稀土镁硅铁球化剂的熔制.

1、CL/职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库球墨铸铁铸件生产技术课程稀土镁硅铁球化剂的熔制主讲：宋娟榆林职业技术学院职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库稀土镁硅铁球化剂的熔制对稀土镁硅铁球化剂熔制质量的基本要求是：合金成分准确均匀，断口致密、色泽 均匀，无夹渣、气孔。对稀土镁硅铁合金的金相分析和X射线晶体分析表明，合金是由FeSi, FeSi2, MgzSi 和少量的RSi2, Mg等相所组成，即镁以MgzSi或纯镁存在，稀土元素以硅化物形式存在。一、炉料特性及选择1.镁镁比重小，沸点低，熔化过程中极易氧化和蒸发烧损。镁是稀土镁硅铁中的主要球 化元素，镁的氧化、逃逸、甚至偏析都直接关系到

2、稀土镁硅铁的质量，因而熔制稀土镁 硅铁中间合金的关键是保证镁最小的氧化损失和均匀地分布在中间合金中。镁和稀土镁硅铁中的所有组分几乎都不互溶， 但从Mg-Si二元相图（图1）可知，Mg能和Si形成化合 物MgzSi （Si36.61%,熔点 1102C），当 Si l. 34%和58%时分别能形成 Mg-Mg 2Si （熔点 6376C）和Mg2Si-Si （熔点950E）的共晶。镁的这些化合物和共晶使得熔池中的镁不 再以纯态存在，镁在熔池中的浓度降低，镁的氧化烧损随之减小。由于镁易熔，因而可选择较大的块度，一般可取 50 x 50X 100m的镁块。在混合装料 中，为使镁和其它炉料均匀混和，镁

3、取较小的尺寸（30 x 30 x 30mjm。镁锭表面有封腊 时，使用前应去除。2.稀土硅铁稀土硅铁的主要成分为：RxOy17%37%, Si35%46%, Mn 5%8%, Ca5%8%, Ti 6%; Fe余量，见表1,比重4.574.8,熔点10821089C。稀土硅铁中的Si和主要稀土 元素Ce, La, Pr等都能和镁形成化合物并组成共晶(MgLaLa695 C； MgCeCe688C； MgPrPr752C)，因而有助于减少镁的烧损。和镁相比，稀土硅铁较难熔化，故块度不 宜过大，一般情况下应小于25X 25X 25mm潮解粉化的稀土硅铁不应使用。表1我国生产的稀土硅铁合金牌号和成份

4、产品牌号化学成分(%)名称代号RxOySiMnCaTiFe不大于硅稀土 18GXt1817 2046886余量硅稀土 21GXt2120 2346886余量硅稀土 24GXt2423 2645756余量硅稀土 27GXt2726 2942556余量硅稀土 31GXt3129 3340556余量硅稀土 35G35Xt33 =3735556余量3.硅铁硅铁含Si45%75%时比重2.84.2,熔点12081308C，但在液态镁存在的情况下，硅与镁形成化合物并组成低熔点的共晶，因而硅铁使用量越多，合金熔制越方便。在熔 制稀土镁硅铁时，Si75硅铁比Si45硅铁易熔得多，因此，尽管 Si45硅铁可能带

5、入较多 的铁而提高合金比重，但仍应尽量采用Si75硅铁。通常硅铁的块度应小于25X 25X 25mm 用于坩埚表面覆盖的硅铁粒度则小于 10mm。4回炉铁回炉铁熔点高，比重大，不与其它炉料互溶，因而在合金熔制过程中易沉底，结块， 使合金熔化时间延长，镁蒸发烧损增大，回炉铁用量越多，合金熔制越困难。为便于回 炉铁的熔化，可采用粗大的球墨铸铁切屑。用块状铁料时块度应小于5X 25X 25mm铁料应表面洁净，无油污及严重锈蚀。5.锰铁锰铁含Mn65%时比重6.87.0,熔点12501285C，虽然锰铁熔点比硅铁高不多， 但由于锰除溶解于铁外和中间合金的其它组元都既不互溶，也不形成低熔点的共晶物， 因

6、而锰铁也是稀土镁硅铁中最难熔的组元之一。锰铁比重大，易积沉在坩埚底部，故加 入的锰铁粒度要细，以小于10mm为宜，熔制含锰铁的中间合金时应充分搅拌。二、装料1装料方式鉴于稀土镁硅铁各组元间熔点、比重相差悬殊，特别是镁在熔化过程中总是最先熔 化并上浮至炉料顶面烧损。当炉料顶面结成“硬壳”，镁液不能溢出时，随着温度上升, 镁蒸汽压便不断增高，直至压力超过表层“硬壳”的强度，镁喷发而出，形成“逃镁” 事故。正确的装料方式对获得优质稀土镁硅铁有重要意义。镁能和硅铁中硅以及稀土硅铁中的主要稀土元素在低于镁沸点时就形成化合物或 共晶，从而降低了熔池中的镁浓度，镁蒸汽压相应减小，镁过热喷发的可能亦大为减小。

7、 装料时应该充分利用这一特性，在镁块周围安放硅铁或稀土硅铁，合金熔制时，镁首先 熔化并“浸泡”硅铁和稀土硅铁，很快便与之形成熔体，并靠这种熔体继续浸泡其它炉 料，从而大大加速高熔点炉料的熔化。注意：不应该将锰铁和铁块装在炉底或使之包裹镁块，而易氧化的镁块和稀土硅铁 也不应裸露在炉料顶面直接与空气接触。两种装料方式分别是：（1）分层装料。各炉料依次分别装入熔炉，将镁块放置在稀土硅铁与硅铁之间， 炉料的典型排列如图2所示。(a)O硅铁 铁块|_镁块（尸一稀土硅铁图2分层装料（2）混合装料。留一部分硅铁作表面覆盖，将各炉料均匀混和后装入熔炉（图3）也有混合装料中镁仍集中安放的，如图 4所示。Vo(b

8、)O硅铁铁块 匚二I镁块稀土硅铁图3混合装料O-硅铁 口_镁块 -铁块o稀土硅铁图4镁块集中堆放的混合装料由于硅铁强烈的还原作用和在熔化稀土镁合金时有阻止镁液上浮喷溅的良好作用， 因此不论在分层装料或混合装料中，都将一部分硅铁用于覆盖。2.装料特点（1）分层装料，适合于炉料中高熔点组元较少，特别是不用铁块和锰铁时。和混 合装料相比，由于分层装料时镁块集中，能较快形成熔池“浸泡”其它炉料，故熔化速 度较快，但也由于镁集中，操作不慎时容易发生逃镁事故。（2）混合装料，适用于炉料中高熔点组元较多时，这种装料方式，高熔点组元得 到分散，使并块、“结死”的可能大为减小，此外，镁成小块均匀分布于整个熔炉，

9、在 熔炉各个区域同时熔化，镁不致大量喷发。混合装料的熔化速度略低于分层装料，但较 安全可靠，装料简便。三、稀土镁硅铁的熔化1. 熔化操作稀土镁硅铁的熔化应均匀而快速地升温，要尽量缩短熔化时间，以减少镁烧损。升 温开始后即应注意捣动炉料顶面，使炉料顶面随炉温升高，特别是镁熔化造成的炉料间 隙减小而下沉，要严防炉料“搭棚”和顶面结壳。熔化过程中有镁光窜出时，甩钢钎挪 动周围硅铁来堵塞即可。当合金表面的覆盖硅铁呈亮红色并开始粘附钢钎，表明已达熔 化温度，此时应立即大力搅拌，使合金成分均匀。若搅拌后合金尚很粘稠，还不能出炉， 则可在表面覆盖少量硅铁继续升温。由于合金熔化过程中的镁烧损随过热度增加而加

10、大，故合金出炉温度不必太高，一般呈糊状能倾出（约1250C）即可出炉。用于冷却稀土镁硅铁的锭模应有较大的激冷作用，这样既可减少镁烧损，又有助于 抑制偏析，通常锭模壁厚和锭块厚度比应不小于1:1。锭模连续使用时应强制冷却。熔化第一炉合金前应将坩埚预热至亮红色再装入炉料。连续熔化时应注意出炉后铲 净粘附在坩埚壁上的残余合金，否则会因降低导热性而影响下一炉的升温速度。合金浇入锭模后，表面用铁榔头稍加紧实可提高致密度。2. 熔制中的防护稀土硅铁内含有少量的天然放射性元素（Th约0.4%和U极微量），射线浓度为（0.267 2.612） X 0居里/L （国家规定的允许值为I X 101居里/L ），射

11、线的辐射强度为0.000560.0032伦琴。熔成稀土镁硅铁后 Y寸线的辐射强度仅0.00096伦琴，与国家规定 的容许标准值0.005伦琴相差甚远，一般讲对人体并无伤害，仅一张纸即能挡住射线穿 透。但工作时仍应采取防护措施，特别要防止稀土粉尘吸入人体形成内照射，为此，在 熔制和破碎稀土镁硅铁时应穿专用工作服，戴口罩，加强除尘，在熔制和破碎稀土镁硅 铁的工作场所不得进食和吸烟，工作完毕后应洗手、漱口，以除粉尘。四、熔炉一般的有色金属用炉均能用于稀土镁硅铁的熔制，目前国内焦炭炉（地坑式、回转 式）、油炉、煤气炉乃至感应炉均有使用，其中以地坑式焦炭炉和回转式油炉为多见。地坑式焦炭炉构造简单，设备投资小，但操作条件较差。回转式油炉升温快，控制方便, 劳动条件也较好，是较好的熔炉，使用已日渐增多。感应电炉升温更快、劳动条件比油 炉还好，合金质量更好，但须注意炉料顶面不要高于感应线圈，以避免结壳逃镁事故。稀土元素性