一種采用球化鐵水制備蠕墨鑄鐵的方法
【專利摘要】一種采用球化鐵水制備蠕墨鑄鐵的方法，包括以下步驟：1）配料、2）配置混合球化劑、3）球化處理、4）孕育處理、5）硫化鐵沖入量確定、6）爐前試樣和快速金相檢驗(yàn)、7）扒渣覆蓋、8）澆注。本發(fā)明，可穩(wěn)定制備出蠕化率≥85％、基體中鐵素體含量≥90％的蠕墨鑄鐵材料，耐熱溫度≥870℃。蠕鐵性能指標(biāo)為：抗拉強(qiáng)度σb≥420Mpa、硬度HB195～210、延伸率δ≥1.3％。
【專利說明】一種采用球化鐵水制備蠕墨鑄鐵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鑄鐵材料加工領(lǐng)域，具體涉及采用稀土鎂鈣與低硅鎂團(tuán)塊混合球化劑，對鐵水進(jìn)行球化處理，采用出鐵槽硅鐵合金沖入法一次孕育和澆包內(nèi)硅鋇合金沖入法二次孕育的方法，以及采用澆包內(nèi)沖入硫化鐵合金增加球化后鐵水的含硫量以達(dá)到調(diào)整鐵水中殘余稀土和殘余鎂含量的方法，用球化鐵水制備蠕墨鑄鐵。
【背景技術(shù)】
[0002]蠕墨鑄鐵不僅兼?zhèn)淞嘶诣T鐵的鑄造性能和球墨鑄鐵的高強(qiáng)度、韌性好的應(yīng)用性能，同時(shí)該材料還具備了良好的減振性、導(dǎo)熱性、耐磨性，因此，已經(jīng)成為一種新型的工程應(yīng)用材料，廣泛用于制造柴油發(fā)動機(jī)機(jī)體、缸蓋、缸套、剎車片、排氣管等零件。
[0003]球墨鑄鐵與蠕墨鑄鐵石墨的形態(tài)與鐵水中的含硫量、殘余稀土和殘余鎂含量有密切的關(guān)系。相比較，球鐵中硫含量低于蠕鐵，而殘余稀土和殘余鎂含量卻高于蠕鐵。一般而言，在這兩種鑄鐵中，硫含量越高，則殘余稀土和殘余鎂含量必然相對較低，存在相互聯(lián)系。
[0004]正是由于球鐵與蠕鐵對鐵水中硫含量、殘余稀土和殘余鎂含量的要求不同，因此，這兩種鑄鐵是分別進(jìn)行生產(chǎn)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種采用球化鐵水制備蠕墨鑄鐵的方法，實(shí)現(xiàn)球鐵與蠕鐵的同時(shí)生產(chǎn)。是采用由50%稀土鎂鈣和50%低硅鎂團(tuán)塊合金組成的混合球化劑對原鐵水進(jìn)行球化處理，以及采用硅鐵合金出鐵槽沖入法一次孕育和采用硅鋇合金澆注包內(nèi)沖入法二次孕育技術(shù)，根據(jù)球化后鐵水含硫量的檢測，在澆包內(nèi)沖入一定量的硫化鐵合金，以增加鐵水的硫含量、調(diào)整鐵水中殘余稀土和殘余鎂含量，可穩(wěn)定制備出蠕化率^ 85%的蠕墨鑄鐵材料。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的:一種采用球化鐵水制備蠕墨鑄鐵的方法，包括以下步驟:1)配料、2)配置混合球化劑、3)球化處理、4)孕育處理、5)硫化鐵沖入量確定、6)爐前試樣和快速金相檢驗(yàn)、7)扒渣覆蓋、8)澆注；其特征在于:
1)配料:以重量百分比計(jì)，球鐵鐵水化學(xué)成分:C:2.5~3.1%、S1:4.7~5.2%、Mn:0.3 ~0.5 %、Cr:0.1 ~0.3%、磷 P:≤ 0.07 %、硫 S:≤0.03 %、Mg:0.03 ~0.04%、Re:0.015~0.025%、其余為鐵；
2)配置混合球化劑:由50%稀土鎂鈣和50%低硅鎂團(tuán)塊球化劑混合配置成混合球化
劑；
其中:稀土鎂鈣成分為:Re:1.5~2.5%,Ca:3~5%、Mg:6~8%、S1:43~47%，其余為鐵；
低硅鎂團(tuán)塊球化劑成分為:Mg:6~8%、S1:≤10%、其余為鐵。
[0007]3)球化處理:將鐵水處理溫度控制在1440~1450°C，混合球化劑加入量為1.3~
1.4%，球化反應(yīng)時(shí)間控制在1.5~2分鐘；鐵水重量波動±5% ;4)孕育處理:采用硅鐵合金出鐵槽沖入法一次孕育和采用硅鋇合金澆注包內(nèi)沖入法二次孕育方法。
[0008]硅鐵合金出鐵槽沖入法為一次孕育:在球化處理后補(bǔ)加鐵水時(shí)，在出鐵槽沖入硅鐵合金進(jìn)行一次孕育，孕育劑的加入量為1.0-1.2% (按鐵水重量計(jì))，孕育劑粒度為3~7mm。
[0009]二次孕育采用澆包內(nèi)沖入法:孕育劑放在澆注包底部，當(dāng)鐵水由出鐵包轉(zhuǎn)入澆注包時(shí)將其熔化，二次孕育劑采用硅鋇合金，加入量為0.15-0.3%，孕育劑粒度為0.5~
1.5mm ；
所述的硅鋇孕育劑的成分為:Ba4-6%，Cal-2%, Si65_70%，All_2%，其余為鐵；娃鐵孕育劑的成分為:Si72-80%、Cr ( 0.5%、P^0.5%、S^0.04%、C^0.02%,其余為鐵；鐵水
重量波動±5%。
[0010]5)硫化鐵沖入量確定:鐵水球化處理后，取樣檢測鐵水中的含硫量，確定硫化鐵的沖入量。
[0011]球鐵中:0.02 ~0.03%S、0.015 ~0.025%Re殘、0.03 ~0.04%Mg殘；蠕鐵中:0.035 ~
0.045%S、0.007 ~0.01%Re 殘、0.02 ~0.03%Mga ；
當(dāng)球鐵中硫含量為0.02~0.025%時(shí)，澆包內(nèi)沖入硫化鐵0.035~0.04% ;當(dāng)硫含量為
0.026~0.035時(shí)，澆包內(nèi)沖入硫化鐵0.025~0.03%。
[0012]其中:硫化鐵為商品合金，型號為FeS2，指標(biāo):S > 48 % > Fe > 42 % > As〈 0.1 % >Pb + Zn < 0.l%,Si02 < 3%, H2O < 0.5%。
[0013]6)爐前試樣和快速金相檢驗(yàn):爐前試樣尺寸為小20mm ;在2~3分鐘快速檢驗(yàn)爐前試樣，確定螺化效果。
[0014]7)扒渣覆蓋:采用0.2%的鐵水重量的珍珠巖除渣劑進(jìn)行扒渣I~2次，用0.2~
0.3%的鐵水重量的珍珠巖保溫覆蓋劑在鐵水表面形成35~40mm厚的保溫覆蓋層，防止包內(nèi)鐵水快速降溫及球化元素的自然逸出；
8)澆注:澆注溫度1330~1340°C，球化處理后的鐵水在16~17分鐘時(shí)間內(nèi)澆注完畢。
[0015]本發(fā)明的有益效果:用由50%稀土鎂鈣和50%低硅鎂團(tuán)塊合金組成的混合球化劑對原鐵水進(jìn)行球化處理，采用硅鐵合金出鐵槽沖入法一次孕育和采用硅鋇合金澆注包內(nèi)沖入法二次孕育技術(shù)，以及根據(jù)球化后鐵水含硫量的檢測，在澆包內(nèi)沖入0.025~0.04%的硫化鐵合金，以調(diào)整鐵水的硫含量、殘余稀土和殘余鎂含量，可穩(wěn)定制備出蠕化率> 85%、基體中鐵素體含量> 90%的蠕墨鑄鐵材料，耐熱溫度> 870°C。蠕鐵性能指標(biāo)為:抗拉強(qiáng)度O b≤420Mpa、硬度HB195~210、延伸率5≤1.3%。
【具體實(shí)施方式】
[0016]一種采用球化鐵水制備蠕墨鑄鐵的方法，包括以下步驟:
1、配料:以重量百分比計(jì)，球鐵鐵水化學(xué)成分:C:2.5~3.1%、S1:4.7~5.2%、Mn:
0.3 ~0.5 %、Cr:0.1 ~0.3%、磷 P:≤ 0.07 %、硫 S:≤ 0.03 %、Mg:0.03 ~0.04%、Re:
0.015~0.025%、其余為鐵；
2、配置混合球化劑:由50%稀土鎂鈣和50%低硅鎂團(tuán)塊球化劑混合配置成混合球化劑；
其中:稀土鎂鈣(商品合金)成分為:Re:1.5~2.5%, Ca:3~5%、Mg:6~8%、Si:43~47%，其余為鐵；
低硅鎂團(tuán)塊球化劑(商品合金)成分為=Mg:6~8%、Si 10%、其余為鐵。
[0017]3、球化處理:將鐵水處理溫度控制在1440~1450°C，混合球化劑加入量為1.3~ 1.4% (按鐵水重量計(jì))，球化反應(yīng)時(shí)間控制在1.5~2分鐘；鐵水重量波動±5% ；
4、孕育處理:采用硅鐵合金出鐵槽沖入法一次孕育和采用硅鋇合金澆注包內(nèi)沖入法二次孕育方法。
[0018]硅鐵合金出鐵槽沖入法一次孕育:在球化處理后補(bǔ)加鐵水時(shí)，在出鐵槽沖入硅鐵合金進(jìn)行一次孕育，孕育劑的加入量為1.0-1.2% (按鐵水重量計(jì))，孕育劑粒度為3~7mm。
[0019]二次孕育采用澆注包內(nèi)沖入法:孕育劑放在澆注包底部，當(dāng)鐵水由出鐵包轉(zhuǎn)入澆注包時(shí)將其熔化，二次孕育劑采用硅鋇合金，加入量為0.15-0.3% (按鐵水重量計(jì))，孕育劑粒度為0.5~1.5mm;所述的硅鋇孕育劑(商品合金)的成分為:Ba4_6%，Cal-2%,Si65-70%, Al 1-2%，其余為鐵;硅鐵孕育劑(商品合金)的成分為:Si72-80%、Cr ( 0.5%、P≤0.5%、S≤0.04%、C≤0.02%,其余為鐵；鐵水重量波動±5%。
[0020]5)硫化鐵沖入量確定:鐵水球化處理后，取樣檢測鐵水中的含硫量，確定硫化鐵的沖入量。一般，球鐵中:0.02~0.03%S、0.015~0.025%Re殘、0.03~0.04%Mg殘；蠕鐵中:
0.035 ~0.045%S、0.007 ~0.01%Re殘、0.02 ~0.03%Mg殘;當(dāng)球鐵中硫含量為 0.02 ~0.025%時(shí)，澆包內(nèi)沖入硫化鐵0.035~0.04% ;當(dāng)硫含量為0.026~0.035時(shí)，澆包內(nèi)沖入硫化鐵
0.025~0.03%。其中:硫化鐵為商品合金，型號為FeS2，指標(biāo):S > 48 %、Fe > 42 %、As< 0.l%,Pb + Zn < 0.l%,Si02 < 3%, H2O < 0.5%。
[0021]6、爐前試樣和快速金相檢驗(yàn):爐前試樣尺寸為0 20mm ;在2~3分鐘快速檢驗(yàn)爐前試樣，確定螺化效果。
[0022]7、扒渣覆蓋:采用0.2%的鐵水重量的珍珠巖除渣劑進(jìn)行扒渣I~2次，用0.2~
0.3%的鐵水重量的珍珠巖保溫覆蓋劑在鐵水表面形成35~40mm厚的保溫覆蓋層，防止包內(nèi)鐵水快速降溫及球化元素的自然逸出；
8、澆注:澆注溫度1330~1340°C，球化處理后的鐵水在16~17分鐘時(shí)間內(nèi)澆注完畢。
[0023]實(shí)施例1:
工業(yè)爐爐排鑄件，正常工作溫度范圍為820~850°C。原采用RTcr耐熱鑄鐵制造，使用壽命為12個(gè)月左右。在860~880°C對比使用時(shí)，用RTcr耐熱鑄鐵制造的爐排使用壽命僅為9~10個(gè)月，而采用本發(fā)明材料制造的爐排鑄件使用壽命達(dá)到24~26個(gè)月左右。
[0024]實(shí)施例2:
鏈條爐爐排配件，正常工作溫度范圍為840~860°C。原采用RTcr耐熱鑄鐵制造，使用壽命為12~14個(gè)月。在870~900°C對比使用時(shí)，用RTcr耐熱鑄鐵制造的爐排使用壽命僅為10個(gè)月左右，而采用本發(fā)明材料制造的爐排鑄件使用壽命達(dá)到23~25個(gè)月左右。
【權(quán)利要求】
1.一種采用球化鐵水制備蠕墨鑄鐵的方法，包括以下步驟:1)配料、2)配置混合球化劑、3)球化處理、4)孕育處理、5)硫化鐵沖入量確定、6)爐前試樣和快速金相檢驗(yàn)、7)扒渣覆蓋、8)澆注；其特征在于: 1)、配料:以重量百分比計(jì)，球鐵鐵水化學(xué)成分:C:2.5~3.l%,Si:4.7~5.2%,Mn:0.3 ~0.5 %、Cr:0.1 ~0.3%、磷 P:≤0.07 %、硫 S:≤0.03 %、Mg:0.03 ~0.04%、Re:0.015~0.025%、其余為鐵； 2)、配置混合球化劑:由50%稀土鎂鈣和50%低硅鎂團(tuán)塊球化劑混合配置成混合球化劑； 其中:稀土鎂鈣成分為:Re:1.5~2.5%,Ca:3~5%、Mg:6~8%、S1:43~47%，其余為鐵； 低硅鎂團(tuán)塊球化劑成分為:Mg:6~8%、S1:≤10%、其余為鐵； 3)、球化處理:將鐵水處理溫度控制在1440~1450°C，混合球化劑加入量為1.3~1.4%，球化反應(yīng)時(shí)間控制在1.5~2分鐘；鐵水重量波動±5% ; 4)、孕育處理:采用硅鐵合金出鐵槽沖入法一次孕育和采用硅鋇合金澆注包內(nèi)沖入法二次孕育方法； 5)、硫化鐵沖入量確定:鐵水球化處理后，取樣檢測鐵水中的含硫量，確定硫化鐵的沖入量； 球鐵中:0.02 ~0.03%S、0.015 ~0.025%Re殘、0.03 ~0.04%Mg殘；蠕鐵中:0.035 ~0.045%S、0.007 ~0.01%Re 殘、0.02 ~0.03%Mga ； 當(dāng)球鐵中硫含量為0.02~0.025%時(shí)，澆包內(nèi)沖入硫化鐵0.035~0.04% ;當(dāng)硫含量為0.026~0.035時(shí)，澆包內(nèi)沖入硫化鐵0.025~0.03% ； 其中:硫化鐵為商品合金，型號為FeS2，指標(biāo):S > 48%,Fe > 42%,As < 0.l%,Pb +Zn < 0.l%,Si02 < 3%, H2O < 0.5% ； 6)、爐前試樣和快速金相檢驗(yàn):爐前試樣尺寸為020mm ;在2~3分鐘快速檢驗(yàn)爐前試樣，確定蠕化效果； 7)、扒渣覆蓋:采用0.2%的鐵水重量的珍珠巖除渣劑進(jìn)行扒渣I~2次，用0.2~0.3%的鐵水重量的珍珠巖保溫覆蓋劑在鐵水表面形成35~40mm厚的保溫覆蓋層，防止包內(nèi)鐵水快速降溫及球化元素的自然逸出； 8)、澆注:澆注溫度1330~1340°C，球化處理后的鐵水在16~17分鐘時(shí)間內(nèi)澆注完畢。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用球化鐵水制備蠕墨鑄鐵的方法，其特征在于:所述的步驟4)孕育處理中，硅鐵合金出鐵槽沖入法一次孕育是:在球化處理后補(bǔ)加鐵水時(shí)，在出鐵槽沖入硅鐵合金進(jìn)行一次孕育，孕育劑的加入量為1.0-1.2%，孕育劑粒度為3~7mm，硅鐵孕育劑的成分為:Si72-80%、Cr ≤0.5%、P≤0.5%、S≤0.04%、C≤0.02%,其余為鐵；鐵水重量波動± 5 %。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用球化鐵水制備蠕墨鑄鐵的方法，其特征在于:所述的步驟4)孕育處理中，硅鋇合金澆注包內(nèi)沖入法二次孕育是:孕育劑放在澆注包底部，當(dāng)鐵水由出鐵包轉(zhuǎn)入澆注包時(shí)將其熔化，二次孕育劑采用硅鋇合金，加入量為0.15-0.3%，孕育劑粒度為0.5~1.5mm ;硅鋇孕育劑的成分為:Ba4-6%，Cal-2%，Si65-70%，All-2%，其余為鐵。
【文檔編號】B22D1/00GK103589941SQ201310634568
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】荊澤平, 傅明喜, 張軍中, 范萃常, 荊鈺琦 申請人:丹陽市錦雄機(jī)械制造有限公司