一種高強(qiáng)度合金灰鑄鐵液壓閥體件生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及灰鑄鐵熔煉工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度合金灰鑄鐵液壓閥體 件生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 灰鑄鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵，因斷裂時(shí)斷口呈暗灰色，故稱為灰鑄鐵。要成分 是鐵、碳、硅、錳、硫、磷，是應(yīng)用最廣的鑄鐵，其產(chǎn)量占鑄鐵總產(chǎn)量80%以上?；诣T鐵分為鐵 素體基體灰鑄鐵、珠光體一鐵素體基體灰鑄鐵、珠光體基體灰鑄鐵，可根據(jù)鑄件使用方向的 不同采用不同的灰鑄鐵，滿足使用的要求，一般在液壓件使用時(shí)需要用到珠光體基體灰鑄 鐵。
[0003] 液壓件取樣部位接近鑄件實(shí)心部位中部，多次取樣發(fā)現(xiàn)該處存在硬度低、冒口頸 縮松、石墨長(zhǎng)度超標(biāo)等問(wèn)題。經(jīng)分析該部位熱節(jié)區(qū)域大，同時(shí)有冒口補(bǔ)縮，使得該部位熱量 過(guò)于聚集鐵水長(zhǎng)期保溫是導(dǎo)致鑄件晶粒粗大、石墨長(zhǎng)度超標(biāo)、硬度偏低的根本原因。由于模 具工藝已經(jīng)確定，不能大范圍更改因此只能通過(guò)生產(chǎn)工藝控制來(lái)解決以上問(wèn)題。一般電爐 生產(chǎn)灰鑄鐵采用生鐵+回爐料+少量廢鋼的熔煉方式，回爐料比例較大，優(yōu)質(zhì)生鐵價(jià)格相對(duì) 高昂，但是生產(chǎn)出的灰鐵片狀石墨形態(tài)不太穩(wěn)定，厚大件芯部強(qiáng)度很難達(dá)到要求。
[0004] 申請(qǐng)?zhí)枮?01310100239. 1的發(fā)明公開(kāi)了一種適用于超高強(qiáng)度灰鑄鐵的熔煉工 藝，使提高灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度。該熔煉工藝包括步驟1，在爐底加回爐料作為啟熔，然后再加廢 鋼和熔點(diǎn)高的增碳劑、增硅材料，增碳劑、增硅材料和廢鋼要交替加入爐內(nèi)，便于碳C元素 擴(kuò)散，待所有爐料熔清后，再加入易燒損的用于增加合金元素錳、鉻、銅、硫的材料；步驟2， 熔煉溫度控制在1550-1580°C范圍內(nèi)，使其熔煉溫度超過(guò)鐵液的過(guò)熱溫度，并保溫3-5分 鐘，以使鐵液在尚溫下以消除爐料的遺傳性、細(xì)化晶粒、細(xì)化石墨和提尚鐵液的純凈度；步 驟3,出鐵溫度控制在1460-1480°C范圍內(nèi)，應(yīng)伴隨出鐵加入孕育劑；以及步驟4,澆注溫度 控制在1360-1380°C范圍內(nèi)。該灰鑄鐵滿足了液壓件的硬度要求，但是生產(chǎn)過(guò)程添加?xùn)|西較 多，造價(jià)高昂，生產(chǎn)難度較大。
[0005] 申請(qǐng)?zhí)枮?01310722643. 2的發(fā)明公開(kāi)一種鑄態(tài)高強(qiáng)度灰鑄鐵的生產(chǎn)方法。其 生產(chǎn)過(guò)程為：依次將回爐鐵、廢鋼、錳鐵、增碳劑、鉻鐵、硅鐵、增硫劑、銻塊加入中頻感應(yīng)電 爐；當(dāng)所有爐料熔化后，扒渣并檢驗(yàn)原鐵水成分，若成分合格，直接將爐內(nèi)鐵水升溫后靜置 ;若成分不合格，則調(diào)整成分至合格，再升溫靜置；當(dāng)鐵液溫度降到1440Γ~1460°C時(shí)出 鐵至放有硅鋇孕育劑的澆包；澆包內(nèi)孕育后，扒渣準(zhǔn)備澆注；控制澆注溫度為13KTC~ 1330Γ ;形成最終鑄件。在熔煉過(guò)程中引入錳、鉻和銻合金，促進(jìn)珠光體的形成和細(xì)化；加 入的增硫劑能改善石墨形態(tài)。鑄件試塊的強(qiáng)度穩(wěn)定在350MPa以上，化學(xué)成分為C :2. 80% ~2. 95%、Si :1.70% ~1.80%、Mn :0. 80% ~I. 10%、S :0. 065% ~0. 080%、P :0. 030% ~ 0. 045%、Cr :0. 250%~0. 530%、Sb :微量、余量主要是鐵Fe。該發(fā)明的灰鑄鐵造價(jià)一般，強(qiáng) 度較高，但是其硬度仍然滿足不了液壓件的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種高強(qiáng)度合金灰鑄鐵液壓閥 體件生產(chǎn)工藝。
[0007] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為： 一種高強(qiáng)度合金灰鑄鐵液壓閥體件生產(chǎn)工藝，其生產(chǎn)過(guò)程為： 1) 將廢鋼、生鐵、回爐料、增碳劑加入中頻感應(yīng)電爐內(nèi)，打開(kāi)電爐進(jìn)行熔煉； 2) 待爐內(nèi)的材料熔清后加入合金顆粒并將溫度控制在1560-1600°C范圍內(nèi)繼續(xù)加熱 4-8分鐘，所述合金顆粒包括銅、鉻和錫三種元素； 3 )通過(guò)取樣勺從電爐中取得鐵水，并通過(guò)金屬元素分析儀對(duì)鐵水內(nèi)的各個(gè)元素含量進(jìn) 行檢測(cè)，若成分不合格保持加熱并加入缺少的元素進(jìn)行調(diào)節(jié)，若成分合格則將鐵水靜置等 待降溫； 4) 待鐵水溫度降低后進(jìn)行扒渣、澆注，保持澆注溫度在1320-1360°C范圍內(nèi)，將鐵水澆 注至液壓閥體件型腔內(nèi)； 5) 形成最終鑄件，其成分及各成分的重量百分比如下：銅0. 3-0. 4% ;鉻0. 15-0. 2% ;錫 0· 03-0. 04% ;碳 2. 4-3. 7% ;硅 0· 04-0. 06% ;錳 0· 2-0. 3% ;硫 0· 06-0. 1% ;磷 0· 007-0. 01% ;余 量為鐵。
[0008] 進(jìn)一步的，熔煉過(guò)程中加入的成分及各成分的重量百分比如下：廢鋼：50-70% ;生 鐵 10-20% ;回爐料 10-30% ;增碳劑 2. 5-3. 6% ;銅(λ 3-0. 4% ;鉻(λ 15-0. 2% ;錫(λ 03-0. 04%。
[0009] 進(jìn)一步的，所述成分合格指銅、鉻、錫、碳的成分及各成分的重量百分比如下：銅 0· 3-0. 4% ;鉻 0· 15-0. 2% ;錫 0· 03-0. 04% ;碳 2. 4-3. 7%。
[0010] 進(jìn)一步的，所述廢鋼、生鐵、回爐料和增碳劑交替放入中頻感應(yīng)電爐內(nèi)。
[0011] 進(jìn)一步的，所述合金顆粒的粒度為6-35目。
[0012] 進(jìn)一步的，所述增碳劑使用含碳量在90%_99%、硫含量在0. 01%-0. 05%的優(yōu)質(zhì)增碳 劑。
[0013] 進(jìn)一步的，所述增碳劑的粒度為5-70目。
[0014] 進(jìn)一步的，所述廢鋼采用含碳量在0. 17%_0. 22%之間的A3碳素結(jié)構(gòu)鋼。
[0015] 本發(fā)明采用的廢鋼數(shù)量較多，降低了優(yōu)質(zhì)生鐵的使用量，在材料選擇上降低了灰 鑄鐵的成本，適宜大規(guī)模的生產(chǎn)。材料的熔煉采用中頻感應(yīng)電爐，是一種將三相工頻交流 電，整流后變成直流電，再把直流電變?yōu)榭烧{(diào)節(jié)的電流，供給由電容和感應(yīng)線圈里流過(guò)的交 變電流，在感應(yīng)圈中產(chǎn)生高密度的磁力線，并切割感應(yīng)圈里盛放的金屬材料，在金屬材料中 產(chǎn)生很大的渦流，金屬自身的自由電子在有電阻的金屬體里流動(dòng)要產(chǎn)生熱量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì) 各個(gè)材料的熔煉，在生產(chǎn)過(guò)程中升溫較快各個(gè)成分均勻，并且能夠?qū)θ蹮挼臏囟冗M(jìn)行很好 的控制。加入的廢鋼、生鐵、回爐料和增碳劑熔清之后加入合金顆粒，四種基本材料的加入 采用交替放入，便于碳元素?cái)U(kuò)散以及各個(gè)成分的均勻分散，廢鋼內(nèi)含有其他的微量元素，生 鐵中也含有其他的微量元素，主要包括碳、硅、錳、磷、硫等，也是灰鑄鐵中必不可少的元素， 而生鐵使用數(shù)量的減少，降低了液壓閥體件的生產(chǎn)成本，合金顆粒在鐵水中加入Cu、Cr、Sn 微量元素，可以增加珠光體含量、細(xì)化石墨，有效解決液壓件厚大斷面硬度低、珠光體含量 低的問(wèn)題，提高液壓閥體件抗拉強(qiáng)度和鑄件硬度，且增碳劑的合理使用使得灰鑄鐵的碳含 量合理的增加，解決了碳量過(guò)低使鑄件得不到足夠的石墨化膨脹補(bǔ)縮所出現(xiàn)的微觀縮孔問(wèn) 題，使得閥體件鑄造過(guò)程中鑄件晶粒細(xì)小、石墨長(zhǎng)度合適、硬度大大增加，滿足液壓件的使 用要求，合金顆粒的粒度為6-35目，即0. 5-3. 3mm之間，該范圍內(nèi)的合金顆粒利于在鐵水中 分散開(kāi)來(lái)，溶化后與鐵水均勻混合，提高熔煉的質(zhì)量。
[0016] 金屬元素分析儀可檢測(cè)普碳鋼、低合金鋼、高合金鋼、生鑄鐵、球鐵、合金鑄鐵等多 種材料中的猛、銅、鎳、絡(luò)、鉬、稀土、鎂、鈦、鋅、錯(cuò)、鐵等多種元素，共五個(gè)大通道，每個(gè)通道 各有三十個(gè)小通道(可儲(chǔ)存30條工作曲線)，原則上共可檢測(cè)150個(gè)元素，能滿足對(duì)灰鑄鐵 的各個(gè)元素的檢測(cè)，可打印出結(jié)果供生產(chǎn)人員參考是否合格，并對(duì)鐵水的元素含量進(jìn)行及 時(shí)的調(diào)整。
[0017] 熔煉的溫度保持1560_1600°C范圍內(nèi)，因?yàn)椴牧现屑尤肓?A3鋼，對(duì)熔煉的溫度 要求較高，可以對(duì)其中的材料更好的融化，能夠讓各個(gè)元素分散開(kāi)來(lái)。澆注的溫度保持在 1320-1360°C范圍內(nèi)，利于鐵水在型腔內(nèi)的流通，提高鑄件的質(zhì)量。增碳劑使用含碳量在 90%-99%之間、硫含量在0. 01%-0. 05%的優(yōu)質(zhì)增碳劑，可以減少其它的元素對(duì)灰鑄鐵性能的 影響，僅僅需要碳元素來(lái)提高灰鑄鐵中的含碳量，其增碳劑的粒度為5-70目，即0. 21-4mm， 在這個(gè)區(qū)間內(nèi)容易被鐵水吸收，且能夠在鐵水中分散開(kāi)來(lái)，防止顆粒較細(xì)容易燒損以及以 及顆粒較大不容易被鐵水吸收，添加使用的效果最好。
[0018] 本發(fā)明通過(guò)加入全新的合金可以增加珠光體含量、細(xì)化石墨，有效解決液壓件厚 大斷面硬度低、珠光體含量低的問(wèn)題，提高液壓閥體件抗拉強(qiáng)度和鑄件硬度，且增碳劑的合 理使用使得灰鑄鐵的碳含量合理的增加，解決了碳量過(guò)低使鑄件得不到足夠的石墨化膨脹 補(bǔ)縮所出現(xiàn)的微觀縮孔問(wèn)題，因?yàn)樯F的少量使用，在鑄造成本大大降低的情況下使得液 壓閥體件生產(chǎn)合格率大大增加，滿足廠商的要求。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面通過(guò)實(shí)施例一至實(shí)施例八對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020] 實(shí)施例一 本實(shí)施例提供了一種高強(qiáng)度合金灰鑄鐵液壓閥體件生產(chǎn)工藝，其生產(chǎn)過(guò)程為： 1) 將廢鋼、生鐵、回爐料、增碳