专利名称：一种耐低温高韧性球墨铸铁及其制备方法
技术领域：
本发明属于冶金领域，尤其涉及一种铸铁及其制备方法。
背景技术：
低温高韧性球墨铸铁因其特殊的使用性能，日益成为国内高寒地区机器等重要设备重要部件，比如风电的变速箱、轮毂、底座、铁路及地铁配件，机车及车辆配件、石油及化工管道配件等等。虽然低温高韧性球墨铸铁材质产品在高寒地区用途广泛，但金属联接管件及其管配件产品因防漏要求较高、管体壁厚较薄、熔炼工艺繁杂，故国内管件生产企业很少将低温高韧性球墨铸铁材质产品应用于管件产品生产，由此也造成国内此类产品的严重短缺和整体技术落后。
发明内容
本发明的目的是提供一种低温下使用的球墨铸铁及其制备方法，所要解决的技术问题是使得球墨铸铁在低温使用条件下也保持较好的使用性能。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种耐低温高韧性球墨铸铁，含有以下重量百分比的化学元素，碳3. 39Γ3. 5%，硅
2.2% 2. 5%，锰< O. 3%，磷< O. 03%，硫< O. 01%，镍 O. 6% 0· 9%，铋 O. 005% 0· 01%，余量为铁。前述耐低温高韧性球墨铸铁的制备方法，包括如下步骤
配料工序分别称取Z14生铁50%、废钢15%、QT回炉料35%、镍锭O. 85%、铋锭
O.008%、孕育剂(75号硅铁)O. 7%、球化剂(稀土镁硅铁合金)I. 2%。熔炼工序本发明采用工频电炉熔炼，为了提高熔化效率，在炉底先辅上Z14生铁10%，以尽早的获得熔融的铁液来促进铁料的熔化，再在电炉中从下往上依次加入Z14生铁总量的40%、QT回炉料总量的30%，以小功率开炉，5分钟后将电炉功率升至90%，炉料开始熔化，在炉料熔化过中不断添加剩下的Z14生铁、QT回炉料、废钢，炉料熔化后加入总量90%镍锭和90%铋锭，待配置的炉料全部熔化后，取样进行化学成分分析，根据分析结果剩余10%镍锭和铋锭，然后升温至1500 1530°C温度，为提高铸件的低温高韧性性能，在熔炼铁液过程中加入镍锭O. 85%、铋锭O. 008%,化学成分分析合格后，铁水出炉，所述镍锭含镍99%，铋锭含铋99%。孕育、球化工序超耐低温高韧性薄壁金属联接管件具有良好性能的必要条件是球化及孕育处理得当。通过球化处理可让铸铁管件中的碳的存在形式为球状，能创造较多的石墨结晶核心，使共晶团数目增多，细小并均匀分布，从而提高机械性能。浇包中堤坝的一侧加入O. 7%孕育剂(孕育剂颗粒大小在8 20mm之间)、I. 2%球化剂(球化剂颗粒大小在5 20mm)，并均匀撒上2 5mm珍珠岩。先冲入总重量70%的铁液，待球化反应结束后，再冲入其余铁液，静置广2分钟，铸铁的石墨及基体组织细化，使铸铁强度提高。炉前浇注三角试块检测球化及孕育的结果，合格后方可浇注。前述的孕育剂为稀土、硅、锶、铋复合材料，含有以下重量百分比物质，稀土 5-10%,硅55-65%，锶0. 5-1% ;钡0. 2-0. 5%，余量为铁。前述的球化剂含有以下重量百分比物质，镁4_5%，稀土 8_10%，硅45_55%，余量为铁。借由上述技术方案，本发明的一种耐低温高韧性球墨铸铁及其制备方法至少具有下列优点
采用本发明方法制备的球墨铸铁耐低温，韧性高，使用性能优良，并且制备工艺简单，操作方便，利用废钢制备，节约成本。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的耐低温高韧性球墨铸铁及其制备方法其具体实施方式
、特征及其功效，详细说明如后。实施例所用的生铁重量百分成分为C :彡3. 3%，Si : I. 2-1. 6%，Mn < O. 5%，P:O. 015-0. 04%, S < O. 05%o实施例I :
超耐低温闻朝性球墨铸铁的制备方法
I、配料工序
分别称取占总重量50%Z14生铁，15%的35号废钢，35%的QT回炉球铁。2、熔炼工序
采用工频电炉熔炼，按配料单将配好的原材料按顺序放入炉内熔化1500-1550°C出炉，进行炉前处理；配料中，镍锭的加入量为O. 65%，铋锭的加入量为O. 0055%。3、炉前处理工序
孕育、球化工序浇包中堤坝的一侧加入O. 7%孕育剂(孕育剂颗粒大小在8 20mm之间)、I. 2%球化剂(球化剂颗粒大小在5 20mm)，并均匀撒上2 5mm珍珠岩。先冲入总重量70%的铁液，待球化反应结束后，再冲入其余铁液，静置广2分钟，铸铁的石墨及基体组织细化，使铸铁强度提高。炉前浇注三角试块检测球化及孕育的结果，合格后方可浇注。孕育剂含稀土:5-10%,硅:55-65%,银0. 5-1% ;钡0. 2-0. 5%，余量为铁。球化剂含镁4_5%，稀土 8-10%，硅45_55%，余量为铁。球墨铸铁的重量百分成分为C:3· 45，Si :2· 38，Mn :< O. 3，P: < O. 03, S
<O. 01，Ni 0. 65，Bi 0. 005。将实施例I按照GB1348-88标准进行检测，其各种技术指标如下抗拉强度428MPMP ;硬度148HBW ;延伸率20. 3% ;铁素体数量98%以上，球化等级2级；石墨大小等级6-7级；经检测，在_40°C时，冲击性能为13. 5J。实施例2
超耐低温闻朝性球墨铸铁的制备方法
I、配料工序
分别称取占总重量50%Z14生铁、15%的35号废钢，35%的QT回炉球铁。
2、熔炼工序
采用工频电炉熔炼，按配料单将配好的原材料按顺序放入炉内熔化1500-1550°C出炉，进行炉前处理；配料中，镍锭的加入量为O. 8%，铋锭的加入量为O. 0075%。3、炉前处理工序
孕育、球化工序浇包中堤坝的一侧加入O. 7%孕育剂(孕育剂颗粒大小在8 20mm之间)、I. 2%球化剂(球化剂颗粒大小在5 20mm)，并均匀撒上2 5mm珍珠岩。先冲入总重量70%的铁液，待球化反应结束后，再冲入其余铁液，静置广2分钟，铸铁的石墨及基体组织细化，使铸铁强度提高。炉前浇注三角试块检测球化及孕育的结果，合格后方可浇注。孕育剂含稀土:5-10%,硅:55-65%,银0. 5-1% ;钡0. 2-0. 5%，余量为铁。球化剂含镁4_5%，稀土 8-10%，硅45_55%，余量为铁。球墨铸铁的重量百分成分为C:3· 39，Si :2· 35，Mn :< O. 3，P: < O. 03, S
<O. 01，Ni :0. 75，Bi :0. 0078。将实施例2按照GB1348-88标准进行检测，其各种技术指标如下抗拉强度43IMPMP ;硬度152HBW ;延伸率21. 3% ;铁素体数量98%以上，球化等级2级；石墨大小等级6-7级；经检测，在_40°C时，冲击性能为15. 6J。实施例3
超耐低温闻朝性球墨铸铁的制备方法
I、配料工序
分别称取占总重量50%Z14生铁、15%的35号废钢，35%的QT回炉球铁。2、熔炼工序
采用工频电炉熔炼，按配料单将配好的原材料按顺序放入炉内熔化1500-1550°C出炉，进行炉前处理；配料中，镍锭的加入量为O. 9%,秘锭的加入量为O. 01%。3、炉前处理工序
孕育、球化工序浇包中堤坝的一侧加入O. 7%孕育剂(孕育剂颗粒大小在8 20mm之间)、I. 2%球化剂(球化剂颗粒大小在5 20mm)，并均匀撒上2 5mm珍珠岩。先冲入总重量70%的铁液，待球化反应结束后，再冲入其余铁液，静置f 2分钟，铸铁的石墨及基体组织细化，使铸铁强度提高。炉前浇注三角试块检测球化及孕育的结果，合格后方可浇注。孕育剂含稀土:5-10%,硅:55-65%,银0. 5-1% ;钡0. 2-0. 5%，余量为铁。球化剂含镁4_5%，稀土 8-10%，硅45_55%，余量为铁。球墨铸铁的重量百分成分为C:3· 46，Si :2· 29，Mn :< O. 3，P: < O. 03, S
<O. 01，Ni :0. 89，Bi :0. 0097。将实施例3按照GB1348-88标准进行检测，其各种技术指标如下抗拉强度435MPMP ;硬度155HBW ;延伸率21. 6% ;铁素体数量98%以上，球化等级2级；石墨大小等级6-7级；经检测，在_40°C时，冲击性能为14. 1J。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种耐低温高韧性球墨铸铁，其特征在于所述球墨铸铁含有以下重量百分比的化学元素，碳 3. 3% 3. 5%,硅 2. 2% 2. 5%,锰< O. 3%,磷< O. 03%,硫< O. 01%,镍 O. 6% 0· 9%,铋O.0059Γ0. 01%，余量为铁。
2.权利要求I所述的耐低温高韧性球墨铸铁的制备方法，其特征在于所述制备方法包括如下步骤 配料工序分别称取50%Z14生铁、15%废钢、35%QT回炉料、O. 65% 0. 9%镍锭、O.0055% 0· 01%铋锭、O. 7%孕育剂及I. 2%球化剂； 熔炼工序将配料工序称取的Ζ14生铁、废钢、QT回炉料、镍锭、铋锭依次熔炼，制得化学成分合格的铁液； 孕育、球化工序放入配料程序称取的孕育剂及球化剂，再冲入熔炼程序制备的铁液，完成球化过程。
3.根据权利要求2所述的耐低温高韧性球墨铸铁的制备方法，其特征在于所述的孕育剂为稀土、娃、银、秘复合材料，含有以下重量百分比物质，稀土 5-10%,娃55-65%,银O.5-1% ;钡0. 2-0. 5%，余量为铁。
4.根据权利要求2或3所述的耐低温高韧性球墨铸铁的制备方法，其特征在于所述的球化剂含有以下重量百分比物质，镁4-5%，稀土 8-10%，硅45-55%，余量为铁。
全文摘要
本发明是关于一种耐低温高韧性球墨铸铁，含有以下重量百分比的化学元素，碳3.3%~3.5%，硅2.2%~2.5%，锰＜0.3%，磷＜0.03%，硫＜0.01%，镍0.6%~0.9%，铋0.005%~0.01%，余量为铁，球墨铸铁的制备方法，配料工序中分别称取Z14生铁、废钢、QT回炉料、镍锭、铋锭、孕育剂及球化剂；熔炼工序中将Z14生铁、废钢、QT回炉料、镍锭、铋锭依次熔炼，制得化学成分合格的铁液；孕育、球化工序中放入配料程序称取的孕育剂及球化剂，再冲入熔炼程序制备的铁液，完成球化过程；采用本发明方法制备的球墨铸铁耐低温，韧性高，使用性能优良，并且制备工艺简单，操作方便，利用废钢制备，节约成本。
文档编号C21C1/10GK102851571SQ201210291659
公开日2013年1月2日 申请日期2012年8月16日 优先权日2012年8月16日
发明者孙述全 申请人:芜湖市金贸流体科技股份有限公司