一种硅固熔强化铁素体球墨铸铁及其制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种硅固熔强化铁素体球墨铸铁及其制备工艺。硅固熔强化铁素体球墨铸铁中各组分按重量百分比计为C含量为3.05~3.30%，Si含量为3.80~4.00%，Mn含量为0.15~0.25%，Mg含量为0.035~0.050%，P含量≤0.035%，S含量≤0.015%，Ce含量为0.0030~0.0040%，Sb含量为0.0045~0.0055%，其余为铁。制备时选用优质生铁、废钢，电炉熔化铁水并控制碳硅锰含量，球化包中加入一定量的预处理剂、球化剂A和B、孕育剂进行铁水处理，同时加入一定量的锑调节铈量，球化效果好。在浇口盆中埋入孕育块及浇口盆附近布置随流孕育装置进行随流孕育，扒渣浇注。本发明制备方法简单，制备得到的硅固熔强化铁素体球墨铸铁的抗拉强度、屈服强度和延伸率达到并超过了要求值，且不带V形缺口的?20℃冲击值也达到了要求，金相效果较好。
【专利说明】
-种括固膝强化铁素体球墨铸铁及其制备工艺
技术领域
[0001] 本发明设及一种娃固烙强化铁素体球墨铸铁及其制备工艺，属于铁素体球墨铸铁 制备技术领域。
【背景技术】
[0002] 由于风电技术的发展，目前世界各地都在大力支持风力发电机项目。随着世界各 地风力发电机项目的发展，作为风电项目中的核屯、部件:轮穀、底座、轴承座等件，其选用的 铸件材料也在发生变化。现已有世界多家知名的风力发电机制造企业提出采用固烙强化铁 素体球墨铸铁材料。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了解决对于风电项目中使用的核屯、铸铁部件性能要求较高，现 有工艺制备的材料不能满足应用要求的问题，提供了一种娃固烙强化铁素体球墨铸铁及其 制备工艺，通过选用优质的原材料，调整铁水中碳、娃、儘的含量，及姉和錬的合理匹配，经 过预处理，球化孕育处理，获得娃固烙强化铁素体球墨铸铁一QT580-13。
[0004] 本发明采用如下技术方案：一种娃固烙强化铁素体球墨铸铁，各组分按重量百分 比计为C含量为3.05~3.30%，Si含量为3.80~4.00%，Mn含量为0.15~0.25%，Mg含量为 0.035~0.050%，P含量《0.035%，S含量《0.015%，Ce含量为0.0030~0.0040%，Sb含量 为0.0045~0.0055%，其余为铁。
[0005] 娃固烙强化铁素体球墨铸铁的制备方法，包括如下步骤：
[0006] (1)按重量份计，选取20~65份生铁、15~35份废钢打包成型，10~65份回炉料，通 过电炉加溫至1430~1480°C全部烙化为铁水，调整铁水中的C、Si、Mn的含量，按C含量为 3.05~3.30%，Si含量为2.40~3.10%，Mn含量为0.15~0.25%进行调整；
[0007] (2)球化包中原料的配置:在球化包内放入球化剂A和球化剂B，球化剂A的加入量 为铁水重量的0.50~0.65%，球化剂B的加入量为铁水重量的0.50~0.65 %，紧实;上面均 匀覆盖铁水质量0.2~0.3 %的75娃铁，紧实;再均匀覆盖铁水重量0.1~0.2%的干净的废 钢片，紧实；随后上面均匀散铁水质量0.05~0.15 %的增碳剂，并加入铁水质量0.0030~ 0.0045 %的訊元素；
[000引（3)铁水预处理、球化孕育处理:根据出铁重量将铁水冲入球化包放置在步骤(2) 中球化剂对面的坑内；球化反应溫度为1420~1470°C，铁水预处理、球化反应时间为80~ 150s;在球化反应即将结束时，再将孕育剂加入球化包内，孕育剂的加入量为铁水重量的 0.40~0.70%，孕育时间控制在30~60s，反应完毕后化渣准备诱注；
[0009] (4)孕育块、随流孕育处理：W铸件铁水诱注的重量计，首先将0.10%的孕育块埋 入诱口盆中，并把0.15%的随流孕育剂放置在随流孕育斗中安放好，铁水诱注时，孕育块溶 解并进行孕育处理，并打开随流孕育装置开始随流孕育处理，即得产品娃固烙强化铁素体 球墨铸铁。
[0010] 进一步的，所述球化剂A组成为按重量百分比计，稀±0.35~0.65 %，Mg 5. ο~ 6.0%，Si 44.0~48.0%，Ca 0.8~1.2%，其余为铁。
[0011] 进一步的，所述球化剂B组成为按重量百分比计，Mg 5.0~6.0%，Si 44.0~ 48.0%，Ca 0.8~1.2%，其余为铁。
[0012] 进一步的，所述孕育剂组成为按重量百分比计，Si 72.0~78.0%，Ca 1.0~ 2.0%，Ba 2.0~3.0%，其余为铁。
[0013] 进一步的，所述预处理剂组成为按重量百分比计，碳>99%，灰分<0.10%，硫< 0.015%。
[0014] 进一步的，所述生铁中憐含量小于等于0.035%、硫含量小于等于0.020%。
[0015] 进一步的，所述废钢中儘含量小于等于0.1%、憐含量小于等于0.030%、硫含量小 于等于0.030 %。
[0016] 进一步的，所述孕育块组成为按重量百分比计，Si 68.0~76.0%，A1 3.2~ 4.5%，Ca 0.3~1.5%，其余为铁。
[0017] 进一步的，随流孕育剂组成为按重量百分比计，Si 70.0~76.0%，Ca 0.75~ 1.25%，Ce 1.5 ~2.0%，A1 0.75 ~1.25%，其余为铁。
[0018] 本发明制备方法简单，步骤易于操作，适用于制备QT580-13铁素体球墨铸铁，在制 备过程中通过两种含有不同稀±量的球化剂，来调整球化剂中的稀±含量，又通过加入錬 量，来中和稀±中姉的影响，使得获取铸件本体中忍部良好的球化效果，制备得到的铁素体 球墨铸铁抗拉强度、屈服强度、延伸率均达到了要求值，同时-20°C冲击值也达到要求值，铸 件本体金相较好。
【具体实施方式】
[0019] 下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0020] 实施例1:
[0021] QT580-13铁素体球墨铸铁的制备工艺，包含如下步骤：
[0022] (1)原料选择：按重量份计，选取20份憐含量小于等于0.035 %、硫含量小于等于 0.020%的生铁、15份儘含量小于等于0.1 %、憐含量小于等于0.030 %、硫含量小于等于 0.030%的废钢，然后打包成型，65份本公司风电铸件球墨铸铁回炉料，并通过电炉烙化，调 整化学成分，加溫至1430~1480°C，至全部烙化成铁水；
[0023] (2)球化包中原料的配置步骤(1)所得铁水质量计，在球化包内放入球化剂A和 B，球化剂A和B的加入量均为铁水重量的0.55%，紧实;上面均匀覆盖铁水重量0.3%的75娃 铁，紧实；再均匀覆盖铁水重量0.2%的干净的废钢片，紧实；随后上面均匀散铁水重量 0.05 %的增碳剂，并加入铁水重量0.0030 %訊；
[0024] (3)铁水预处理、球化孕育处理:先将铁水冲入球化包放置在步骤(2)中球化剂对 面的坑内，直到预先设定量;铁水预处理、球化反应溫度为1420~1470°C，铁水预处理、球化 反应时间为130秒;在球化反应即将结束时，再将孕育剂加入球化包内，孕育剂的加入量为 铁水重量的0.6%，孕育时间控制在45秒，反应完毕后化渣准备诱注；
[0025] (4)孕育块、随流孕育处理：W铸件铁水诱注的重量计，事先把0.10%的孕育块埋 入诱口盆中，并把0.15%的随流孕育剂放置在随流孕育斗中安放好，铁水诱注时，开始孕育 块孕育处理，并打开随流孕育装置开始随流孕育处理，即得产品QT580-13铁素体球墨铸铁。 [00%] 球化剂A组成为按重量百分比计，稀±0.35%，Mg 6.0%，Si 48.0%，Ca 0.8%，其 余为铁。
[0027] 球化剂B组成为按重量百分比计，Mg 6.0%，Si 44.0%，化1.2%，其余为铁。
[0028] 孕育剂组成为按重量百分比计，Si 72.0%，化2.0%，Ba 2.0%，其余为铁。
[0029] 预处理剂组成为按重量百分比计，碳>99%，灰分<0.10%，硫<0.015%。
[0030] 孕育块组成为按重量百分比计，Si 68.0%，A1 4.5%，化1.5%，其余为铁。
[0031] 随流孕育剂组成为按重量百分比计，Si 76.0%，Ca 1.25%，Ce 1.5%，A1 0.75%，其余为铁。
[0032] 经检测，该QT580-13铁素体球墨铸铁中包含如下重量百分含量的各组份:C含量为 3.21%，Si含量为 3.87 %，Mn含量为 0.19%，Mg含量为 0.040 %，P含量0.029 %，S含量 0.009%，Ce含量为0.0033%，訊含量为0.0049%，其余为铁。性能测试结果如表1所示。
[0033] 实施例2:
[0034] QT580-13铁素体球墨铸铁的制备工艺，包含如下步骤：
[0035] (1)原料选择：按重量份计，选取60份憐含量小于等于0.035 %、硫含量小于等于 0.020%的生铁、35份儘含量小于等于0.1 %、憐含量小于等于0.030 %、硫含量小于等于 0.030%的废钢，然后打包成型，15份本公司风电铸件球墨铸铁回炉料，并通过电炉烙化，调 整化学成分，加溫至1430~1480°C，至全部烙化成铁水；
[0036] (2)球化包中原料的配置步骤(1)所得铁水质量计，在球化包内放入球化剂A和 B，球化剂A和B的加入量均为铁水重量的0.60%，紧实;上面均匀覆盖铁水重量0.2%的75娃 铁，紧实；再均匀覆盖铁水重量0.2%的干净的废钢片，紧实；随后上面均匀散铁水重量 0.15 %的增碳剂，并加入铁水重量0.0045 %訊；
[0037] (3)铁水预处理、球化孕育处理:先将铁水冲入球化包放置在步骤(2)中球化剂对 面的坑内，直到预先设定量;铁水预处理、球化反应溫度为1420~1470°C，铁水预处理、球化 反应时间为120秒;在球化反应即将结束时，再将孕育剂加入球化包内，孕育剂的加入量为 铁水重量的0.5%，孕育时间控制在50秒，反应完毕后化渣准备诱注；
[0038] (4)孕育块、随流孕育处理：W铸件铁水诱注的重量计，事先把0.10%的孕育块埋 入诱口盆中，并把0.15%的随流孕育剂放置在随流孕育斗中安放好，铁水诱注时，开始孕育 块孕育处理，并打开随流孕育装置开始随流孕育处理，即得产品QT580-13铁素体球墨铸铁。
[0039] 球化剂A组成为按重量百分比计，稀±0.5%，Mg 5.5%，Si 45.0%，Ca 1.0%，其 余为铁。
[0040] 球化剂B组成为按重量百分比计，无稀±，Mg 5.5%，Si 45.0%，Ca 1.0%，其余为 铁。
[0041 ] 孕育剂组成为按重量百分比计，含Si 75.0%，化1.5%，Ba 2.5%，其余为铁。
[0042] 预处理剂组成为按重量百分比计，含碳>99%，灰分<0.10%，硫<0.015%。
[0043] 孕育块组成为按重量百分比计，含Si 70.0%，A1 3.5%，化1.0%，其余为铁。
[0044] 随流孕育剂组成为按重量百分比计，含Si 75.0%，Ca 1.00%，Ce 1.75%，A1 1.00%，其余为铁。
[0045] 经检测，该QT580-13铁素体球墨铸铁中包含如下重量百分含量的各组份:C含量为 3. 11%，Si含量为3.93%，Mn含量为0.15%，Mg含量为0.043%，P含量0.027%，S含量 0.008%，Ce含量为0.0043%，訊含量为0.0053%，其余为铁。性能检测结果如表1所示。
[0046] 实施例3:
[0047] QT580-13铁素体球墨铸铁的制备工艺，包含如下步骤：
[0048] (1)原料选择：按重量份计，选取65份憐含量小于等于0.035 %、硫含量小于等于 0.020%的生铁、25份儘含量小于等于0.1 %、憐含量小于等于0.030 %、硫含量小于等于 0.030%的废钢，然后打包成型，10份本公司风电铸件球墨铸铁回炉料，并通过电炉烙化，调 整化学成分，加溫至1430~1480°C，至全部烙化成铁水；
[0049] (2)球化包中原料的配置步骤(1)所得铁水质量计，在球化包内放入球化剂A和 B，球化剂A和B的加入量均为铁水重量的0.50%，紧实;上面均匀覆盖铁水重量0.2%的75娃 铁，紧实；再均匀覆盖铁水重量0.2%的干净的废钢片，紧实；随后上面均匀散铁水重量 0.10 %的增碳剂，并加入铁水重量0.0035 %訊；
[0050] (3)铁水预处理、球化孕育处理:先将铁水冲入球化包放置在步骤(2)中球化剂对 面的坑内，直到预先设定量;铁水预处理、球化反应溫度为1420~1470°C，铁水预处理、球化 反应时间为129秒;在球化反应即将结束时，再将孕育剂加入球化包内，孕育剂的加入量为 铁水重量的0.55%，孕育时间控制在55秒，反应完毕后化渣准备诱注；
[0051] (4)孕育块、随流孕育处理：W铸件铁水诱注的重量计，事先把0.10%的孕育块埋 入诱口盆中，并把0.15%的随流孕育剂放置在随流孕育斗中安放好，铁水诱注时，开始孕育 块孕育处理，并打开随流孕育装置开始随流孕育处理，即得产品QT580-13铁素体球墨铸铁。 [0化2] 球化剂A组成为按重量百分比计，稀±0.65%，Mg 5.0%，Si 44.0%，Ca 1.2%，其 余为铁。
[0化3] 球化剂B组成为按重量百分比计，Mg 5.0%，Si 48.0%，化0.8%，其余为铁。
[0054] 孕育剂组成为按重量百分比计，Si 78.0%，化1.0%，Ba 3.0%，其余为铁。
[0055] 预处理剂组成为按重量百分比计，碳>99%，灰分<0.10%，硫<0.015%。
[0化6] 孕育块组成为按重量百分比计，Si 76.0%，A1 3.2%，化0.3%，其余为铁。
[0化7] 随流孕育剂组成为按重量百分比计，Si 70.0%，Ca 0.75%，Ce 2.0%，A1 1.25%，其余为铁。
[005引经检测，该QT580-13铁素体球墨铸铁中包含如下重量百分含量的各组份:C含量为 3. 16%，Si含量为 3.83 %，Μη含量为 0.17%，Mg含量为 0.038 %，P含量0.026 %，S含量 0.007%，Ce含量为0.0037%，訊含量为0.0048%，其余为铁。性能检测结果如表1所示。 [0化9] 表1
[0060]
[0061]由表1可知，采用本发明制备方法的实施例1-3制备得到的QT580-13铁素体球墨铸 铁的抗拉强度分别达至化61MPa、585MPa和566MPa，抗拉强度均达到要求值，屈服强度最高达 至lj483MPa，延伸率分别为18.1 %、17.1 %和18.3%达到了要求值，实施例1-3的硬度、-20°C 冲击值W及球化率均达到要求值的范围，因此可知采用本发明方法能够制备出性能较优的 QT580-13铁素体球墨铸铁。
【主权项】
1. 一种硅固熔强化铁素体球墨铸铁，其特征在于：各组分按重量百分比计为C含量为 3 · 05~3 · 30%，Si 含量为 3 · 80~4 · 00%，Μη 含量为 0· 15~25%，Mg 含量为 0· 035~050%，P 含量彡 0.035%，S 含量彡 0.015%，Ce 含量为0.0030~0.0040%，Sb 含量为0.0045~0.0055%，其余为铁。2. 权利要求1所述的硅固熔强化铁素体球墨铸铁的制备方法，其特征在于:包括如下步 骤： (1) 按重量份计，选取20~65份生铁、15~35份废钢打包成型，10~65份回炉料，通过电炉 加温至1430~1480°C全部熔化为铁水，调整铁水中的C、Si、Mn的含量，按C含量为3.05~ 3 · 30%，Si含量为2 · 40~3 · 10%，Μη含量为0· 15~25%进行调整； (2) 球化包中原料的配置:在球化包内放入球化剂Α和球化剂Β，球化剂Α的加入量为铁 水重量的〇. 50~0.65%，球化剂B的加入量为铁水重量的0.50~0.65%，紧实；上面均匀覆盖铁 水质量0.2~0.3%的75硅铁，紧实;再均匀覆盖铁水重量0.1~0.2%的干净的废钢片，紧实；随 后上面均匀散铁水质量0.05~0.15%的增碳剂，并加入铁水质量0.0030~0.0045%的Sb元素； (3) 铁水预处理、球化孕育处理:根据出铁重量将铁水冲入球化包放置在步骤(2)中球 化剂对面的坑内；球化反应温度为1420~1470°C，铁水预处理、球化反应时间为80~150s;在 球化反应即将结束时，再将孕育剂加入球化包内，孕育剂的加入量为铁水重量的0.40~ 0.70%，孕育时间控制在30~60s，反应完毕后扒渣准备浇注； (4) 孕育块、随流孕育处理：以铸件铁水浇注的重量计，首先将0.10%的孕育块埋入浇口 盆中，并把〇. 15%的随流孕育剂放置在随流孕育斗中安放好，铁水浇注时，孕育块溶解并进 行孕育处理，并打开随流孕育装置开始随流孕育处理，即得产品硅固熔强化铁素体球墨铸 铁。3. 如权利要求2所述的硅固熔强化铁素体球墨铸铁的制备方法，其特征在于:所述球化 剂A组成为按重量百分比计，稀土0.35~0.65%，Mg 5.0~6.0%，Si 44.0~48.0%，Ca 0.8~1.2%， 其余为铁。4. 如权利要求2所述的硅固熔强化铁素体球墨铸铁的制备方法，其特征在于:所述球化 剂B组成为按重量百分比计，Mg 5.0~6.0%，Si 44.0~48.0%，Ca 0.8~1.2%，其余为铁。5. 如权利要求2所述的硅固熔强化铁素体球墨铸铁的制备方法，其特征在于:所述孕育 剂组成为按重量百分比计，Si 72.0~78.0%，Ca 1.0~2.0%，Ba 2.0~3.0%，其余为铁。6. 如权利要求2所述的硅固熔强化铁素体球墨铸铁的制备方法，其特征在于:所述预处 理剂组成为按重量百分比计，碳彡99%，灰分< 0.10%，硫< 0.015%。7. 如权利要求2所述的硅固熔强化铁素体球墨铸铁的制备方法，其特征在于:所述生铁 中磷含量小于等于〇. 035%、硫含量小于等于0.020%。8. 如权利要求2所述的硅固熔强化铁素体球墨铸铁的制备方法，其特征在于:所述废钢 中锰含量小于等于〇. 1%、磷含量小于等于〇. 030%、硫含量小于等于0.030%。9. 如权利要求2所述的硅固熔强化铁素体球墨铸铁的制备方法，其特征在于:所述孕育 块组成为按重量百分比计，Si 68.0~76.0%，A1 3.2~4.5%，Ca 0.3~1.5%，其余为铁。10. 如权利要求2所述的硅固熔强化铁素体球墨铸铁的制备方法，其特征在于：随流孕 育剂组成为按重量百分比计，Si 70.0~76.0%，Ca 0.75~1.25%，Ce 1.5~2·0%，Α1 0.75~ 1.25%，其余为铁。
【文档编号】C21C1/10GK106011607SQ201610556790
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月15日
【发明人】刘鑫, 俞旭如, 李川度, 孙春晖, 马建照, 李平, 张森林
【申请人】江苏汽铸造股份有限公司, 江苏一汽铸造股份有限公司