一种铁水生产两种牌号低温球铁的方法
【专利摘要】本发明一种铁水生产两种牌号低温球铁的方法，将生铁、废钢、回炉料，增碳剂和废钢同时加入中频感应电炉，然后加入75硅铁；再将Si、Mn调至原铁水要求的范围；将铁水熔化至1480～1500℃倒入多孔塞脱硫铁水包中，同时加入脱硫剂，且从多孔塞中充入氮气使铁水翻滚；将脱过硫的铁水回到感应电炉中，同时向炉内加入所需补充的增碳剂，炉中铁水温度升至1500～1520℃，保温，静置5～10分钟，调整炉中铁水的化学成分；铁水预处理和球化孕育处理；浇注温度1330～1350℃，浇注时加入0.15%的硫氧随流孕育剂；铸件温度≤300℃时开箱。本发明的方法可以同时生产QT350～22AL和QT400～18AL两个不同牌号的产品，为生产提供了方便。
【专利说明】一种铁水生产两种牌号低温球铁的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低温球墨铸铁的生产方法，具体涉及利用一种原铁水生产不同牌号的低温球铁的方法。
【背景技术】
[0002]球墨铸铁具有优良的力学性能、加工性能、耐磨性能、吸震性能及制造成本低等优点，不仅被广泛应用，而且不断代替铸钢材料制造高要求的结构件。但普通球墨铸铁的缺点是低温抗冲击性差，在应用于低温下承受动载荷的工件方面受到一定的制约。
[0003]为达到低温(_40°C )冲击韧性要求和强度(_20°C )要求，国外一般采用加Ni0.5~2wt%生产低温球铁。如丹麦和印度在生产大功率风力发电机铸件时加Ni0.5~2wt%，镍为紧缺资源，价格昂贵。国外原材料尤其是生铁质量好，一般采用澳大利亚生铁和加拿大生铁，其微量元素和有害元素比国产生铁低的多。
[0004]目前低温球墨铸铁的生产过程中一种原铁水往往只能生产一种牌号的球磨铸铁，生产不同牌号的球磨铸铁需要配置不同的原料，造成生产的不便。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种利用一种原铁水生产不同牌号的低温球铁的方法，为生产提供了方便。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:一种铁水生产两种牌号低温球铁的方法，其特征在于:包括如下步骤:
(1)加料熔炼:将生铁、废钢、回炉料，增碳剂和废钢同时加入中频感应电炉，然后加入75硅铁；
(2)成分微调:铁水升温至到1440~1460°C，通过加入75硅铁、锰铁将S1、Mn调至原铁水要求的范围；
(3)脱硫处理:将铁水熔化至1480~1500°C倒入多孔塞脱硫铁水包中，同时加入铁水重量的1%~1.5%的脱硫剂，且从多孔塞中充入氮气使铁水翻滚，冲氮气3~5分钟结束，将铁水表面的脱硫剂除干净；
(4)铁水精炼和化学成分微调:将脱过硫的铁水回到感应电炉中，通过计算同时向炉内加入所需补充的增碳剂，使其符合原铁水碳含量标准，炉中铁水温度升至1500~1520°C，保温，静置5~10分钟，通过计算调整炉中铁水的硅、锰的化学成分，使其符合原铁水标准；
(5)铁水预处理和球化孕育处理:利用球化剂、孕育剂、矽钢片和铁水与处理剂进行预处理和球化孕育处理；
(6)浇注孕育:浇注温度1330~1350°C，浇注时加入0.15%的硫氧随流孕育剂，使用随流孕育装置，确保硫氧随流孕育剂能随铁水流一同进入铸型型腔；
(7)开箱:铸件温度≤300°C时开箱。[0007]进一步的，所述的铁水预处理和球化孕育处理具体包括以下步骤:
A、将出铁重量的0.9~1.0%的镧系球化剂加入到球化反应包的球化室内；
B、将出铁重量的0.35~0.45%的孕育剂覆盖到球化剂上；
C、将出铁重量的0.5~0.6%的矽钢片覆盖到孕育剂上；
D、将出铁重量的0.1%的碳化硅一半覆盖到矽钢片上，一半加入到球化反应室对面。
[0008]E、从电炉中出铁到球化包中，出铁温度控制在1460~1480 V，出铁时铁水不可直接冲到球化剂上，同时测量球化爆发时间,55秒到100秒钟之间说明球化反应合格。
[0009]进一步的，原料中各成分的质量百分比为:生铁60±2%、废钢10±2%、回炉料30±2% ;各种辅料的用量为:增碳剂为原料质量的0.2%，75硅铁为原料质量的0.5%，球化剂为出铁质量的0.9%、孕育剂为出铁质量的0.35%、随流孕育剂为出铁质量的0.15%。[0010]进一步的，所述生铁的化学成分如下:C 4.25%，Si 0.15%，Mn 0.016 %，P 0.023%,S 0.006%, Cr 0.033%, Ti 0.010% , V 0.040%，余量为 Fe。
[0011]进一步的，所述废钢的化学成分如下:C 0.018%，Si 0.10%, Mn 0.13 %，P 0.05%,S 0.017%, Cr 0.05%, Ti 0.038%, V 0.040%，其余成分。
[0012]进一步的，所述球化剂的化学成分如下:Mg 5.85%，Al 0.21%, Si 46.97 %，Ca3.15%, La 0.48%，其余成分为 Fe。
[0013]进一步的，所述孕育剂的化学成分如下:Si 66%，Ca 1.02%, Ba 1.16%，其余成分为Fe。
[0014]进一步的，所述的铁水与处理剂为碳化硅，粒度为O~1mm。
[0015]进一步的，所述原铁水的化学成分为:C 3.80~3.90%, Si 1.20~1.30%, Mn
0.1% ~0.15%, P ≤ 0.03%, S 0.012 ~0.016%，余量为 Fe。
[0016]进一步的，所述终铁水的化学成分为C 3.65~3.75%，Si 1.85~1.95%，Mn
0.1% ~0.15%, P ≤ 0.03%, S 0.008 ~0.012%，残 Mg 0.040 ~0.050%，余量为 Fe。
[0017]本发明的有益效果:本发明采用高纯生铁，大大降低了微量有害元素对最终性能的影响；通过使用镧系球化剂保证铸件的球化率；将铁水的预处理放在球化包中进行，代替了在感应电炉中对铁水进行预处理，提高了对铁水预处理的效果；使用硫氧随流孕育剂提高石墨球的数量；通过控制铁水的化学成分，尤其是将终铁水硅的含量控制在较窄的范围内，代替原先向铁水中加镍来提高铸件的低温冲击吸收功，节约了制造成本；本发明的方法可以同时生产QT350~22AL和QT400~18AL两个不同牌号的产品，为生产提供了方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明低温球铁的金相组织图。
[0019]图2为本发明本体试棒的珠光体图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
[0021]一、原料 1.1配料
原料中各成分的质量百分比为:生铁60±2%、废钢10±2%、回炉料30±2%;辅料用量:增碳剂为原料质量的0.2%, 75硅铁为原料质量的0.5%，球化剂为出铁质量的0.9~1.0%、孕育剂为出铁质量的0.35~0.45%、随流孕育剂为出铁质量的0.1~0.15%。
[0022]1.2原料选用 1.2.1生铁
采用纯度较高的生铁，有害元素Mn、P、S微量元素Cr、T1、V都较低，从而可以提高铸件最终的力学性能，化学成分如下:
C 4.25% Si 0.15% Mn 0.016 % P 0.023% S 0.006%
Cr 0.033% Ti 0.010% V 0.040%
1.2.2废钢
采用低锰废钢，防止合金化元素太高，影响最终的产品的延伸率。化学成分如下:
C 0.018%Si 0.10%Mn 0.13 %P 0.05%
S 0.017%Cr 0.05%Ti 0.038%V 0.040%
1.2.3球化剂
采用镧系球化剂，稀土镧中和铁水中有害元素的能力较强，且球化后铁水的收缩倾向较小，有利于防止铸件产生缩松缺陷。镁是主要的球化元素，铁水对镁的吸收率在70%~80%之间，球化剂含镁量最宜在5%~6%之间。微量的铝可以提高球化剂的球化能力，过高铸件则容易形成气孔缺陷。钙能缓和铁水球化时的剧烈程度，降低球化剂的耗损。化学成分如下:
Mg 5.85%Al 0.21%Si 46.97 %
Ca 3.15%La 0.48%
1.2.4孕育剂
采用硅钙钡孕育剂，钙钡同时使用时孕育效果较强，且钡能降低球化孕育衰退的时间，化学成分如下:
Si 66% Ca 1.02% Ba 1.16%
1.2.5随流孕育剂
采用硫氧孕育剂，微量s、0遇Mg形成MgS MgO作为结晶形核的核心,有利于石墨球的个数。
[0023]1.2.6铁水预处理剂
采用SiC做预处理剂，粒度O~1mm，SiC做预处理剂的目的提高石墨形核的数量和石墨球的圆整度，提高抗拉性能和延伸率。
[0024]二、铁水化学成分要求
原铁水:C 3.80 ~3.90% Si 1.20 ~1.30% Mn 0.1% ~0.15% P ≤ 0.03%S 0.012 ~0.016%
终铁水:C 3.65 ~3.75% Si 1.85 ~1.95% Mn 0.1% ~0.15% P ≤ 0.03%S 0.008 ~0.012% 残 Mg 0.040 ~0.050%
三、生产步骤
3.1加料熔炼
加料顺序按照生铁、废钢、回炉料，增碳剂和废钢同时加入中频感应电炉，感应电炉中铁水熔炼到3/4时加入75硅铁，每批料加入不可过多，防止炉料在电炉中搭棚，炉中的炉料保持在电炉感应线圈以下便可，待满炉铁水熔化升温到1440~1460°C，对铁水进行光谱取样分析，同时用碳硫仪测定炉中铁水C的含量。
[0025]2.成分微调
依据光谱分析数据，加入75硅铁、锰铁将Si ,Mn调至原铁水要求的范围，碳在脱硫处理之后调整。
[0026]3.脱硫处理
将铁水熔化至1480~1500°C倒入多孔塞脱硫铁水包中，同时加入铁水重量的1%~
1.5%的脱硫剂，且从多孔塞中充入氮气使铁水翻滚，确保铁水和脱硫剂充分接触，从而确保脱硫效果。冲氮气3~5分钟结束后，立刻将铁水表面的脱硫剂扒除干净，防止脱掉的硫重新回到铁水中。
[0027]4.铁水精炼
将脱过硫的铁水回到感应电炉中，同时向炉内加入所需补充的增碳剂。回水时将感应炉的功率调到最大，确保炉中具有较大的电磁搅拌力使铁水升温的同时不断翻滚，从而使增碳剂充分的吸收并达到铁水除气的目的。炉中铁水温度升至1500~1520°C，将感应电炉功率调至保温状态，铁水静置5~10分钟，同时对炉中铁水进行取样分析确保铁水化学成分符合原铁水标准。静置时间结束精炼过程结束。
[0028]5.铁水预处理和球化孕育处理
A、将球化剂(出铁重量的0.9~1.0%)加入到球化反应包的球化室内。
[0029]B、将孕育剂(出铁重量的0.35~0.45%)覆盖到球化剂上。
[0030]C、将矽钢片(出铁重量的0.5%~0.6)覆盖到孕育剂上。
[0031]D、将SiC (出铁重量的0.1%) 一半覆盖到矽钢片上，一半加入到球化反应室对面。
[0032]E、从电炉中出铁到球化包中，出铁温度控制在1460~1480 V，出铁时铁水不可直接冲到球化剂上，同时用秒表测量球化爆发时间，55秒到100秒钟之间说明球化反应后终铁水合格。
[0033]6.浇注孕育
浇注温度1330~1350°C，浇注时加入0.1~15%的硫氧随流孕育剂，使用随流孕育装置，确保硫氧孕育剂能随铁水流一同进入铸型型腔。
[0034]7.开箱
用热电偶测温仪测得铸件温度≤300°C时开箱，开箱温度过高，铸件容易产生珠光体，使最终力学性能不合格。
[0035]四、附助试棒检验结果
【权利要求】
1.一种铁水生产多种牌号低温球铁的方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)加料熔炼:将生铁、废钢、回炉料，增碳剂和废钢同时加入中频感应电炉，然后加入75硅铁； (2)成分微调:铁水升温至到1440~1460°C，通过加入75硅铁、65锰铁将S1、Mn调至原铁水要求的范围； (3)脱硫处理:将铁水熔化至1480~1500°C倒入多孔塞脱硫铁水包中，同时加入铁水重量的1%~1.5%的脱硫剂，且从多孔塞中充入氮气使铁水翻滚，冲氮气3~5分钟结束，将铁水表面的脱硫剂除干净； (4)铁水精炼:将脱过硫的铁水回到感应电炉中，同时向炉内加入所需补充的增碳剂，炉中铁水温度升至1500~1520°C，保温，静置5~10分钟，调整炉中铁水的化学成分，使其符合原铁水标准； (5)铁水预处理和球化孕育处理:利用球化剂、孕育剂、矽钢片和铁水预处理剂进行预处理和球化孕育处理； (6)浇注孕育:浇注温度1330~1350°C，浇注时加入0.15%的硫氧随流孕育剂，使用随流孕育装置，确保硫氧随流孕育剂能随铁水流一同进入铸型型腔； (7)开箱:铸件温度≤300°C时开箱。
2.根据权利要求1所述的一种铁水生产两种牌号低温球铁的方法，其特征在于:所述的铁水预处理和球化孕育处理具体包括以下步骤: A、将出铁重量的0.9%~1.0%的镧系球化剂加入到球化反应包的球化室内； B、将出铁重量的0.35%~0.45%的孕育剂覆盖到球化剂上； C、将出铁重量的0.5~0.6%%的矽钢片覆盖到孕育剂上； D、将出铁重量的0.1~0.15%的碳化硅一半覆盖到矽钢片上，一半加入到球化反应室对面。 E、从电炉中出铁到球化包中，出铁温度控制在1460~1480V，出铁时铁水不可直接冲到球化剂上，同时测量球化爆发时间，55秒到100秒钟之间说明球化反应合格。
3.根据权利要求1或2所述的一种铁水生产两种牌号低温球铁的方法，其特征在于:原料中各成分的质量百分比为:生铁60±2%、废钢10±2%、回炉料30±2%;各种辅料的用量为:增碳剂总量为原料质量的1%，75硅铁为原料质量的0.5%，球化剂为出铁质量的0.9%、孕育剂为出铁质量的0.35%、随流孕育剂为出铁质量的0.15%。
4.根据权利要求1所述的一种铁水生产两种牌号低温球铁的方法，其特征在于:所述生铁的化学成分如下:C 4.25%, Si 0.15%, Mn 0.016 %，P 0.023%, S 0.006%, Cr 0.033%,Ti 0.010% , V 0.040%，余量为 Fe。
5.根据权利要求1所述的一种铁水生产两种牌号低温球铁的方法，其特征在于:所述废钢的化学成分如下:c 0.018%, Si 0.10%, Mn 0.13 %，P 0.05%, S 0.017%, Cr 0.05%, Ti0.038%, V 0.040%，其余为 Fe。
6.根据权利要求1所述的一种原铁水生产多种低温球铁的方法，其特征在于:所述球化剂的化学成分如下:Mg 5.85%, Al 0.21%, Si 46.97 %，Ca 3.15%, La 0.48%，其余为 Fe。
7.根据权利要求1所述的一种铁水生产两种牌号低温球铁的方法，其特征在于:所述孕育剂的化学成分如下=Si 66%，Ca 1.02%, Ba 1.16%，其余成分为Fe。
8.根据权利要求1所述的一种铁水生产两种牌号低温球铁的方法，其特征在于:所述的铁水与处理剂为碳化娃，粒度为O~1mm。
9.根据权利要求1所述的一种铁水生产两种牌号低温球铁的方法，其特征在于:所述原铁水的化学成分为:C 3.80 ~3.90%, Si 1.20 ~L 30%, Mn 0.1% ~0.15%, P^0.03%,S 0.012 ~0.016%，余量为 Fe。
10.根据权利要求1所述的一种铁水生产两种牌号低温球铁的方法，其特征在于:所述终铁水的化学成分为 C 3.65 ~3.75%, Si 1.85 ~L 95%, Mn 0.1% ~0.15%, P^0.03%,S 0.008 ~0.012%，残 Mg 0.040 ~0.050%，余量为 Fe。
【文档编号】C21C1/10GK103882175SQ201410124829
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】章桂林, 王娟, 韩虎 申请人:江苏力源金河铸造有限公司