一种采用硅固溶强化铁素体生产QT450‑18球墨铸铁的熔炼工艺的制作方法

本发明涉及球墨铸铁生产技术领域，具体地讲是一种采用硅固溶强化生产铁素体球墨铸铁qt450-18的熔炼工艺。

背景技术：

在常规球墨铸铁件中，常通过添加cu、mo等贵重合金元素使基体组织中铁素体与珠光体含量达到适宜的比例以控制其材料的强度和韧塑性；但其伸长率往往受珠光体量的影响难以达到更高韧性要求，且因金相组织中“牛眼”状结构的存在使铸件硬度波动范围较大，降低了铸件的加工性能。为保证高强度和高韧塑性的同时，改善铸件的加工性能，急需开发一种新的生产工艺。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种采用硅固溶强化铁素体生产qt450-18球墨铸铁的熔炼工艺，使其铸件基体为：铁素体≥95％，珠光体≤5％，并保证铸件在铸态下的屈服强度rp0.2≥350mpa，抗拉强度rm≥450mpa，伸长率a≥18％。

实现本发明的技术方案是：一种采用硅固溶强化铁素体生产qt450-18球墨铸铁的熔炼工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)备选原材料球铁生铁、优质碳素废钢和回炉料进行配料，各原材料重量百分比含量为：球铁生铁：60％～70％，碳素废钢：8％～20％，回炉料：15％～25％；

2)备选辅助材料钇基重稀土球化剂，高钙钡孕育剂，锰铁，锑锭；

3)进行熔炼，先加入球铁生铁，之后加入回炉料，最后加入碳素废钢，熔化过程温度控制在1320～1390℃；

4)炉料熔化后取样分析，按照分析结果调整成分，铁液炉内化学成分经调整后质量百分数为：3.5％≤c≤3.9％，1.30％≤si≤1.60％，mn≤0.30％；然后升温至1450～1480℃出炉。

5)进行球化孕育处理；采用冲入法进行球化处理，在球化包内按占球化处理铁液总重量的重量百分比称量辅助材料，底部一侧均匀平铺重量百分比为1.20％～1.40％的钇基重稀土球化剂，其上均匀覆盖重量含量为1.40％～1.90％的高钙钡孕育剂，出炉前向球化包中加入重量百分比0.003％～0.006％的锑锭；根据炉内取样分析结果在球化包内补加0％～0.20％锰铁；球化处理温度为1450℃～1480℃。铁液经球化孕育处理后，化学成分符合3.0％≤c≤3.7％，2.8％≤si≤3.3％，0.20％≤mn≤0.40％，p≤0.04％，s≤0.02％，0.030％≤mg≤0.050％，余量为fe及其它微量元素。

6)所述铁液球化反应完成后到浇注时间控制在15分钟内，浇注温度控制在1330～1360℃。

所述球铁生铁包含重量百分含量的如下成分：c：4.24％，si：1.20％，mn：0.15％，p：0.04％，s：0.015％。

所述碳素废钢包含重量百分含量的如下成分：c：0.30％，si：0.50％，mn：0.50％，p：0.03％，s：0.025％。

所述回炉料包含重量百分含量的如下成分：c：3.70％，si：2.20％，mn：0.15％，p：0.03％，s：0.008％。

所述钇基重稀土球化剂包含重量百分含量的如下成分：si：42.00％，mg：7.50％。

所述高钙钡孕育剂包含重量百分含量的如下成分：si：68.00％。

所述锰铁包含重量百分含量的如下成分：mn：75.00％。

所述锑锭包含重量百分含量的如下成分：sb：99.80％。

本发明的有益效果是：

1、本发明利用si固溶强化作用代替cu、mo等贵重金属制取高强度铸件，降低了材料成本；

2、本发明使铸件基体为：铁素体≥95％，珠光体≤5％，并保证铸件在铸态下的屈服强度rp0.2≥350mpa，抗拉强度rm≥450mpa，伸长率a≥18％；达到在保证高强度和高韧塑性的同时，改善铸件的加工性能的目的；

3、本发明的铸件基体中主要存在铁素体组织，使铸件硬度均匀性更好，切削性能好，降低了铸件机械加工成本。

附图说明

图1为本发明实施例1球墨铸铁金相照片；

图2为本发明实施例2球墨铸铁金相照片；

图3为本发明实施例3球墨铸铁金相照片。

具体实施方式

实施例1

一种采用硅固溶强化铁素体生产qt450-18球墨铸铁的熔炼工艺，包括如下步骤：

1)备选原材料球铁生铁、优质碳素废钢和回炉料进行配料，各原材料重量百分比含量为：球铁生铁：67％，碳素废钢：8％，回炉料：25％；

2)备选辅助材料钇基重稀土球化剂，高钙钡孕育剂，锰铁，锑锭；

3)进行熔炼，先加入球铁生铁，之后加入回炉料，最后加入碳素废钢，熔化过程温度控制在1330℃；

4)炉料熔化后取样分析，按照分析结果调整成分，铁液炉内化学成分经调整后质量百分数为：c：3.62％c，si：1.32％，mn：0.18％；然后升温至1455℃出炉。

5)进行球化孕育处理；采用冲入法进行球化处理，在球化包内按占球化处理铁液总重量的重量百分比称量辅助材料，底部一侧均匀平铺重量百分比为1.40％的钇基重稀土球化剂，其上均匀覆盖重量含量为1.86％的高钙钡孕育剂，出炉前向球化包中加入重量百分比0.0060％的锑锭；根据炉内分析结果在球化包内补加0.16％锰铁；球化处理温度(即视为出炉温度)为1455℃。铁液经球化孕育处理后，化学成分重量百分含量为：c：3.40％，si：3.20％，mn：0.23％，p：0.032％，s：0.008％，mg：0.044％，余量为fe及其它微量元素。

6)铁液球化反应完成后到浇注时间控制在14分钟内，浇注温度控制在1332℃。

在上述各材料中，所述球铁生铁包含重量百分含量的如下成分：c：4.24％，si：1.20％，mn：0.15％，p：0.04％，s：0.015％。所述碳素废钢包含重量百分含量的如下成分：c：0.30％，si：0.50％，mn：0.50％，p：0.03％，s：0.025％。所述回炉料包含重量百分含量的如下成分：c：3.70％，si：2.20％，mn：0.15％，p：0.03％，s：0.008％。所述钇基重稀土球化剂包含重量百分含量的如下成分：si：42.00％，mg：7.50％。所述高钙钡孕育剂包含重量百分含量的如下成分：si：68.00％。所述锰铁包含重量百分含量的如下成分：mn：75.00％。所述锑锭包含重量百分含量的如下成分：sb：99.80％。

实施例2

1)备选原材料球铁生铁、优质碳素废钢和回炉料进行配料，各原材料重量百分比含量为：球铁生铁：65％，碳素废钢：15％，回炉料：20％；

2)备选辅助材料钇基重稀土球化剂，高钙钡孕育剂，锰铁，锑锭；

3)进行熔炼，先加入球铁生铁，之后加入回炉料，最后加入碳素废钢，熔化过程温度控制在1350℃；

4)炉料熔化后取样分析，按照分析结果调整成分，铁液炉内化学成分经调整后质量百分数为：c：3.58％c，si：1.61％，mn：0.21％；然后升温至1463℃出炉。

5)进行球化孕育处理；采用冲入法进行球化处理，在球化包内按占球化处理铁液总重量的重量百分比称量辅助材料，底部一侧均匀平铺重量百分比为1.30％的钇基重稀土球化剂，其上均匀覆盖重量含量为1.58％的高钙钡孕育剂，出炉前向球化包中加入重量百分比0.0045％的锑锭；根据炉内分析结果在球化包内补加0.12％锰铁；球化处理温度(即视为出炉温度)为1463℃。铁液经球化孕育处理后，化学成分重量百分含量为：c：3.28％，si：3.05％，mn：0.31％，p：0.034％，s：0.009％，mg：0.042％，余量为fe及其它微量元素。

6)铁液球化反应完成后到浇注时间控制在15分钟内，浇注温度控制在1345℃。

在上述各材料中，所述球铁生铁包含重量百分含量的如下成分：c：4.24％，si：1.20％，mn：0.15％，p：0.04％，s：0.015％。所述碳素废钢包含重量百分含量的如下成分：c：0.30％，si：0.50％，mn：0.50％，p：0.03％，s：0.025％。所述回炉料包含重量百分含量的如下成分：c：3.70％，si：2.20％，mn：0.15％，p：0.03％，s：0.008％。所述钇基重稀土球化剂包含重量百分含量的如下成分：si：42.00％，mg：7.50％。所述高钙钡孕育剂包含重量百分含量的如下成分：si：68.00％。所述锰铁包含重量百分含量的如下成分：mn：75.00％。所述锑锭包含重量百分含量的如下成分：sb：99.80％。

实施例3

1)备选原材料球铁生铁、优质碳素废钢和回炉料进行配料，各原材料重量百分比含量为：球铁生铁：65％，碳素废钢：20％，回炉料：15％；

2)备选辅助材料钇基重稀土球化剂，高钙钡孕育剂，锰铁，锑锭；

3)进行熔炼，先加入球铁生铁，之后加入回炉料，最后加入碳素废钢，熔化过程温度控制在1350℃；

4)炉料熔化后取样分析，按照分析结果调整成分，铁液炉内化学成分经调整后质量百分数为：c：3.76％c，si：1.85％，mn：0.29％；然后升温至1475℃出炉。

5)进行球化孕育处理；采用冲入法进行球化处理，在球化包内按占球化处理铁液总重量的重量百分比称量辅助材料，底部一侧均匀平铺重量百分比为1.20％的钇基重稀土球化剂，其上均匀覆盖重量含量为1.31％的高钙钡孕育剂，出炉前向球化包中加入重量百分比0.0035％的锑锭；根据炉内分析结果在球化包内不补加锰铁；球化处理温度(即视为出炉温度)为1475℃。铁液经球化孕育处理后，化学成分重量百分含量为：c：3.54％，si：2.91％，mn：0.30％，p：0.030％，s：0.006％，mg：0.036％，余量为fe及其它微量元素。

6)铁液球化反应完成后到浇注时间控制在13分钟内，浇注温度控制在1357℃。

在上述各材料中，所述球铁生铁包含重量百分含量的如下成分：c：4.24％，si：1.20％，mn：0.15％，p：0.04％，s：0.015％。所述碳素废钢包含重量百分含量的如下成分：c：0.30％，si：0.50％，mn：0.50％，p：0.03％，s：0.025％。所述回炉料包含重量百分含量的如下成分：c：3.70％，si：2.20％，mn：0.15％，p：0.03％，s：0.008％。所述钇基重稀土球化剂包含重量百分含量的如下成分：si：42.00％，mg：7.50％。所述高钙钡孕育剂包含重量百分含量的如下成分：si：68.00％。所述锰铁包含重量百分含量的如下成分：mn：75.00％。所述锑锭包含重量百分含量的如下成分：sb：99.80％。

上述各实施例的实施效果如下表：