专利名称：铸态高延伸率球墨铸铁的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种铸态高延伸率球墨铸铁的生产方法，属于铸造技术领域。
背景技术：
在铸造领域，将延伸率大于10％的球墨铸铁称为高延伸率墨球铸铁，这种球墨铸铁在机械行业、汽车制造行业都有广泛的应用。
一般的高延伸率球墨铸铁的生产方法是用化学成分为碳(C)3.5-4％、硅(Si)2.0-2.5％、锰(Mn)0.2-0.6％、磷(P)≤0.06％、硫(S)≤0.03％铸态球墨铸铁，经800-950℃以上的中高温退火来达到延伸率满足10％以上的要求。
上述高延伸率球墨铸铁的生产方法所存在的以下三处不足越来越为业界所认识并重视，一是由于高温退火会带来能源消耗，并对环境产生影响，不仅影响经济效益而且影响社会效益；二是由于铸件需要高温退火，导致生产周期的延长，迟滞了铸件交货；三是由于化学成分含硅量较低(2.0-2.5％)，在配料时限制了含硅量较高的Z18及以上的新生铁的应用。
鉴此，国内外生产厂商和科研机构都在积极探索新的工艺，藉以弥补上述欠缺，并且在文献中也已有报道。中国专利CN1702182A公开有一种高韧性球墨铸铁的生产方法，采用化学成分碳(C)3-3.2％、硅(Si)2.5-3.2％、锰(Mn)0.25-0.6％、磷(P)≤0.06％、硫(S)≤0.03％；热处理工艺为加热到820±20℃、保温2.0±0.5h、随炉冷到600-550℃出炉。这是一种相对低碳高硅的高韧性球墨铸铁生产方法，由于其需要经过820±20℃的退火处理，因此既浪费能源，又增加生产成本，而且还给生产周期造成延长；由于成分含碳相对较低，在3.0-3.2％，球墨铸铁的石墨化能力不足，铸件很容易产生缩孔类缺陷，而为了防止铸件产生缩孔，则需要增加冒口或冷铁；由于铁水相对含碳低，在3.0-3.2％，因此石墨形核能力下降，易致铸件球化率降低和石墨形态变差。
目前，球墨铸铁的生产原料大多采用球铁用新生铁(Q10-Q16)来熔炼，这是因为球墨铸铁用新生铁所含的对球铁性能影响的微量元素较少，且硅含量较低，配料时可以回用含硅较高的回炉料。但是，用球铁新生铁(Q10-Q16)也存在某些欠缺，首先，球铁用新生铁相对于铸造新生铁价格较高，一般每吨高10元(RMB)左右，从而会造成球铁生产成本的增大；其次，生产相对含硅量较高的球铁时(Si＞2.6％)，由于球铁用新生铁(Q10-Q16)含硅量较低，需要在炉后加入硅铁来保证铁水的含硅量，同样也增加了成本。
发明内容
本发明的任务是要提供一种无须进行高温铁素体化退火并且有利于节能降本的、通过合理选择铸造新生铁而仅需在炉后加入微量硅铁乃至不加入硅铁的延伸率理想的铸态高延伸率球墨铸铁的生产方法。
本发明的任务是这样来完成的，一种铸态高延伸率球墨铸铁的生产方法，它包括以下步骤A)选料，选取Z18和Z22铸造新生铁中的任意一种新生铁为原料；B)配料，按重量百分比取Z18或Z22新生铁35-95％、回炉料＜55％、废钢＜12％、硅铁0.6-2.5％；C)熔炼、球化，将所配取的料投入炉内熔炼，用冲入法球化，球化剂加入量为铁水重量的1.4-1.8％，用铁水量的0.3-0.5％的75号硅铁覆盖在球化剂上并打实，放铁水球化时炉前再孕育铁水量的0.3-0.5％的75号硅铁，球化后的铁水所含化学成分的重量百分比为C3.5-4％、Si2.6-3.2％、Mn0.15-0.5％、P≤0.06％、S≤0.03％，浇铸时用孕育剂瞬时孕育，得到铸态高延伸率球墨铸铁。
在本发明的步骤A)中所述的Z18铸造新生铁所含化学成分的重量百分比为C＞3.3、Si＞1.6-2.0、Mn≤0.3、P≤0.06、S≤0.03。
在本发明的步骤A)中所述的Z22铸造新生铁所含化学成分的重量百分比为C＞3.3、Si＞2-2.4、Mn≤0.3、P≤0.06、S≤0.03。
在本发明的步骤B)中所述的回炉料为步骤C)中所述的铁水的球墨铸铁浇冒口及报废铸件中的任意一种或者其混合料。
在本发明的步骤B)中所述的废钢为所含化学成分的重量百分比为C0.12-0.6、Si0.12-0.6、Mn0.35-0.65的普通碳素钢。
在本发明的步骤B)中所述的硅铁为含硅量72～80％的75号硅铁合金。
在本发明的步骤C)中所述的球化剂为高镁低稀土铁素体基体球化剂。
本发明所述的高镁低稀土铁素体基体球化剂所含化学成分的重量百分比为Mg7-9、Re2.5-4。
在本发明的步骤C)中所述的炉内熔炼为采用热风炉胆冲天炉熔炼。
在本发明的步骤C)中所述的孕育剂为含硅量为72～80％的75号硅铁合金、或75号硅铁合金与SiBaCa孕育剂的组合；所述的瞬时孕育为边浇铸边孕育的随流孕育和孕育剂加入抬包中进行孕育的任意一种孕育。
本发明方法所具的优点之一，方法所得到的球墨铸铁为一种铸态高延伸率球墨铸铁，由于不需要中高温铁素体化退火延伸率就可达到10％以上，故每吨铸件可降低成本500元(RMB)，并且可缩短铸件生产周期一周左右；之二，由于是采用了含硅量较高的化学成分(Si2.6-3.2)，故可用含硅量较高的Z18或Z22来熔炼球铁铁水，从而扩大了球铁原料的选用范畴；之三，由于采用了高碳高硅成分，球铁的自膨胀补缩能力增强，铸件不易产生缩孔；之四，由于用Z18或Z22新生铁替代含硅量较低的球铁专用新生铁(Q10-Q16)，因此可每吨节约成本10元(RMB)，而且炉后可不加或少加硅铁合金，与Q12新生铁生产相比每吨铁水还可节约30元(RMB)。
具体实施例方式
实施例1以铸造为中国江苏省常熟汽车零部件有限公司生产各型号的千斤顶底座铸件为例。
A)选料，选取由中国江苏省徐州钢铁厂生产的所含化学成分的重量百分比由表1所示的Z18铸造新生铁；B)配料，用步骤A)所选的Z18铸造新生铁、或此种铁水的球墨铸铁浇冒口为回炉料、以所含化学成分的重量百分比为C 0.12-0.6、Si 0.12-0.6、Mn0.35-0.65的普通碳素钢作为废钢、以中国国家标准GB2272-87中所定义的含硅量为72.0～80.0％的75号硅铁合金为硅铁，按表2所示的重量百分比配取；C)熔炼、球化，采用5T/h热风炉胆冲天炉熔炼，包内冲入法球化，加入中国江苏省宜兴市宜丰合金球铁厂生产的化学成分重量百分比为Mg7-9、Re2.5-4的高镁低稀土铁素体基体球化剂，加入量为铁水量的1.7％，并且用铁水量的0.4％的75号硅铁(大小5-20mm)覆盖在球化剂上，捣紧打实后再撒一层珍珠岩，在放铁水时用0.4％的75号硅铁(大小5-20mm)通过出铁槽加入到包内进行孕育，浇铸时向抬包内加入0.05-0.1％的SiBaCa孕育剂进行瞬时孕育，铁水的化学成分金相及强度、延伸率由表3所示，得到延伸率为21.4％的高延伸率球墨铸铁。
实施例2以铸造为中国江苏省常熟汽车零部件有限公司生产千斤顶顶帽、卡舌等铸件为例。
A)选料，选取由中国江苏省徐州钢铁厂生产的表1所示的化学成分的Z18铸造新生铁；B)配料，回炉料采用此种铁水的球墨铸铁浇冒口与报废铸件各占50％，按表2配取；C)熔炼、球化同实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.6％，得到延伸率为22.9％的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。
实施例3以铸造为中国江苏省常熟市常熟机械总厂的半轴套铸件为例。
A)选料，选取由由中国江苏省徐州钢铁厂生产的表1所示化学成分的Z18铸造新生铁；B)配料，回炉料采用此种铁水的报废铸件回用料，按表2配取；C)熔炼、球化同实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.7％，得到延伸率为18.7％的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。
实施例4以铸造为中国江苏省常熟长方纺织机械厂的回综臂、拉钩等铸件为例。
A)选料，选取由中国江苏省徐州市徐州牛头山钢铁有限公司生产的所含化学成分由表1所示的Z18铸造新生铁；B)配料，采用此种铁水的报废铸件与球墨铸铁浇冒口相混合的回用料作为回炉料，按表2配取；C)熔炼、球化同实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.5％，得到延伸率为23％的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。
实施例5以铸造为中国江苏省常熟汽车零部件有限公司生产各型号的油缸铸件为例。
A)选料，选取由中国江苏省徐州市徐州牛头山钢铁有限公司生产的所含化学成分由表1所示的Z18铸造新生铁；B)配料，采用此种铁水的报废铸件与球墨铸铁浇冒口相混合的回用料作为回炉料，按表2配取；C)熔炼、球化同实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.65％，得到延伸率为21.1％的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。
实施例6以铸造为中国江苏省常熟市常熟机械总厂的前桥壳铸件为例。
A)选料，选取由中国江苏省徐州市徐州牛头山钢铁有限公司生产的所含化学成分由表1所示的Z18铸造新生铁；B)配料，采用此种铁水的报废铸件与球墨铸铁浇冒口相混合的回用料作为回炉料，按表2配取；C)熔炼、球化同实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.7％，得到延伸率为19.9％的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。
实施例7以铸造为中国江苏省常熟市常熟机械总厂的前桥支架铸件为例。
A)选料，选取由由中国江苏省徐州钢铁厂生产的所含化学成分由表1所示的Z22铸造新生铁；B)配料，采用此种铁水的报废铸件和球墨铸铁浇冒口相混合的回用料作为回炉料，按表2配取；C)熔炼、球化同实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.7％，得到高延伸率为20的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。
实施例8以铸造为中国江苏省常热汽车零部件有限公司生产千斤顶活塞铸件为例。
A)选料，选取由由中国江苏省徐州钢铁厂生产的表1所示的化学成分的Z22铸造新生铁；
B)配料，采用此种铁水的报废铸件和球墨铸铁浇冒口相混合的回用料作为回炉料，按表2配取；C)熔炼、球化同实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.6％，得到延伸率为19％的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。
实施例9以铸造为中国江苏省常熟汽车零部件有限公司生产千斤顶齿条铸件为例。
A)选料，选取由中国江苏省徐州钢铁厂生产的表1所示的化学成分的Z22铸造新生铁；B)配料，采用此种铁水的报废铸件与球墨铸铁浇冒口相混合的回用料作为回炉料，按表2配取；C)熔炼、球化同实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.6％，得到延伸率为20.1％的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。
实施例10以铸造为中国江苏省常熟曳引机有限公司的轮缘铸件为例。
A)选料，选取由中国江苏省徐州钢铁厂生产的表1所示的化学成分的Z22铸造新生铁；B)配料，采用此种铁水的报废铸件与球墨铸铁浇冒口相混合的回用料作为回炉料，按表2配取；C)熔炼、球化同实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.7％，得到延伸率为22.9％的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。
实施例11以铸造为中国江苏省常熟长方纺织机械厂的拉杆、拉刀臂等铸件为例。
A)选料，选取由中国江苏省徐州钢铁厂生产的表1所示的化学成分的Z22铸造新生铁；B)配料，采用此种铁水的报废铸件与球墨铸铁浇冒口相混合的回用料作为回炉料，按表2配取；C)熔炼、球化同实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.5％，得到延伸率为20.6％的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。
表1为Z18、Z22铸造新生铁所含化学成分(重量百分比)
表2为各实施例的投料量(重量百分比) 400Kg/批
表3为各实施例铁水的化学成分、金相及强度延伸率
权利要求
1.一种铸态高延伸率球墨铸铁的生产方法，其特征在于它包括以下步骤A)选料，选取Z18和Z22铸造新生铁中的任意一种新生铁为原料；B)配料，按重量百分比取Z18或Z22新生铁35-95％、回炉料＜55％、废钢＜12％、硅铁0.6-2.5％；C)熔炼、球化，将所配取的料投入炉内熔炼，用冲入法球化，球化剂加入量为铁水重量的1.4-1.8％，用铁水量的0.3-0.5％的75号硅铁覆盖在球化剂上并打实，放铁水球化时炉前再孕育铁水量的0.3-0.5％的75号硅铁，球化后的铁水所含化学成分的重量百分比为C3.5-4％、Si2.6-3.2％、Mn0.15-0.5％、P≤0.06％、S≤0.03％，浇铸时用孕育剂瞬时孕育，得到铸态高延伸率球墨铸铁。
2.根据权利要求1所述的铸态高延伸率球墨铸铁的生产方法，其特征在于步骤A)中所述的Z18铸造新生铁所含化学成分的重量百分比为C＞3.3、Si＞1.6-2.0、Mn≤0.3、P≤0.06、S≤0.03。
3.根据权利要求1所述的铸态高延伸率球墨铸铁的生产方法，其特征在于步骤A)中所述的Z22铸造新生铁所含化学成分的重量百分比为C＞3.3、Si＞2-2.4、Mn≤0.3、P≤0.06、S≤0.03。
4.根据权利要求1所述的铸态高延伸率球墨铸铁的生产方法，其特征在于步骤B)中所述的回炉料为步骤C)中所述的铁水的球墨铸铁浇冒口及报废铸件中的任意一种或者其混合料。
5.根据权利要求1所述的铸态高延伸率球墨铸铁的生产方法，其特征在于步骤B)中所述的废钢为所含化学成分的重量百分比为C0.12-0.6、Si0.12-0.6、Mn0.35-0.65的普通碳素钢。
6.根据权利要求1所述的铸态高延伸率球墨铸铁的生产方法，其特征在于步骤B)中所述的硅铁为含硅量72～80％的75号硅铁合金。
7.根据权利要求1所述的铸态高延伸率球墨铸铁的生产方法，其特征在于步骤C)中所述的球化剂为高镁低稀土铁素体基体球化剂。
8.根据权利要求7所述的铸态高延伸率球墨铸铁的生产方法，其特征在于所述的高镁低稀土铁素体基体球化剂所含化学成分的重量百分比为Mg7-9、Re2.5-4。
9.根据权利要求1所述的铸态高延伸率球墨铸铁的生产方法，其特征在于步骤C)中所述的炉内熔炼为采用热风炉胆冲天炉熔炼。
10.根据权利要求1所述的铸态高延伸率球墨铸铁的生产方法，其特征在于步骤C)中所述的孕育剂为含硅量为72～80％的75号硅铁合金、或75号硅铁合金与SiBaCa孕育剂的组合；所述的瞬时孕育为边浇铸边孕育的随流孕育和孕育剂加入抬包中进行孕育的任意一种孕育。
全文摘要
一种铸态高延伸率球墨铸铁的生产方法，属于铸造技术领域。包括的步骤选取Z18和Z22铸造新生铁中的任意一种新生铁为原料；按重量百分比取Z18或Z22新生铁35－95％、回炉料＜55％、废钢＜12％、硅铁0.6－2.5％；将配取的料投入炉内熔炼，用冲入法球化，球化剂加入量为铁水重量的1.4－1.8％，用铁水量的0.3－0.5％的75号硅铁覆盖在球化剂上并打实，放铁水球化时炉前再孕育铁水量的0.3－0.5％的75号硅铁，球化后的铁水所含化学成分的重量百分比为C3.5－4％、Si2.6－3.2％、Mn0.15－0.5％、P≤0.06％、S≤0.03％，浇铸时用孕育剂瞬时孕育，得到铸态高延伸率球墨铸铁。可降低成本，缩短铸件生产周期；扩大了球铁原料的选用范畴；铸件不易产生缩孔；节约成本，且炉后可不加或少加硅铁合金。
文档编号C22C37/04GK1948534SQ20061009756
公开日2007年4月18日 申请日期2006年11月6日 优先权日2006年11月6日
发明者周建康, 张恩礼 申请人:常熟市千斤顶铸造厂