超声波探头：超声波照射结束后，移出超声波照射探头；E、浇注定型：将超声波照射后的铸铁熔体浇注到铸型中凝固成型。本发明的技术方案解决了传统的球化方法，在消耗大量的、昂贵的含有稀土元素的球化剂和孕育剂的同时，对铸铁熔体本身、操作者和周边环境也造成了极大的污染，而且还存在球化效率的问题。

技术领域

本发明涉及铸造生产技术领域，具体尤其涉及一种利用超声波空化效应在铸铁熔体中产生球形石墨的方法。

背景技术

所谓球形石墨(spheroidal graphite)其定义是立体形状为球状的石墨。球墨铸铁内含有这种形状的石墨。通常，球墨铸铁是将灰口铸铁经过球化和孕育处理后得到的高性能铸铁，析出的石墨呈球状所以称为球墨铸铁。一般在浇注之前，在铁液中加入少量球化剂(通常为镁、稀土镁合金或含铈的稀土合金)和孕育剂(通常为硅铁)，使铁水凝固后形成球状石墨。

1947年，时任英国铸铁学会(BCIRA)研究主管的H·莫罗(Henton Morrogh)发现，在过共晶灰口铸铁中添加铈(Ce)，使其含量在0.02wt％以上时，石墨呈球状——这是人类首次研制成功球墨铸铁。

将混合稀土金属加入高硅、高碳和低硫的高温铁水中，然后再用硅铁或硅钙进行孕育处理，就会获得球墨铸铁。但碍于当时稀土金属的昂贵，对铁水成分的限制又太严，球墨铸铁未能在工业上得到应用。

直到1948年，美国A.P.Ganganebin等人研究指出，在铸铁中添加镁，随后用硅铁孕育，当残余镁量大于0.04wt％时，就会得到球状石墨。从此，球墨铸铁开始了大规模工业生产。

由于碳(石墨)以球状存在于铸铁基体中，改善其对基体的割裂作用，球墨铸铁的抗拉强度、屈服强度、塑性、冲击韧性大大提高，特别是塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度，并具有耐磨、减震、工艺性能好、成本低等优点，故而可以在一些范围“以铁代钢”。现已广泛替代可锻铸铁及部分铸钢、锻钢件，如：曲轴、连杆、轧辊、汽车后桥等。

这种传统的球化方法，在消耗大量的、昂贵的含有稀土元素的球化剂和孕育剂的同时，对铸铁熔体本身、操作者和周边环境也造成了极大的污染，而且还存在球化效率的问题。

针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的不使用球化剂产生球形石墨的方法，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

根据上述提出现有球化方法，在消耗大量的、昂贵的含有稀土元素的球化剂和孕育剂的同时，对铸铁熔体本身、操作者和周边环境也造成了极大的污染，而且还存在球化效率的技术问题，而提供一种不使用球化剂产生球形石墨的方法。本发明主要利用利用超声波空化效应在铸铁熔体中产生球形石墨的物理方法，从而达到节能、环保、优质、高效的效果。

本发明采用的技术手段如下：

一种不使用球化剂产生球形石墨的方法，其特征在于，所述的不使用球化剂产生球形石墨的方法包括如下步骤：

A、原料配制及熔炼：按照铸铁的成分要求进行配料，将配好的原材料放入感应炉中，使之熔化，并使熔体过热到1150-1600℃；

B、浇入中间包：将铸铁熔体倾倒至经预热的中间包(或直接在炉内)中，中间包的预热温度为1000-1300℃；中间包内铸铁熔体重约1-100kg；