专利名称：：一种用于液压件生产的合成铸铁及其制备方法
技术领域：
：本发明属冶金、铸造
技术领域：
，涉及一种用于液压件生产的合成铸铁材料，本发明还涉及该合成铸铁材料的制备方法。技术背景舰船动力主、辅机系统复杂关键件，如缸盖、控制器、泵壳体等铸件，结构十分紧凑、内腔特别复杂且壁厚相差悬殊。材料设计主要以高强度灰铸铁为主，其验收标准不仅仅考核试棒性能，还包括显微组织、本体性能和水压试验等。采用传统生产方法，铸件组织中石墨片长而粗大，导致本体性能过低，不同部位差别较大，且铸件内部极易产生縮松缺陷，导致试压渗漏，报废率很高。目前国外采用合成铸铁技术日趋普遍，国内主要以生铁加合金化为主，也有少数采用合成铸铁技术进行铸件生产。但技术主要集中在降低成本，提高试棒性能上，而在铸件本体性能、内部组织致密性方面研究不够。
发明内容本发明的目的在于提供一种用于液压件生产的合成铸铁，此种合成铸铁可以全面提高铸件的综合性能，既能保证试棒性能、金相组织、本体性能等符合要求，又能消除縮松缺陷，保证铸件内部致密，在水压下不渗漏。本发明的另一目的是提供上述合成铸铁的制备方法。本发明所采用的技术方案是，用于液压件生产的合成铸铁，按质量百分比，其组成为C3.0%3.3%、Si1.8%2.0%、Mn0.4%0.7%、Cr0%0.3%、Cu0%0.5%,其余为Fe。本发明所采用的另一技术方案是，上述合成铸铁的制备方法，控制该合成铸铁的的组分为C3.0%3.3%、Si1.8%2.0%、Mn0.4%0.7%、Cr0%0.3%、Cu0%0.5%，其余为Fe,该方法按以下步骤进行，a.按以下质量配比选配炉料废钢50%75%，其成分为C0%0.6%、Mn0%0.7t)%、Si0%1.0%、p^).04%、SSO.04%;回炉料10%3O%，生铁10%20%,其成份为Mn》0.5%0.80%、p《0.05%、S《0.020/o;增碳剂1.5%2.6%，含碳量》98%,含硫量《0.1%;铬铁合金和铜；b.熔化铁水按上述质量配比将生铁和回炉料加入炉底，然后加入上述质量比30%左右的废钢，进行熔炼至熔敵状态，加入上述质量比50%的增碳剂，同时一边熔炼一边将剩余废钢全部加入，待完全熔炼至液态加入剩余增碳剂，通过不断搅拌，将增碳剂压入铁液，同时将适量铬铁合金和铜加入炉内熔炼，升温至1520。C155(TC时扒渣，净化铁液表面；c.调整C、Si量在上步铁液升温至152(TC1550。C时进行取样，用炉前检测设备快速测定C、Si含量并按所需量进行调整，补加顺序为先加增碳剂，510分钟后再补加硅铁，直到检测数据达到控制要求；d.铁水孕育在浇包内预先装入铁液总量0.4%的75硅铁孕育剂，将上步的铁液倾入浇包进行孕育处理，同时充分搅拌、进行扒渣处理，即完成整个熔炼过程。本发明的有益效果是，a、本发明的合成铸铁材料能全面提高液压件的各项指标明显提高机械性能，尤其是本体性能；组织细化，石墨形态短而细，机体组织明显细化;大幅降低縮松、縮孔产生趋向，在无冒口补縮情况下可消除縮松、縮孔缺陷;成品率可达邻％以上。b、由于大量采用废钢，降低合金加入量，可降低成本50%以上。图1是现有技术用生铁生产的石墨形态金相100倍图；衝2是现有技术用生铁生产的基体组织形态金相100倍衝；图3是本发明方法用合成铸铁生产的石墨形态金相100倍图；街4是本发明方法用合成铸铁生产的基体组织金相100倍衝。具体实施方式下面结合附衝和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明合成铸铁的制备方法，按以下步骤进行，a.按以下质量配比选配炉料废钢50%75%，要求1)成分00%0.6%、MnO%0.70%、Si0%I.O%、p^T.04%、2)品质无锈斑、无氧化皮、无油污。回炉料10%30%，使用相同牌号。生铁10%20%，其成份为Mn》0.5%0.80%、pS0.05%、S^O.02%;选自QIO。增碳剂t.5%2.6%，要求:含碳量》邻y。，含硫量^o.iy。。铬铁合金和铜选自铬铁FeCr55C1000，铜(电解红铜)。Cr、Cu元素根据计算所需量补加。控制合成铸铁的化学成分为C3力％3.3%、Si1名％2力％、Mn0.4%0.7%、Cr0%0.3%、Cu0%0.5%，其余为Fe。b.熔化铁水按上述质量配比将生铁和回炉料加入炉底，然后加入上述质量比30%左右的废钢，进行熔炼至熔敞状态，加入上述质量比50%的增碳剂，同时一边熔炼一边将剩余废钢全部加入，待完全熔炼至液态加入剩余增碳剂，通过不断搅拌，将增碳剂压入铁液，同时将适量铬铁合金和铜加入炉内熔炼，升温至152(TC1550'C时扒渣，净化铁液表面；c.调整C、Si量在上步铁液升温至152(TC155(TC时进行取样，用炉前检测设备快速测定C、Si含量并按所需量进行调整，补加顺序为先加增碳剂，510分钟后再加硅铁，直到检测数据达到控制要求；d.铁水孕育在浇包内预先装入铁液总量0.4%的75SiFe孕育剂，将上步熔融的铁液倾入浇包进行孕育处理，苘时充分搅拌、进行扒渣处理，即完成整个熔炼过程。本发明合成铸铁的制备方法的熔炼要点为a)低温增碳，高温补碳，确保快速、高效熔炼，降低能耗。b)控制增碳剂的加入时机及方式，确保提高增碳剂吸收率。实施例用本发明的方法生产某型柴Wl缸盖一、主要技术要求如下技术要求单铸试棒要求Rm^300Mpa;HB230260金相珠光^95%，石墨形态A型本体性能要求Rir^200Mpa水压试验进行0.7MPa的水压试验，历时30分钟不得有渗漏现象发生。二、生产方法如下炉料配比炉号废钢回炉料生铁增碳剂ZP06-8950%(500Kg)30%(300Kg)20%(200Kg)L5%(15Kg)ZP06陽11775%(750Kg)跳(100Kg)10%(100Kg)2.6%(26Kg)吞5%(450Kg)2线(2柳Kg)15%"50Kg)2.线(2AKg)炉号ZP06-89的熔炼过程:在炉底加入200Kg的生铁及300Kg回炉料，上面加入lSaKg的废钢，熔炼至融熔状态衬加入增碳剂7.5Kg，继续熔炼，同时不断补加剩余废钢，待废钢全部融熔后加入剩余7.5&8增碳剂，不断搅拌，将增碳剂压入铁液，周对加入合金电解铜5Kg<0.5%)，FeCr55Cl儒铬铁4Kg(0.3%)。升温至152(TC左右时，扒渣，净化铁液表面。用炉前快速分析仪检测碳、硅含量，补加增碳剂2Kg，6分钟后加入5Kg的75SiFe，检测成分合格后，准备出炉。在浇包内预先加入4Kg的75硅铁孕育剂，将铁水倾入浇包进行孕育处理，苘时充分搅拌扒渣，准备浇注。炉号ZP06-117的熔炼过程在炉底加入100Kg的生铁及100Kg回炉料，上面加入250Kg的废钢，熔炼至融熔状态时加入增碳剂13Kg,继续熔炼，同时不断补加剩余废钢，待废钢全部融熔后加入剩余13Kg增碳剂，不断搅拌，将增碳剂压入铁液，苘时加入合金FeCr55C1000铬铁3Kg(0.2%)。升温至1550'C左右时，扒渣，净化铁液表面。用炉前快速分析仪检测碳、硅含量后，补加增碳剂3.51&，10分钟后补加6Kg的75SiFe，检测成分合格后，准备出炉。在浇包内预先加入4Kg的75硅铁孕育剂，将铁水倾入浇包进行孕育处理，同时充分搅拌扒渣，准备浇注。炉号ZP06-120的熔炼过程在炉底加入150Kg的生铁及200Kg回炉料，上面加入217Kg的废钢，熔炼至融熔状态时加入增碳剂10Kg，继续熔炼，同时不断补加剩余废钢，待废钢全部融熔后加入剩余IOKg增碳抓不断搅拌，将增碳剂压入铁液，同时加入合金电解铜3Kg(0.3%)，FeCr55C1000铬铁3Kg(0.2%)。升温至153(TC左右时，扒渣，净化铁液表面。用炉前快速分析仪检测碳、硅含量后，补加增碳剂3Kg，8分钟后补加5Kg的75SiFe，检测成分合格后，准备出炉。在浇包内预先加入4Kg的75硅铁孕育剂，将铁水倾入浇包进行孕育处理，同时充分搅拌扒渣，准备浇注。三、铸件检验结果如下:炉号化学成份力学性能金相舰本体单铸试棒cSiMnCrMoCuRmHbRmHB珠光体含量》98%石墨A型ZP06-893.01.800.40.30.5240191325260ZP06-1173.32.000.530.190270174320244ZP06-1203.11.990.700.20.3260185336254经解剖发现用本发明方法生产的铸件内部组织致密，剖面光洁，无任何縮松縮孔缺陷。本发明与传统生铁生产方法对比t、从冶金质量及铸件的各项M指标两方面将本发明与传统生铁生产方法进行对比，结果如下表l用本发明生产的8炉次<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>化学成份控制为:C:3.1-3.3%，Si:1.8-2.0%，Mn:0.4-0.7%，Cr:0-0.2%，Cu:0-0.5%表2用传统生铁生产的方法8炉次<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>从表1和表2可以明显看出，本发明有以下优势1)合金量加入较少且不加钼铁，极大降低了成本;2)单铸试棒性能提高3060MPa;3)本体性能提高6080MPa;4)铁液品质明显提高，冶金质量水平高。2、本发明与传统生铁方法生产铸件微观组织对比图1、图2是现有方法生产的铸件微观组织金相图片，图3、图4是本发明方法生产的铸件微观组织金相图片，从金相图片可以明显看出用传统生铁方法生产的A型石墨片粗大且长，基体组织粗大、不致密。用本发明方法生产的铸件^[观组织A型石墨明显细小且短，基体组织非常细小、致密。3、本发明使用效果Xt铸件解剖和精加工后水压试验统计表明传统生铁方法生产的铸件致密度差，水压试验通过率仅为75%;用本发明方法生产的铸件致密度高，水压试验通过率高达99%。权利要求1.一种用于液压件生产的合成铸铁，按质量百分比，其组成为C3.0％～3.3％、Si1.8％～2.0％、Mn0.4％～0.7％、Cr0％～0.3％、Cu0％～0.5％，其余为Fe。2.—种权利要求1所述合成铸铁的制备方法，其特征在于，控制该合成铸铁的的组分为C3.0%3.3%、Si1.8%2.0%、Mn0.4%0.7%、Cr0%0.3%、Cu0%0.5%,其余为Fe,该方法按以下步骤进行，a.按以下质量配比选配炉料废钢50%75%,其成分为C0%0.6%、Mn0%0.70%、Si0%l馬、p^0.04%、回炉料10%30%，生铁10°/。20%,其成份为Mn》0.5%0.80%、p《0.05%、S《0.02%;增碳剂1.5%2.6%,含碳量》98%，含硫量《0.1%;铬铁合金和铜b.熔化铁水按上述质量配比将生铁和回炉料加入炉底，然后加入上述质量比30%左右的废钢，进行熔炼至熔融状态，加入上述质量比50。/。的增碳剂，同时一边熔炼一边将剩余废钢全部加入，待完全熔炼至液态加入剩余增碳剂，通过不断搅拌，将增碳剂压入铁液，同时将适量铬铁合金和铜加入炉内熔炼，升温至1520。C155(TC时扒渣，净化铁液表面；c.调整C、Si量在上步铁液升温至152(TC1550'C时进行取样，用炉前检测设备快速测定C、Si含量并按所需量进行调整，补加顺序为先加增碳剂，510分钟后再补加硅铁，直到检测数据达到控制要求；d.铁水孕育在浇包内预先装入铁液总量0.4%的75硅铁孕育剂，将上步的铁液倾入浇包进行孕育处理，同时充分搅拌、进行扒渣处理，即完成整个熔炼过程。全文摘要本发明公开了一种用于液压件生产的合成铸铁，按质量百分比其组成为C3.0％～3.3％、Si1.8％～2.0％、Mn0.4％～0.7％、Cr0％～0.3％、Cu0％～0.5％，其余为Fe。炉料配料为废钢50％～75％、回炉料10％～30％、生铁10％～20％、增碳剂1.5％～2.6％。熔炼时对铁水进行低温增碳，高温补碳，使其达到要求的成分。该发明能有效消除高强度灰铸铁内部缩松缺陷，大幅提高本体强度，使显微组织细小，铸件质地致密。文档编号C22C37/10GK101161845SQ200710019198公开日2008年4月16日申请日期2007年11月28日优先权日2007年11月28日发明者宇文建鹏,焦有生,解卫红,韩登峰,马晓琴申请人:中国船舶重工集团公司第十二研究所