1、CL/職業教育材料成型與控制技術專業教學資源庫球墨鑄鐵鑄件生產技術課程稀土鎂硅鐵球化劑的熔制主講：宋娟榆林職業技術學院職業教育材料成型與控制技術專業教學資源庫稀土鎂硅鐵球化劑的熔制對稀土鎂硅鐵球化劑熔制質量的基本要求是：合金成分準確均勻，斷口致密、色澤 均勻，無夾渣、氣孔。對稀土鎂硅鐵合金的金相分析和X射線晶體分析表明，合金是由FeSi, FeSi2, MgzSi 和少量的RSi2, Mg等相所組成，即鎂以MgzSi或純鎂存在，稀土元素以硅化物形式存在。一、爐料特性及選擇1.鎂鎂比重小，沸點低，熔化過程中極易氧化和蒸發燒損。鎂是稀土鎂硅鐵中的主要球 化元素，鎂的氧化、逃逸、甚至偏析都直接關系到

2、稀土鎂硅鐵的質量，因而熔制稀土鎂 硅鐵中間合金的關鍵是保證鎂最小的氧化損失和均勻地分布在中間合金中。鎂和稀土鎂硅鐵中的所有組分幾乎都不互溶， 但從Mg-Si二元相圖（圖1）可知，Mg能和Si形成化合 物MgzSi （Si36.61%,熔點 1102C），當 Si l. 34%和58%時分別能形成 Mg-Mg 2Si （熔點 6376C）和Mg2Si-Si （熔點950E）的共晶。鎂的這些化合物和共晶使得熔池中的鎂不 再以純態存在，鎂在熔池中的濃度降低，鎂的氧化燒損隨之減小。由于鎂易熔，因而可選擇較大的塊度，一般可取 50 x 50X 100m的鎂塊。在混合裝料 中，為使鎂和其它爐料均勻混和，鎂

3、取較小的尺寸（30 x 30 x 30mjm。鎂錠表面有封臘 時，使用前應去除。2.稀土硅鐵稀土硅鐵的主要成分為：RxOy17%37%, Si35%46%, Mn 5%8%, Ca5%8%, Ti 6%; Fe余量，見表1,比重4.574.8,熔點10821089C。稀土硅鐵中的Si和主要稀土 元素Ce, La, Pr等都能和鎂形成化合物并組成共晶(MgLaLa695 C； MgCeCe688C； MgPrPr752C)，因而有助于減少鎂的燒損。和鎂相比，稀土硅鐵較難熔化，故塊度不 宜過大，一般情況下應小于25X 25X 25mm潮解粉化的稀土硅鐵不應使用。表1我國生產的稀土硅鐵合金牌號和成份

4、產品牌號化學成分(%)名稱代號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.硅鐵硅鐵含Si45%75%時比重2.84.2,熔點12081308C，但在液態鎂存在的情況下，硅與鎂形成化合物并組成低熔點的共晶，因而硅鐵使用量越多，合金熔制越方便。在熔 制稀土鎂硅鐵時，Si75硅鐵比Si45硅鐵易熔得多，因此，盡管 Si45硅鐵可能帶

5、入較多 的鐵而提高合金比重，但仍應盡量采用Si75硅鐵。通常硅鐵的塊度應小于25X 25X 25mm 用于坩堝表面覆蓋的硅鐵粒度則小于 10mm。4回爐鐵回爐鐵熔點高，比重大，不與其它爐料互溶，因而在合金熔制過程中易沉底，結塊， 使合金熔化時間延長，鎂蒸發燒損增大，回爐鐵用量越多，合金熔制越困難。為便于回 爐鐵的熔化，可采用粗大的球墨鑄鐵切屑。用塊狀鐵料時塊度應小于5X 25X 25mm鐵料應表面潔凈，無油污及嚴重銹蝕。5.錳鐵錳鐵含Mn65%時比重6.87.0,熔點12501285C，雖然錳鐵熔點比硅鐵高不多， 但由于錳除溶解于鐵外和中間合金的其它組元都既不互溶，也不形成低熔點的共晶物， 因

6、而錳鐵也是稀土鎂硅鐵中最難熔的組元之一。錳鐵比重大，易積沉在坩堝底部，故加 入的錳鐵粒度要細，以小于10mm為宜，熔制含錳鐵的中間合金時應充分攪拌。二、裝料1裝料方式鑒于稀土鎂硅鐵各組元間熔點、比重相差懸殊，特別是鎂在熔化過程中總是最先熔 化并上浮至爐料頂面燒損。當爐料頂面結成“硬殼”，鎂液不能溢出時，隨著溫度上升, 鎂蒸汽壓便不斷增高，直至壓力超過表層“硬殼”的強度，鎂噴發而出，形成“逃鎂” 事故。正確的裝料方式對獲得優質稀土鎂硅鐵有重要意義。鎂能和硅鐵中硅以及稀土硅鐵中的主要稀土元素在低于鎂沸點時就形成化合物或 共晶，從而降低了熔池中的鎂濃度，鎂蒸汽壓相應減小，鎂過熱噴發的可能亦大為減小。

7、 裝料時應該充分利用這一特性，在鎂塊周圍安放硅鐵或稀土硅鐵，合金熔制時，鎂首先 熔化并“浸泡”硅鐵和稀土硅鐵，很快便與之形成熔體，并靠這種熔體繼續浸泡其它爐 料，從而大大加速高熔點爐料的熔化。注意：不應該將錳鐵和鐵塊裝在爐底或使之包裹鎂塊，而易氧化的鎂塊和稀土硅鐵 也不應裸露在爐料頂面直接與空氣接觸。兩種裝料方式分別是：（1）分層裝料。各爐料依次分別裝入熔爐，將鎂塊放置在稀土硅鐵與硅鐵之間， 爐料的典型排列如圖2所示。(a)O硅鐵 鐵塊|_鎂塊（尸一稀土硅鐵圖2分層裝料（2）混合裝料。留一部分硅鐵作表面覆蓋，將各爐料均勻混和后裝入熔爐（圖3）也有混合裝料中鎂仍集中安放的，如圖 4所示。Vo(b

8、)O硅鐵鐵塊 匚二I鎂塊稀土硅鐵圖3混合裝料O-硅鐵 口_鎂塊 -鐵塊o稀土硅鐵圖4鎂塊集中堆放的混合裝料由于硅鐵強烈的還原作用和在熔化稀土鎂合金時有阻止鎂液上浮噴濺的良好作用， 因此不論在分層裝料或混合裝料中，都將一部分硅鐵用于覆蓋。2.裝料特點（1）分層裝料，適合于爐料中高熔點組元較少，特別是不用鐵塊和錳鐵時。和混 合裝料相比，由于分層裝料時鎂塊集中，能較快形成熔池“浸泡”其它爐料，故熔化速 度較快，但也由于鎂集中，操作不慎時容易發生逃鎂事故。（2）混合裝料，適用于爐料中高熔點組元較多時，這種裝料方式，高熔點組元得 到分散，使并塊、“結死”的可能大為減小，此外，鎂成小塊均勻分布于整個熔爐，

9、在 熔爐各個區域同時熔化，鎂不致大量噴發。混合裝料的熔化速度略低于分層裝料，但較 安全可靠，裝料簡便。三、稀土鎂硅鐵的熔化1. 熔化操作稀土鎂硅鐵的熔化應均勻而快速地升溫，要盡量縮短熔化時間，以減少鎂燒損。升 溫開始后即應注意搗動爐料頂面，使爐料頂面隨爐溫升高，特別是鎂熔化造成的爐料間 隙減小而下沉，要嚴防爐料“搭棚”和頂面結殼。熔化過程中有鎂光竄出時，甩鋼釬挪 動周圍硅鐵來堵塞即可。當合金表面的覆蓋硅鐵呈亮紅色并開始粘附鋼釬，表明已達熔 化溫度，此時應立即大力攪拌，使合金成分均勻。若攪拌后合金尚很粘稠，還不能出爐， 則可在表面覆蓋少量硅鐵繼續升溫。由于合金熔化過程中的鎂燒損隨過熱度增加而加

10、大，故合金出爐溫度不必太高，一般呈糊狀能傾出（約1250C）即可出爐。用于冷卻稀土鎂硅鐵的錠模應有較大的激冷作用，這樣既可減少鎂燒損，又有助于 抑制偏析，通常錠模壁厚和錠塊厚度比應不小于1:1。錠模連續使用時應強制冷卻。熔化第一爐合金前應將坩堝預熱至亮紅色再裝入爐料。連續熔化時應注意出爐后鏟 凈粘附在坩堝壁上的殘余合金，否則會因降低導熱性而影響下一爐的升溫速度。合金澆入錠模后，表面用鐵榔頭稍加緊實可提高致密度。2. 熔制中的防護稀土硅鐵內含有少量的天然放射性元素（Th約0.4%和U極微量），射線濃度為（0.267 2.612） X 0居里/L （國家規定的允許值為I X 101居里/L ），射

11、線的輻射強度為0.000560.0032倫琴。熔成稀土鎂硅鐵后 Y寸線的輻射強度僅0.00096倫琴，與國家規定 的容許標準值0.005倫琴相差甚遠，一般講對人體并無傷害，僅一張紙即能擋住射線穿 透。但工作時仍應采取防護措施，特別要防止稀土粉塵吸入人體形成內照射，為此，在 熔制和破碎稀土鎂硅鐵時應穿專用工作服，戴口罩，加強除塵，在熔制和破碎稀土鎂硅 鐵的工作場所不得進食和吸煙，工作完畢后應洗手、漱口，以除粉塵。四、熔爐一般的有色金屬用爐均能用于稀土鎂硅鐵的熔制，目前國內焦炭爐（地坑式、回轉 式）、油爐、煤氣爐乃至感應爐均有使用，其中以地坑式焦炭爐和回轉式油爐為多見。地坑式焦炭爐構造簡單，設備投資小，但操作條件較差。回轉式油爐升溫快，控制方便, 勞動條件也較好，是較好的熔爐，使用已日漸增多。感應電爐升溫更快、勞動條件比油 爐還好，合金質量更好，但須注意爐料頂面不要高于感應線圈，以避免結殼逃鎂事故。稀土元素性