一種制備蠕墨鑄鐵材料的工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備蠕墨鑄鐵材料的工藝方法，首先，熔煉生鐵至熔融狀態(tài)，再加入回爐料、廢鋼，將鐵水中的各組分調(diào)整至目標(biāo)范圍，然后將球化劑稀土硅鐵鎂合金均勻鋪在已預(yù)熱的鐵水球化包底部的一側(cè)坑內(nèi)，再將稀土硅鐵均勻鋪在球化劑稀土硅鐵鎂合金上面，將鐵水升溫至1430℃～1460℃后，從鐵水球化包的另一側(cè)沖入鐵水至規(guī)定的鐵水量，待鐵水球化包內(nèi)的鐵水在球化劑稀土硅鐵鎂合金的作用下起爆后，快速均勻加入孕育劑75SiFe，攪拌扒渣。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，步驟易于操作，能獲得不同壁厚鑄件的蠕化率穩(wěn)定在80%以上的蠕墨鑄鐵，制備得到的蠕墨鑄鐵能夠廣泛用于汽車、船用發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸缸體、缸蓋、飛輪，能降低生產(chǎn)成本，提高配件性能，提高燃料利用率。
【專利說(shuō)明】
一種制備蠕墨鑄鐵材料的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種制備蠕墨鑄鐵材料的工藝方法，屬于鑄鐵工藝的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 蠕墨鑄鐵作為一種新型鑄鐵材料，兼有球墨鑄鐵和灰鑄鐵的性能，以及良好的熱 疲勞性能，在汽車、船用發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、排氣管、制動(dòng)盤、制動(dòng)鼓、飛輪等方面的應(yīng)用取得 了良好的效果。傳統(tǒng)的蠕墨鑄鐵的蠕化處理工藝使用的通常是含鎂的蠕化劑進(jìn)行蠕化處 理。其蠕化質(zhì)量受制于蠕化劑質(zhì)量，常常因?yàn)椴少?gòu)的蠕化劑存在質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致蠕化率低或 不蠕化，給生產(chǎn)造成一定的損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)蠕墨鑄鐵制備過(guò)程易產(chǎn)生蠕化率低或不儒化影響 質(zhì)量的問(wèn)題，提供了一種制備方法簡(jiǎn)單，步驟易于操作的制備蠕墨鑄鐵材料的工藝方法。
[0004] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種制備蠕墨鑄鐵材料的工藝方法，步驟如下：
[0005] (1)按重量百分?jǐn)?shù)取60~80%的生鐵、10~20%的回爐料和10~30%廢鋼為原料；
[0006] (2)采用中頻電爐對(duì)原料進(jìn)行熔煉，首先加入生鐵熔煉至熔融狀態(tài)，然后依次加入 回爐料、廢鋼，中頻電爐升溫至1400~1450°C，制成鐵水；
[0007] (3)使用直讀光譜分析儀器檢測(cè)步驟(2)中鐵水的化學(xué)成分含量，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果加 入增碳劑、合金來(lái)調(diào)整化學(xué)成分含量至目標(biāo)范圍，目標(biāo)范圍按質(zhì)量百分比計(jì)為:C為3.60~ 3.90%，Si為1.00~1.20%，Mn為彡0.50%，P為彡0.10%，S為彡0.020% ;
[0008] (4)根據(jù)鐵水中的硫含量，準(zhǔn)確稱量為鐵水質(zhì)量0.15~0.25%的球化劑稀土硅鐵 鎂合金和0.35~0.45 %的稀土硅鐵合金，采用中頻電爐中的鐵水沖入球化包對(duì)球化包進(jìn)行 預(yù)熱；
[0009] (5)將稱量好的球化劑稀土硅鐵鎂合金均勻鋪在已預(yù)熱的鐵水球化包底部的一側(cè) 坑內(nèi)，再將稱好的稀土硅鐵均勻鋪在球化劑稀土硅鐵鎂合金上面；
[0010] (6)將鐵水升溫至1430°C~1460°C，將鐵水從鐵水球化包的另一側(cè)沖入坑內(nèi)；
[0011] (7)待鐵水球化包內(nèi)的鐵水在球化劑稀土硅鐵鎂合金的作用下起爆后，快速加入 孕育劑75SiFe并保證在球化劑稀土硅鐵鎂合金爆發(fā)結(jié)束前加完，孕育劑75SiFe的加入量為 鐵水質(zhì)量的1.6~1.8%;
[0012] (8)攪拌扒渣，澆注三角試塊檢測(cè)蠕化情況，若試塊偏球狀，加入鐵水進(jìn)行調(diào)整，若 試塊偏片狀，則加入稀土硅鐵合金進(jìn)行調(diào)整，測(cè)鐵水溫度，澆注試塊，并準(zhǔn)備澆注鑄件。
[0013] 進(jìn)一步的，所述步驟(4)中的球化劑稀土硅鐵鎂合金中稀土的質(zhì)量百分含量為0.8 ~1.6%，Mg的質(zhì)量百分含量為7.0~9.0%，Si的質(zhì)量百分含量為40.0~44.0%，Ba的質(zhì)量 百分含量為〇. 5~2.0%，Ca的質(zhì)量百分含量為1.5~2.5%，其余為鐵。
[0014]進(jìn)一步的，所述步驟(4)中的稀土硅鐵中稀土的質(zhì)量百分含量為27.0~30.0%，Si 的質(zhì)量百分含量為<42.0%，Mn的質(zhì)量百分含量為<2.0%，Ca的質(zhì)量百分含量為<5.0%， Ti的質(zhì)量百分含量為<2.0%，其余為鐵。
[0015] 進(jìn)一步的，所述孕育劑75SiFe中Si的質(zhì)量百分含量為72.0~80.0%，Mn的質(zhì)量百 分含量為<0.5%，A1的質(zhì)量百分含量為<1.5%，Ca的質(zhì)量百分含量為<1.0%，其余為鐵。
[0016] 進(jìn)一步的，所述步驟(8)中試塊的各組分化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為:C為3.60~ 3.90%，SiS2.40%~3.00%，MnS<0.50%，PS<0.10%，SS<0.015%，ReS0.03%~ 0.08%，其余為鐵。
[0017] 本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，步驟易于操作，能獲得不同壁厚鑄件的蠕化率穩(wěn)定在80% 以上的蠕墨鑄鐵，制備得到的蠕墨鑄鐵能夠廣泛用于汽車、船用發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸缸體、缸蓋、飛 輪，能降低高性能汽車、船用發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)成本，提高其配件性能，提高燃料利用率，節(jié)約能 源。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0019] 實(shí)施例一：
[0020] 澆注蠕墨鑄鐵的牌號(hào)是1?1^300(貝八4403-1999)，步驟如下：
[0021] (1)取沙河Q10生鐵3000kg，回爐料500kg和廢鋼1500kg為原料；
[0022] (2)采用5噸中頻感應(yīng)電爐熔煉原料，首先加入沙河Q10生鐵至熔融狀態(tài)后，再依次 加入回爐料和廢鋼，中頻感應(yīng)電爐升溫至1400 °C ;
[0023] (3)采用德國(guó)SPECTR0直讀光譜分析儀器檢測(cè)鐵水的化學(xué)成分，其成分為：C為 3.71 %，Si為1.17 %，Mn為0.18%，P為0.044%，S為0.023 %。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果加入10kg錳鐵合 金來(lái)調(diào)整錳的含量。
[0024] (4)準(zhǔn)備處理3噸鐵水，選取3噸鐵水球化包進(jìn)行預(yù)熱，同時(shí)稱量需處理的鐵水質(zhì)量 0.15 %的球化劑稀土硅鐵鎂合金4.5kg和0.35 %的稀土硅鐵10.5kg;
[0025] (5)將稱好的球化劑稀土硅鐵鎂合金4.5kg均勻鋪在已預(yù)熱的3噸鐵水球化包底部 的一側(cè)坑內(nèi)，再將稱好的稀土娃鐵10.5kg均勾鋪在球化劑稀土娃鐵鎂合金上面；
[0026] (6)將鐵水升溫至1460°C出爐，從3噸鐵水球化包的另一側(cè)沖入鐵水至規(guī)定的鐵水 量；
[0027] (7)待3噸鐵水球化包內(nèi)的鐵水在球化劑稀土硅鐵鎂合金的作用下起爆后，快速均 勻加入處理鐵水質(zhì)量的1.8%75SiFe孕育劑54kg。
[0028] (8)攪拌扒渣，澆注三角試塊檢測(cè)蠕化良好，澆注試塊，測(cè)鐵水溫度1365°C，澆注飛 輪鑄件。
[0029] (9)將試塊和飛輪同爐560 °C熱處理保溫3小時(shí)。
[0030] (10)試塊檢測(cè)。
[0031 ]經(jīng)檢測(cè)，該蠕墨鑄鐵中包含如下質(zhì)量百分含量的各組份:C含量為3.71 %，Si含量 為2.73%，Mn含量為0.29%，P含量0.043%，S含量0.011 %，Re為0.043%。性能測(cè)試結(jié)果如 表1所示。
[0032] 實(shí)施例二：
[0033] 澆注蠕墨鑄鐵的牌號(hào)是1?1^300(貝八4403-1999)，步驟如下：
[0034] (1)取沙河Q10生鐵3500kg，回爐料750kg和廢鋼750kg為原料；
[0035] (2)采用5噸中頻感應(yīng)電爐熔煉原料，首先加入沙河Q10生鐵至熔融狀態(tài)后，再依次 加入回爐料和廢鋼，中頻感應(yīng)電爐升溫至1400 °C ;
[0036] (3)采用德國(guó)SPECTR0直讀光譜分析儀器檢測(cè)鐵水的化學(xué)成分含量后，根據(jù)檢測(cè)結(jié) 果加入增碳劑、合金來(lái)調(diào)整化學(xué)成分含量
[0037]將鐵水中各成份的含量調(diào)整為按質(zhì)量百分比計(jì)：C為3.75%，Si為1.10%，Mn為 0.30%，P是0.040%，S是0.015%。
[0038] (4)準(zhǔn)備處理3噸鐵水，選取3噸鐵水球化包進(jìn)行預(yù)熱，同時(shí)稱量需處理的鐵水質(zhì)量 0.20 %的球化劑稀土娃鐵鎂合金6kg和0.40 %的稀土娃鐵合金12kg;
[0039] (5)將稱好的球化劑稀土硅鐵鎂合金6kg均勻鋪在已預(yù)熱的3噸鐵水球化包底部的 一側(cè)坑內(nèi)，再將稱好的稀土硅鐵12kg均勻鋪在球化劑稀土硅鐵鎂合金上面；
[0040] (6)將鐵水升溫至1450°C出爐，從3噸鐵水球化包的另一側(cè)沖入鐵水至規(guī)定的鐵水 量；
[0041 ] (7)待3噸鐵水球化包內(nèi)的鐵水在球化劑稀土硅鐵鎂合金的作用下起爆后，快速均 勻加入處理鐵水質(zhì)量的1.7%75SiFe孕育劑51kg。
[0042] (8)攪拌扒渣，澆注三角試塊檢測(cè)蠕化良好，澆注試塊，測(cè)鐵水溫度1362 °C，澆注飛 輪鑄件。
[0043] (9)將試塊和飛輪同爐560 °C熱處理保溫3小時(shí)。
[0044] (10)試塊檢測(cè)。
[0045] 經(jīng)檢測(cè)，該蠕墨鑄鐵中包含如下質(zhì)量百分含量的各組份:C含量為3.74%，Si含量 為2.68 %，Mn含量為0.25 %，P含量0.045 %，S含量0.009 %，Re為0.045 %。試塊檢測(cè)到的各 項(xiàng)性能數(shù)據(jù)如表1所示。
[0046] 試塊檢測(cè)到的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)如表1所示。
[0047] 實(shí)施例三：
[0048] 澆注蠕墨鑄鐵的牌號(hào)是1?1^300(貝八4403-1999)，步驟如下：
[0049] (1)取沙河Q10生鐵4000kg，回爐料500kg和廢鋼500kg為原料；
[0050] (2)采用5噸中頻感應(yīng)電爐熔煉原料，首先加入沙河Q10生鐵至熔融狀態(tài)后，再依次 加入回爐料和廢鋼，中頻感應(yīng)電爐升溫至1400 °C ;
[0051 ] (3)采用德國(guó)SPECTR0直讀光譜分析儀器檢測(cè)鐵水的化學(xué)成分，其成分為：C為 3·81 %，Si為0·96%，Mn為0· 14%，P為0·046%，S為0·024%。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果加入 10kg75硅 鐵、10kg猛鐵來(lái)調(diào)整猛的含量。
[0052] (4)準(zhǔn)備處理3噸鐵水，選取3噸鐵水球化包進(jìn)行預(yù)熱，同時(shí)稱量需處理的鐵水質(zhì)量 0.25 %的球化劑稀土硅鐵鎂合金7.5kg和0.45 %的稀土硅鐵13.5kg;
[0053] (5)將稱好的球化劑稀土硅鐵鎂合金7.5kg均勻鋪在已預(yù)熱的3噸鐵水球化包底部 的一側(cè)坑內(nèi)，再將稱好的稀土娃鐵13.5kg均勾鋪在球化劑稀土娃鐵鎂合金上面；
[0054] (6)將鐵水升溫至1430°C出爐，從3噸鐵水球化包的另一側(cè)沖入鐵水至規(guī)定的鐵水 量；
[0055] (7)待3噸鐵水球化包內(nèi)的鐵水在球化劑稀土硅鐵鎂合金的作用下起爆后，快速均 勻加入處理鐵水質(zhì)量的1.6%75SiFe孕育劑48kg。
[0056] (8)攪拌扒渣，澆注三角試塊檢測(cè)蠕化良好，澆注試塊，測(cè)鐵水溫度1355°C，澆注飛 輪鑄件。
[0057] (9)將試塊和飛輪同爐560°C熱處理保溫3小時(shí)。
[0058] (10)試塊檢測(cè)。
[0059] 經(jīng)檢測(cè)，該蠕墨鑄鐵中包含如下質(zhì)量百分含量的各組份:C含量為3.79%，Si含量 為2.53%，Mn含量為0.26%，P含量0.046%，S含量0.008%，Re為0.053%。性能測(cè)試結(jié)果如 表1所示。
[0060] 表 1
[0061]
[0062]由表1可知，采用本發(fā)明的工藝方法實(shí)施例一、實(shí)施例二和實(shí)施例三制備得到的蠕 墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度達(dá)到421MPa，屈服強(qiáng)度最高為333MPa，且三個(gè)實(shí)施例制備得到的蠕墨鑄 鐵的延伸率和蠕化率都達(dá)到了 RuT300標(biāo)準(zhǔn)值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種制備懦墨鑄鐵材料的工藝方法，其特征在于:步驟如下： (1) 按重量百分?jǐn)?shù)取60~80%的生鐵、10~20%的回爐料和10~30%廢鋼為原料； (2) 采用中頻電爐對(duì)原料進(jìn)行熔煉，首先加入生鐵熔煉至熔融狀態(tài)，然后依次加入回爐 料、廢鋼，中頻電爐升溫至1400~1450°C，制成鐵水； (3) 使用直讀光譜分析儀器檢測(cè)步驟(2)中鐵水的化學(xué)成分含量，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果加入增 碳劑、合金來(lái)調(diào)整化學(xué)成分含量至目標(biāo)范圍，目標(biāo)范圍按質(zhì)量百分比計(jì)為：C為3.60~ 3.90%，Si 為1.00~1·20%，Μη 為彡0.50%，P為彡0.10%，S為彡0.020%; (4) 根據(jù)鐵水中的硫含量，準(zhǔn)確稱量為鐵水質(zhì)量0.15~0.25%的球化劑稀土硅鐵鎂合金 和0.35~0.45%的稀土硅鐵合金，采用中頻電爐中的鐵水沖入球化包對(duì)球化包進(jìn)行預(yù)熱； (5) 將稱量好的球化劑稀土硅鐵鎂合金均勻鋪在已預(yù)熱的鐵水球化包底部的一側(cè)坑 內(nèi)，再將稱好的稀土硅鐵均勻鋪在球化劑稀土硅鐵鎂合金上面； (6) 將鐵水升溫至1430°C~1460°C，將鐵水從鐵水球化包的另一側(cè)沖入坑內(nèi)； (7) 待鐵水球化包內(nèi)的鐵水在球化劑稀土硅鐵鎂合金的作用下起爆后，快速加入孕育 劑75SiFe并保證在球化劑稀土硅鐵鎂合金爆發(fā)結(jié)束前加完，孕育劑75SiFe的加入量為鐵水 質(zhì)量的1.6~1.8%; (8) 攪拌扒渣，澆注三角試塊檢測(cè)蠕化情況，若試塊偏球狀，加入鐵水進(jìn)行調(diào)整，若試塊 偏片狀，則加入稀土硅鐵合金進(jìn)行調(diào)整，測(cè)鐵水溫度，澆注試塊，并準(zhǔn)備澆注鑄件。2. 如權(quán)利要求1所述的制備懦墨鑄鐵材料的工藝方法，其特征在于:所述步驟(4)中的 球化劑稀土娃鐵鎂合金中稀土的質(zhì)量百分含量為〇 . 8~1.6%，Mg的質(zhì)量百分含量為7.0~ 9.0%，Si的質(zhì)量百分含量為40.0~44.0%，Ba的質(zhì)量百分含量為0.5~2.0%，Ca的質(zhì)量百分含量 為1.5~2.5%，其余為鐵。3. 如權(quán)利要求1所述的制備懦墨鑄鐵材料的工藝方法，其特征在于:所述步驟(4)中的 稀土硅鐵中稀土的質(zhì)量百分含量為27.0~30.0%，Si的質(zhì)量百分含量為彡42.0%，Μη的質(zhì)量百 分含量為< 2.0%，Ca的質(zhì)量百分含量為< 5.0%，T i的質(zhì)量百分含量為< 2.0%，其余為鐵。4. 如權(quán)利要求1所述的制備蠕墨鑄鐵材料的工藝方法，其特征在于:所述孕育劑75SiFe 中Si的質(zhì)量百分含量為72.0~80.0%，Μη的質(zhì)量百分含量為彡0.5%，A1的質(zhì)量百分含量為彡 1.5%，Ca的質(zhì)量百分含量為彡1.0%，其余為鐵。5. 如權(quán)利要求1所述的制備懦墨鑄鐵材料的工藝方法，其特征在于:所述步驟(8)中試 塊的各組分化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為：C為3.60~3.90%，Si為2.40%~3.00%，Μη為彡 0 · 50%，P為彡 0 · 10%，S為彡 0 · 015%，Re為0 · 03%~0 · 08%，其余為鐵。
【文檔編號(hào)】C22C37/10GK105970075SQ201610560757
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月15日
【發(fā)明人】劉鑫, 孫春暉, 李川度, 馬建照, 張森林, 王宇
【申請(qǐng)人】江蘇汽鑄造股份有限公司, 江蘇一汽鑄造股份有限公司