[其他]用代铋合金生产可锻铸铁的新工艺

说明书

可锻铸铁生产中一般都要在炉前加入金铋作为孕育剂。铋是一种强烈的反对铸态石墨化元素，能保证得到铸态白口的坏件。据以往的研究表明，当铋与其它合金元素，如铝、硼、钛、硅等配合进行复合孕育，在适当的比例和搭配下，不但有利于在铸态获得全白口组织，又能在石墨化过程中增加石墨核心，起到促进固态石墨化的作用，缩短退火时间。近20年来世界各国以铋为孕育剂生产可锻铸铁的工艺广泛应用，在我国尤其以铝-铋复合孕育最为普遍。

因铋在可锻铸铁生产上的特殊作用，使得需求量增大，但金属铋是一种稀少的贵金属，在自然界中只能和其它金属以共生矿的形式存在，含量较低，冶炼提纯的工艺过程长，因此一般国家产量都很小，且价格昂贵。就我国而言，每年生产50万吨可锻铸铁，处理铁水约为100万吨，铋的加入量以0.01计每年约需100吨。近年来世界各国由于金属铋的资源紧缺，价格上涨，使可锻铸铁生产造成了一定的困难。苏联、美国、印度和我国有人为寻找一种用于可锻铸铁的代铋原料进行了多年的研究，都没有取得突破性的进展。

本发明的目的在于用一种铜、铅、锡冶炼过程中产生的烟尘或从电解阳板泥中富集，控制成份为铋15～30%，铅60～70%并含少量其它元素的合金为石墨化工艺中的代铋合金，炉前采用硅铁、铝与该合金复合孕育，实现720～750℃范围低温退火，获得铁素体加石墨的黑心可锻铸铁。

本发明的内容分为下述两个部份：

一、代铋合金的生产途径

1.铜精炼过程中，铅、铋为低熔点金属，挥发后随烟尘排放，回收下来的烟尘中富集了铅和铋，经处理后可以得到高铋铅合金，

2.铅精炼过程中，由于铅铋是共生矿，粗铅中都含有少量的铋，电解时铋富集于阳极泥中。这种阳极泥经处理后重熔可以得到高铋铅合金;

3.焊锡的电解精炼过程，阳极泥中同样也富集有铋、锑、铅，经处理后也可以得到含铋、锑的铅基合金。

用这些冶炼付产品，经过简单的重熔，调整成份，可以得到含铋15～30%的高铋铅合金和含铋10～15%，锑5～8%的铅基合金。实验证明这些合金可以直接用于可锻铸铁生产以代替传统所用的金属铋。

我们命名含铋15～30%的铅基合金为IK-I型，含铋10～15%，锑5～8%的铅基合金为IK-2型。在这两种合金中都有铅，铅与铋都有降低过冷度的作用，能够抑制共晶团生长。在可锻铸铁的凝固过程中都有促成铸态白口的作用，但铅的作用小于铋的作用，锑同样为反石墨化元素，有促成白口的作用，但单独使用效果不如铋和铅。

长期以来世界各国都在进行可锻铸铁降低退火温度和缩短退火周期的试验。经研究表明铋、铝、硅复合孕育，可以细化白口组织，使得退火过程中碳化铁的分解容易，可以在共析温度以下750～720℃范围一次完成退火，得到铁素体加团絮状石墨的可锻铸铁。这一工艺由于必须加入较多的铋，因铋的资源紧缺，价格昂贵，使得运用受到限制。采用本发明提供的IK型代铋剂与铝、硅复合孕育，在控制铁水化学成份的情况下，能够保证铸态全白口，充分细化白口组织，可以实现750～720℃范围的低温退火。

二、低温石墨化工艺

按照本发明提供的低温石墨化工艺，应包括以下几个生产控制环节：

1.铸件原铁水化学成份控制在碳：2.4～2.8%，硅：1.5～1.7%，锰应符合：锰＝1.7硫+（0.05～0.25）%磷，铬和其他杂质元素不高于传统可锻铸铁中的含量。

2.浇注前控制铁水温度在1410℃以上，炉前进行硅-铝-IK合金复合孕育，二次孕育或型内孕育。

3.按如上孕育处理得到的细密的白口组织，宏观无放射状条状渗碳体。这种坯件装入退火炉中，在400℃予温处理4小时，然后在720～750℃范围内保温20～30小时，最后在不低于680℃出炉空冷。

三、IK型代铋合金也可以直接用于按传统方法生产的可锻铸件以代替金属铋作为孕育剂，但必须与铝配合使用，即铝加IK合金复合孕育。退火工艺完全按常规二阶段退火。

以上两种采用IK代铋合金作为孕育剂生产的可锻铸件，机械性能可以达到国家规定牌号。

实施例一：