一种高强度蠕墨铸铁的熔炼工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强度蠕墨铸铁的熔炼工艺，涉及蠕墨铸铁的熔炼技术领域，本发明包括以下步骤：按成份要求分配废料，并按次序入感应炉，并调节感应炉的氛围，熔炼过程采用多步加温和保温，最后进行孕育处理，通过本发明工艺熔炼得到的蠕墨铸铁晶相中蠕虫状石墨含量多，且其厚度小，减小了缩孔缩松倾向，提高了铸铁的均匀性和致密性，降低了白口倾向，和断面敏感性，使铸铁的强度、硬度和耐磨性增加，延长了铸铁的使用寿命。
【专利说明】
一种高强度蠕墨铸铁的熔炼工艺
技术领域
[0001]本发明涉及蠕墨铸铁的熔炼技术领域，具体涉及一种高强度蠕墨铸铁的熔炼工
-H-
O
【背景技术】
[0002]铸铁是含碳量大于2.11%或者组织中具有共晶组织的铁碳合金。工业上所用的铸铁，是以铁、碳、硅为主要元素的多元合金，有时还加入各种合金元素，以便获得具有各种性能的合金铸铁。根据碳在铸铁中存在的形态不同，通常可将铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁及麻口铸铁。而灰铸铁中又可根据石墨的形态不同而分为普通灰铸铁，蠕虫状石黑铸铁，球黑铸铁以及可锻铸铁。
[0003]蠕墨铸铁是用稀土镁合金对铁液进行处理，得到蠕虫状的石墨形态，从而得到强度和硬度较高、耐磨性好的铸件。
[0004]熔炼铁液是生产蠕墨铸铁件的重要环节。铸件质量包括内在质量、外观质量以及是否形成缺陷等，这些都与铁液方面因素有直接的关系。如铁液的流动性、薄壁和结构复杂铸件的成型性以及冷隔缺陷等受铁液温度的影响，而熔炼的铁液化学成分是否符合要求，则对铸件的机械性能有直接的影响。铁液中的气体和非金属夹杂物含量不仅影响铸铁的强度和铸件的致密度，而且还与铸件形成气孔、裂纹等缺陷有关。随着机械制造科学的发展，对铸铁提出薄壁、高强度的要求，铸件的最小壁厚由过去4?6mm减小至2?3mm，这要求相应提高铁液浇注温度。铁液温度还对铸铁件的内在质量有重要的影响，如灰铸铁件的质量指标(GZ)，即与铁液温度有显明的关系。在蠕墨铸铁生产方面，熔炼出铁液的温度及原始含硫量成为球化及孕育处理有否成功的先决条件，且现有技术中蠕墨铸铁的蠕墨化程度低，从而限制了蠕墨铸铁的应用。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供了一种蠕墨铸铁的熔炼工艺，提高了蠕化效率，使得蠕墨铸铁具有组织致密均匀、强度高、硬度高的特点，延长了其使用寿命。
[0006]为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现:
[0007]—种高强度蠕墨铸铁的熔炼工艺，包括以下步骤:
[0008](I)将废钢、回炉料、镍铁、钼铁、镁铁和锰铁依次加入中频感应炉中，将感应电炉抽真空，后通入惰性气体，保持中频感应炉的压强为90?105Pa ；
[0009](2)将中频感应炉升温至280?300°C预热30?40min，加入助熔剂，然后升温至1220?1240°C，保温5?lOmin，使钢水量达到总量的1/2，然后再升温至1460?1480°C，使废钢完全熔融，加入铬铁和脱氧剂，保温15?25min，保温期间用除渣剂对铁水扒渣，而后铁水出炉将铁水倒入蠕化包；
[0010](3)在蠕化包的包底挖坑，并从下至上按顺序填入蠕化剂，孕育剂和硅钢片，按质量百分比计，填入铁水总量的0.2?0.9 %的蠕化剂、0.6?1.0 %的孕育剂以及0.4?0.6 %的硅钢片，其中，将铁水倒入蠕化包内进行蠕化孕育处理；
[0011](4)对蠕化孕育处理后的铁水再次进行搅拌和扒渣，调整成分当铁水温度为υβο-? 420 °C 时 ，进行浇铸。
[0012]优选的，所述蠕墨铸铁的成分如下:碳2.65?2.98 %、锰0.25?0.69%、硅2.6?3.5%、镁0.05?0.09%、镍1.2?3.6%、钼0.6?1.5% ;铬0.2?0.8%、磷〈0.03%、硫〈
0.03%，余量为铁。
[0013]优选的，所述蠕墨铸铁的成分如下:碳2.69?2.72 %、锰0.38?0.45 %、硅2.8?3.0%、镁0.06?0.09%、镍1.8?2.5%、钼0.8?1.0% ;铬0.5?0.8%、磷〈0.03%、硫〈
0.03%，余量为铁。
[0014]优选的，所述的蠕化剂的化学组成，以质量百分比计，Mg4-7%,Ca 5-8%,Ba 2?6%，RE 7?12% ,Si 40?46% ,Al 0.2?0.5%和余量的Fe。
[0015]优选的，所述孕育剂为娃错孕育剂，其组分中娃错的质量分数分别为娃68?75%，错 1.56 ?3.45%。
[0016]优选的，所述脱氧剂为硅锶钡合金，其按质量百分比计含S1: 55%?65%、Ca: 15%?28%、Ba:12% ?25%。
[0017]本发明的有益效果:通过本发明所述的技术方案，得到了较稳定蠕化的铁水，提高了得到的蠕化铸铁的合格率，提高了蠕化效果，还可以控制蠕化剂与铁水的反应速度，延缓其衰退过程，减少铁水的回炉率，通过控制铁液中各物质的含量，以增加导致析出的蠕虫状石墨增多，减少缩孔缩松倾向，并增加抗拉强度、屈服强度和硬度，能有效的提高了球墨铸铁的力学性能和机械性能，Mo和Ni能细化珠光体，而有效增加铸件基体内的珠光体含量，以提高铸件的强度，降低白口倾向，提高强度，硬度和耐磨性，能减少铸铁的断面敏感性。本发明得到的蠕墨铸铁晶相中蠕虫状石墨含量多，且其厚度小，减小了缩孔缩松倾向，提高了铸铁的均匀性和致密性，降低了白口倾向，和断面敏感性，使铸铁的强度、硬度和耐磨性增加，延长了铸铁的使用寿命。
【具体实施方式】
[0018]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019]实施例1:
[0020]—种高强度蠕墨铸铁的熔炼工艺，包括以下步骤:
[0021](I)将废钢、回炉料、镍铁、钼铁、镁铁和锰铁依次加入中频感应炉中，将感应电炉抽真空，后通入惰性气体，保持中频感应炉的压强为90?105Pa ；
[0022](2)将中频感应炉升温至300°C预热40min，加入助熔剂，然后升温至1230°C，保温lOmin，使钢水量达到总量的1/2，然后再升温至1470°C，使废钢完全熔融，加入铬铁和脱氧剂，保温20min，保温期间用除渣剂对铁水扒渣，而后铁水出炉将铁水倒入蠕化包，所述脱氧剂为硅锶钡合金，其按质量百分比计含Si 55%,Ca 28%,Ba 17%，所述蠕化剂的组成为Mg6% ,Ca 6% ,Ba 2% ,RE 10% ,Si 40% ,Al 0.3%和余量的Fe;
[0023](3)在蠕化包的包底挖坑，并从下至上按顺序填入蠕化剂，孕育剂和硅钢片，按质量百分比计，填入铁水总量的0.5 %的蠕化剂、0.6 %的孕育剂以及0.4 %的硅钢片，将铁水倒入蠕化包内进行蠕化孕育处理，所述孕育剂中硅锆的质量分数分别为硅70%，锆2.5% ;
[0024](4)对蠕化孕育处理后的铁水再次进行搅拌和扒渣，调整成分至碳2.69?2.72%,猛0.38?0.45%、硅2.8?3.0%、镁0.06?0.09%、镍1.8?2.5%、钼0.8?1.0% ;铬0.5?0.8 %、磷〈0.03 %、硫〈0.03%,余量为铁，当铁水温度为1380 °C时，进行浇铸。
[0025]实施例2:
[0026]—种高强度蠕墨铸铁的熔炼工艺，包括以下步骤:
[0027](I)将废钢、回炉料、镍铁、钼铁、镁铁和锰铁依次加入中频感应炉中，将感应电炉抽真空，后通入惰性气体，保持中频感应炉的压强为90?105Pa ；
[0028](2)将中频感应炉升温至280°C预热30min，加入助熔剂，然后升温至1220°C，保温lOmin，使钢水量达到总量的1/2，然后再升温至1460°C，使废钢完全熔融，加入铬铁和脱氧剂，保温25min，保温期间用除渣剂对铁水扒渣，而后铁水出炉将铁水倒入蠕化包，所述脱氧剂为硅锶钡合金，其按质量百分比计含Si 65%,Ca 23%,Ba 12%，所述蠕化剂的组成为Mg4% ,Ca 8% ,Ba 6% ,RE 12% ,Si 46% ,Al 0.5%和余量的Fe;
[0029](3)在蠕化包的包底挖坑，并从下至上按顺序填入蠕化剂，孕育剂和硅钢片，按质量百分比计，填入铁水总量的0.2 %的蠕化剂、1.0 %的孕育剂以及0.6 %的硅钢片，将铁水倒入蠕化包内进行蠕化孕育处理，所述孕育剂中硅锆的质量分数分别为硅75%，锆3.45% ;
[0030](4)对蠕化孕育处理后的铁水再次进行搅拌和扒渣，调整成分至碳2.65?2.85%,锰0.5?0.69%、硅2.6?2.8%、镁0.06?0.09%、镍2.8?3.6%、钼0.6?1.2% ;铬0.4?0.8 %、磷〈0.03 %、硫〈0.03%,余量为铁，当铁水温度为1360 °C时，进行浇铸。
[0031]实施例3:
[0032]—种高强度蠕墨铸铁的熔炼工艺，包括以下步骤:
[0033](I)将废钢、回炉料、镍铁、钼铁、镁铁和锰铁依次加入中频感应炉中，将感应电炉抽真空，后通入惰性气体，保持中频感应炉的压强为90?105Pa ；
[0034](2)将中频感应炉升温至300°C预热40min，加入助熔剂，然后升温至1240°C，保温5min，使钢水量达到总量的1/2，然后再升温至1480°C，使废钢完全熔融，加入铬铁和脱氧剂，保温15min，保温期间用除渣剂对铁水扒渣，而后铁水出炉将铁水倒入蠕化包，所述脱氧剂为硅锶钡合金，其按质量百分比计含Si 60%,Ca 15%,Ba 25%，所述蠕化剂的组成为Mg7% ,Ca 5% ,Ba 6% ,RE 7% ,Si 45% ,Al 0.2%和余量的Fe;
[0035](3)在蠕化包的包底挖坑，并从下至上按顺序填入蠕化剂，孕育剂和硅钢片，按质量百分比计，填入铁水总量的0.9 %的蠕化剂、0.6 %的孕育剂以及0.6 %的硅钢片，将铁水倒入蠕化包内进行蠕化孕育处理，所述孕育剂中硅锆的质量分数分别为硅68%，锆1.56%;
[0036](4)对蠕化孕育处理后的铁水再次进行搅拌和扒渣，调整成分至碳2.85?2.98%,锰0.25?0.38%、硅3.0?3.5%、镁0.05?0.08%、镍1.2?2%、钼I.0?I.5% ;铬0.2?
0.5%,磷〈0.03%,硫〈0.03%,余量为铁，当铁水温度为1420 °C时，进行浇铸。
[0037]综上，本发明实施例具有如下有益效果:本发明得到的蠕墨铸铁晶相中蠕虫状石墨含量多，且其厚度小，减小了缩孔缩松倾向，提高了铸铁的均匀性和致密性，降低了白口倾向，和断面敏感性，使铸铁的强度、硬度和耐磨性增加，延长了铸铁的使用寿命。
[0038]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0039]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种高强度蠕墨铸铁的熔炼工艺，其特征在于，包括以下步骤: (1)将废钢、回炉料、镍铁、钼铁、镁铁和锰铁依次加入中频感应炉中，将感应电炉抽真空，后通入惰性气体，保持中频感应炉的压强为90?105Pa; (2)将中频感应炉升温至280?300°C预热30?40min，加入助熔剂，然后升温至1220?1240 °C，保温5?lOmin，使钢水量达到总量的1/2，然后再升温至1460?1480 °C，使废钢完全熔融，加入铬铁和脱氧剂，保温15?25min，保温期间用除渣剂对铁水扒渣，而后铁水出炉将铁水倒入蠕化包； (3)在蠕化包的包底挖坑，并从下至上按顺序填入蠕化剂，孕育剂和硅钢片，按质量百分比计，填入铁水总量的0.2?0.9 %的蠕化剂、0.6?1.0 %的孕育剂以及0.4?0.6 %的硅钢片，将铁水倒入蠕化包内进行蠕化孕育处理； (4)对蠕化孕育处理后的铁水再次进行搅拌和扒渣，调整成分，当铁水温度为1360-1420 °C时，进行浇铸。2.如权利要求1所述的所述蠕墨铸铁的熔炼工艺，其特征在于，所述蠕墨铸铁的成分如下:碳2.65?2.98%、锰0.25?0.69%、硅2.6?3.5%、镁0.05?0.09%、镍1.2?3.6%、钼0.6?1.5%;铬0.2?0.8%、磷〈0.03%、硫〈0.03%，余量为铁。3.如权利要求2所述的所述蠕墨铸铁的熔炼工艺，其特征在于，所述蠕墨铸铁的成分如下:碳2.69?2.72%、锰0.38?0.45%、硅2.8?3.0%、镁0.06?0.09%、镍1.8?2.5%、钼0.8?1.0%;铬0.5?0.8%、磷〈0.03%、硫〈0.03%，余量为铁。4.如权利要求3所述的所述蠕墨铸铁的熔炼工艺，其特征在于，所述的蠕化剂的化学组成，以质量百分比计，Mg 4?7% ,Ca 5?8%，Ba 2?6%，RE 7?12% ,Si 40?46% ,Al 0.2?0.5%和余量的Fe。5.如权利要求4所述的所述蠕墨铸铁的熔炼工艺，其特征在于，所述孕育剂为硅锆孕育剂，其组分中硅锆的质量分数分别为硅68?75%，锆1.56?3.45%。6.如权利要求5所述的所述蠕墨铸铁的熔炼工艺，其特征在于，所述脱氧剂为硅锶钡合金，其按质量百分比计含S1:55%?65%、Ca: 15%?28%、Ba: 12%?25%。
【文档编号】C22C37/10GK106011603SQ201610517881
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】汪德发, 徐超, 汤新明, 翟建, 徐光清, 赵文定
【申请人】宁国市开源电力耐磨材料有限公司