铒硅铁合金及其制备和应用，由稀土原料与硅铁和电石等原料经冶炼制得包括RE15-30％，Si40-50％，Ca6-8％，其中Er/RE≥98％的铒硅铁合金，。应用其制备的高伸长率球墨铸铁，含铒0.2-2wt％，铸态伸长率≥14％，抗拉强度明显提高，添加铒元素的球墨铸铁加工性能良好。铒硅铁合金及高伸长率球墨铸铁制备方法简单，易实现工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢铁冶金变质剂、孕育剂、球化剂制备领域，尤其涉及单一重稀土硅铁合金及其制备方法和应用。
技术介绍
众所周知，由于球墨铸铁伸长率远低于钢材，其加工性能相对较差。通常情况下钢材伸长率可达20%以上。国标GB/T1348-2009《球墨铸铁件》中QT500-10牌号球墨铸铁伸长率10 %，抗拉强度500MPa ；QT500-10A牌号球墨铸铁伸长率7_10 %，抗拉强度470_500MPa。钇基重稀土硅铁合金已是良好的铸铁球化剂，它不但可以节约金属镁，且可大大改善劳动条件，更可贵的是具有优良的抗球化衰退能力，应用于大断面球铁件和流水作业线。采用钇基重稀土硅铁合金生产的球铁其铸态伸长率可达7-10%，抗拉强度520-580MPa。球墨铸铁件随伸长率增加，抗拉强度相应下降。研制可以提高球墨铸铁伸长率同时提高其抗拉强度的球化剂有着迫切需要。经检索，未见采用铒及铒硅铁合金作为球墨铸铁主要球化剂、孕育剂的技术方案。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术记载了铒硅铁合金及其制备和采用铒硅铁合金作球化剂、孕育剂，制取铸 态伸长率可达彡14%，抗拉强度510-580Mpa的球墨铸铁的技术方案。本专利技术的铒硅铁合金，包括RE15-30%，Si40-50%，Ca6-8%，其中Er/RE彡98%。本专利技术铒硅铁合金的制备方法，包括以下步骤:步骤一:将铒料液用碱或可溶性碳酸盐沉淀，制成氢氧化铒或碳酸铒并洗涤干净。步骤二:在氧化铒或步骤一所得氢氧化铒、碳酸铒中至少一种铒原料加入粘接剂混合均匀并制成干燥团块，其中氧化铒、氢氧化铒、碳酸铒以氧化物计Er203/RE203 ^ 98%。步骤三:将步骤二所得氢氧化铒或碳酸铒或氧化铒团块与硅铁屑、电石屑混合均匀，其中硅铁和电石为还原剂。步骤四:将步骤三所得物料置于电弧炉中以彡1300°C熔炼15分钟以上。步骤五:熔炼完毕后倒出熔炼物，将合金与渣分离制得铒硅铁合金。使用前破碎成合适粒度。本专利技术铒硅铁合金的制备方法的优选方案之一是步骤三所述各物料比例以重量计硅铁/RE2O3= (0.9-2.1)/I;电石 / 硅铁=(0.28-0.71)/10本专利技术铒硅铁合金的制备方法的再一优选方案是步骤四中在加完氧化铒或氢氧化铒或碳酸铒团块及硅铁屑、电石屑混合物后其表面覆盖一层二氧化硅屑、萤石屑、生石灰粉混合物；所述二氧化硅/电石=0.5 ;生石灰/ 二氧化硅=0.5-2 ;萤石/生石灰=0.5。由于二氧化硅、萤石、生石灰等物质熔融后比重远较熔融的铒硅铁合金及其它原料小，因此熔融的二氧化硅、萤石、生石灰等物质覆盖在熔融的铒硅铁合金及其它原料上面将原料及产物与空气隔离，防止原料损失。部分二氧化硅也可以参与反应，提高硅的利用率。同时熔融的二氧化硅、萤石、生石灰等物质具有助熔和造渣作用，加快原料的熔融和便于冷却后将渣与铒硅铁合金分离。模具中的合金及熔渣在空气中放置数小时后，熔渣成为粉末状，可轻易的将熔渣与合金分离。本专利技术铒硅铁合金的制备方法的再一优选方案是步骤二所述粘接剂为废纸浆或废糖浆。由于氧化铒为粉末，冶炼初期易飘逸，未经干燥的无定形状态或颗粒细小的氢氧化铒、碳酸铒体积较大，干燥过程中易粘附于器壁而增加损失，且氢氧化铒干燥后硬度较大。本步骤的目的只是将无定形状态或颗粒细小的氢氧化铒、碳酸铒、氧化铒制成颗粒或团块状，以防止铒原料飘逸损失，提高铒元素的利用率及方便其与硅铁屑、电石屑在混合。因此，PVA、淀粉等灼烧后无残留物的有机物以及水玻璃、石灰等熔炼后能方便地与铒硅铁合金分离的物质均可用作本专利技术的粘接剂。按照取得和使用方便的原则，优选由废纸经浸泡后快速搅拌制得的废纸浆或蔗糖厂废糖浆作粘接剂。废纸浆或废糖浆等有机物粘接剂在< 800°C时首先分解成碳包裹住稀土元素，使稀土元素不致飞逸损失，并可与电石中的游离碳一起参与反应。本专利技术铒硅铁合金的制备方法的再一优选方案是步骤二所述氢氧化铒或碳酸铒(合称稀土化合物)与粘接剂的重量比为粘接剂/稀土化合物(以REO计)=(0.1-0.5)/1。氢氧化铒、碳酸铒在< 1000°C时均分解为氧化铒，成为稀土氧化物。在铒硅铁合金制备过程中发生如下反应:RE3++0r = RE (OH) 3 I RE3++HC(V = RE2 (CO3) 3 IRE3++C0广=RE2 (CO3) 3 IRE (OH) 3 = RE203+H20RE2 (CO3) 3 = RE203+C02 i +H2OCaC2+2Si = 2SiC+Ca2SiC+Si02 = 3Si+2C0 iSi02+2C = Si+2C0 fSiC+Fe = FeSi+C2RE203+3Si = 4Re+3Si02RE203+3Ca = 2Re+3Ca0RE203+CaSi+4S i = 2ReSi2+Ca0*Si02RE+CaSi+Si = 2ReSi2+CaCa0+Si02 = Ca0*Si02本专利技术高伸长率球墨铸铁，其成分中包括铒0.2_2wt%。本专利技术高伸长率球墨铸铁的优选技术方案之一是，其成分中包括铒0.3-0.7wt%,铸态伸长率彡14%，抗拉强度510-580MPa。本专利技术铒硅铁合金制备高伸长率球墨铸铁的方法，以重量比球墨铸铁/铒硅铁合金=20-50/1将铒娃铁合金置于铁水包内再向铁水包中注入铁水,或将铒娃铁合金加入炼铁炉流出的铁水流中与铁水同时注入铁水包，然后将铁水包中物料浇铸于砂型中，冷却后剥离型砂制得高伸长率球墨铸铁。含铒高伸长率球墨铸铁要求铸铁原料中含硫< 0.08%、磷< 0.15%，铁水温度1400-1420 为佳。本专利技术的有益效果是:获得了一种新的铸铁球化剂，其制备方法简单，易实现工业化生产。用铒硅铁合金制得的高伸长率球墨铸铁的伸长率达到14-18%，抗拉强度明显提高，添加铒元素的球墨铸铁加工性能良好。对铸铁原料中硫、磷含量要求相对较低。附图说明附图1为铒硅铁合金制备工艺示意图。具体实施例方式实施例1参见图1，将稀土萃取分离线所得纯度为Er203/RE203 = 98.02wt%、浓度以ERO计0.223mol/L的ErCl3溶液25.0L置于50L反应釜内，于50_55°C加入3N的NH4OH调节至溶液PH = 9，静置后虹吸排除上清液，加水洗涤至洗涤液中无Cl_，得到糊状Er (OH) 3 ;加入水玻璃IlOg搅拌均勻,摊成薄饼状烘干,再将其破碎成10-20mm的小块；与预先破碎成约IOmm的含Si72.27wt%的硅铁合金1.14kg及含CaC281.81被％的电石屑0.42kg混合均匀后加入已升温至约800°C的技术专利产品“可旋转单相电弧炉”(专利号ZL201020174691.4)中，表面覆盖由生石灰粉0.11kg、石英(二氧化硅)粉0.21kg、萤石粉0.06kg混合均匀的造渣剂，继续升温，待全部物料熔融后保持石墨坩埚内温度为1300-1350°C熔炼20分钟后将坩埚内物料倾倒至模具中冷却。剥离熔渣后得到铒硅铁合金1.93kg。经检测，该合金(EF-204)中含稀土 29.98wt%，Er/RE = 98.04wt%，Si40.78wt%, Ca6.31wt%,Fel9.50wt%。将该合金1.8kg置于铁水包底，冲入用工频炉熔炼本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铒硅铁合金，包括RE15?30％，Si40?50％，Ca6?8％，其特征在于Er/RE≥98％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：龚斌，蔡志双，陈纪光，赖志远，谢楠，钟亮，周庆媛，
申请(专利权)人：赣州虔东稀土集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。