专利名称：一种采用混合蠕化剂制备蠕墨铸铁的方法
技术领域：
本发明涉及铸铁加工领域，具体涉及一种炉前铁水含硫量检测，以及自制稀土镁钙蠕化剂与低硅镁团块球化剂混合比例，对铁水进行蠕化处理及二次孕育，稳定制备出高强度、高耐磨性蠕墨铸铁铸件的方法。
背景技术：
蠕墨铸铁兼备了灰铸铁的铸造性能和球墨铸铁的高强度、韧性好的应用性能。因此，该材料具备了良好的减振性、导热性、耐磨性，可以广泛用于制造柴油发动机机体、缸盖、缸套、刹车片等零件。汽车工业的发展要求发动机的比功率(KW /排量.L)越来越大，导致发动机的工作温度越来越高，发动机的热负荷与机械负荷大幅度增加，传统的合金灰铸铁及高强度铝合金均不能满足使用要求。蠕墨铸铁材料成为发动机设计者首选的新型工 程材料。 蠕墨铸铁生产的稳定性与原铁水含硫量关系密切，蠕化剂成分的不同，对原铁水的脱硫能力也不同，因此，当铁水中含硫量变化时，必须及时改变蠕化剂的成分，才能稳定生产出蠕墨铸铁产品。目前，蠕墨铸铁生产中存在稳定性差、蠕化率低的根本原因在于蠕化剂的成分不能与铁水含硫变化相互协调，导致蠕化率波动大，组织中铁素体含量高，抗拉强度低等问题，限制了蠕墨铸铁的广泛应用。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种蠕墨铸铁的制备方法，是根据电炉熔炼铁水含硫量检测，用一定比例混合的自制稀土镁钙蠕化剂与低硅镁团块球化剂作为混合蠕化剂进行蠕化处理以及采用硅钡孕育剂一次孕育和75硅铁合金二次孕育，可稳定生产高强度、蠕化率> 85%的蠕墨铸铁铸件。本发明的技术方案是通过以下方式实现的一种采用混合蠕化剂制备蠕墨铸铁的方法，以重量百分比计，包括以下步骤1)配料、2)混合蠕化剂配置、3)蠕化处理、4) 二次孕育处理、5)炉前试样和快速金相检验、6)扒渣覆盖、7)浇注；其特征在于
1)、配料铁水化学成分C3. 40 3. 65%, Si 1. 40 I. 8%, Mn 0. 3 O. 9%、磷P 0-0. 07%、硫 S 0. 03 O. 07%、其余为铁；
2)、混合蠕化剂配置将70 100%的稀土镁钙蠕化剂和O 30%的低硅镁团块球化剂混合配置成混合蠕化剂；
所述的稀土镁钙蠕化剂成分为Re :10 13%、Ca :3 5%、Mg :3 5%、Si :43 47%,Cr 1 ~ 3%、Cu :3 5%、Ti :0 I %、其余为铁；低硅镁团块球化剂成分为Mg 6 8%,Si :彡10%，其余为铁。3)蠕化处理当电炉铁水熔化到143(Tl440°C时，取铁水样品检测原铁水中的含硫量，并确定混合蠕化剂的混合比例；将铁水的温度达到1450 1460°C时，加入占铁液重量O. 9 I. I %的混合蠕化剂进行蠕化处理，铁水重量波动±5% ;当铁水含硫量测得为0. 03 0. 035%时，加入混合蠕化剂含量为95 100%稀土镁钙蠕化剂和(T5%低硅镁团块球化剂；
当铁水含硫量测得为0. 035 0. 045%时，加入混合蠕化剂含量为85 95%稀土镁钙蠕化剂和5 15%低硅镁团块球化剂；
当铁水含硫量测得为0. 045 0. 05%时，加入混合蠕化剂含量为75 85%稀土镁钙蠕化剂和15 25%低硅镁团块球化剂；
当铁水含硫量测得为0. 05 0. 07%时，加入混合蠕化剂含量为7(T75%稀土镁钙蠕化剂和25 30%低硅镁团块球化剂。4) 二次孕育处理一次孕育处理采用出铁槽冲入法孕育，孕育剂为硅钡合金，カロ入量为铁液重量的0. 3 0. 5%，硅钡合金成分为Ba 4-6 %, Ca 1-2%, Si 65-70%, Al1-2%，其余为铁；二次孕育采用随流孕育，孕育剂为75硅铁合金，加入量为铁液重量的 0. 15 0. 3%，孕育温度控制在1370 1380°C。5)炉前试样和快速金相检验炉前试样尺寸为小20mm ;在2 3分钟快速检验炉前试样，确定蠕化效果
所述的炉前试样声音清脆、断ロ呈凹凸、顔色由黑灰色与银灰色网文组成，则蠕化率^ 85% ;所述的声音清脆，断ロ呈银灰色底和少量细小黑色点组成，则球状石墨较多，补カロ10 15%左右铁液量増加蠕化率；所述的断ロ由银灰色底和均匀分布的较大黑点组成，则表示出现较多片状石墨，补加0. 2 0. 5%稀土镁钙蠕化剂恢复蠕化率；
6)、扒渣覆盖采用0.2%的铁水重量的珍珠岩除渣剂进行扒渣I 2次，用0. 2
0.3%的铁水重量的珍珠岩保温覆盖剂在铁水表面形成35 40_厚的保温覆盖层，防止包内铁水快速降温及蠕化元素的自然逸出；
7)、浇注蠕化处理后，在16 17分钟时间内将铁水浇注完毕。本发明的有益效果通过铁水含硫量检测确定，采用不同比例混合的自制稀土镁钙蠕化剂+低硅镁团块球化剂混合蠕化剂蠕化处理，硅钡孕育剂一次孕育和75铁硅合金ニ次孕育处理后，制备的蠕墨铸铁蠕化率> 85%、基体中珠光体含量> 50%、蠕铁抗拉强度O b彡420 Mpa、硬度HB175 210、延伸率5彡I. 5%。
具体实施例方式实施例I :
一种采用混合蠕化剂制备蠕墨铸铁的方法，以重量百分比计，包括以下步骤
I、配料铁水化学成分C :3. 40 3. 65%,Si :1. 40 I. 8%,Mn :0. 3 0. 9%、磷P 0-0. 07%、硫 S :0. 03 0. 07%、其余为铁。2、混合蠕化剂配置将75%的稀土镁钙蠕化剂和25%的低硅镁团块球化剂混合配置成混合蠕化剂。稀土镁钙蠕化剂成分为=Re 10 13%、Ca 3 5%、Mg :3 5%、Si :43 47%、Cr 1 3%、Cu 3 5%、Ti 0 1%、其余为铁；蠕化剂中加入Cr、Cu可以将蠕化与微合金化结合，提高和稳定蠕墨铸铁基体中珠光体含量；低硅镁团块球化剂成分为Mg 6 8%, Si ■.く 10%，其余为铁。3、蠕化处理当电炉铁水熔化到143(Tl440°C时，取铁水样品检测原铁水中的含硫量，测得铁水含硫量为0. 03 0. 035%，确定混合蠕化剂含量比例为95 100%稀土镁钙蠕化剂和(T5%低硅镁团块球化剂。将铁水的温度升到1450 1460°C，加入上述混合蠕化剂进行螺化处理，重量为占铁液重量的0. 9 I. I铁水重量波动±5%。4、二次孕育处理一次孕育处理采用出铁槽冲入法孕育，孕育剂为硅钡合金，加入量为铁液重量的0.3 0.5%，硅钡合金成分为Ba 4-6%, Ca为1-2% ,Si为65-70% ,Al为1_2%，其余为铁；二次孕育采用随流孕育，孕育剂为75硅铁合金，加入量为铁液重量的
0.15 0.3%，孕育温度控制在1370 1380°C。5、炉前试样和快速金相检验炉前试样尺寸为小20mm ;在2 3分钟快速检验炉前试样，确定蠕化效果。炉前试样声音清脆、断ロ呈凹凸、顔色由黑灰色与银灰色网文组成，则蠕化率彡85%。 6、扒渣覆盖采用0. 2%的铁水重量的珍珠岩除渣剂进行扒渣I 2次，用0. 2
0.3%的铁水重量的珍珠岩保温覆盖剂在铁水表面形成35 40_厚的保温覆盖层，防止包内铁水快速降温及蠕化元素的自然逸出。7、浇注蠕化处理后，在16 17分钟时间内将铁水浇注完毕。本实施例蠕墨铸铁缸套与硼磷合金铸铁缸套快速磨损试验对比。蠕墨铸铁缸套磨损量为0. 045mm,硼磷合金铸铁缸套磨损为0. 12mm,相比较螺墨铸铁缸套磨损量仅为硼磷缸套磨损量的37%。实施例2:
一种采用混合蠕化剂制备蠕墨铸铁的方法，有以下步骤
1、配料铁水化学成分C:3. 40 3. 65%,Si :1. 40 I. 8%,Mn :0. 3 0. 9%、磷P 0-0. 07%、硫 S :0. 03 0. 07%、其余为铁；
2、混合蠕化剂配置将90%的稀土镁钙蠕化剂和10%的低硅镁团块球化剂混合配置成混合蠕化剂。稀土镁钙蠕化剂和低硅镁团块球化剂成分同实施例I。3、蠕化处理当电炉铁水熔化到143(Tl440°C时，取铁水样品检测原铁水中的含硫量，确定混合蠕化剂的混合比例；7(T75%的稀土镁钙蠕化剂和25 30%的低硅镁团块球化剂。测得铁水含硫量为0. 05 0. 07%，将铁水的温度上升到1450 1460°C时，加入占铁液重量0. 9 I. I %的上述混合螺化剂进行螺化处理,铁水重量波动±5%。4、二次孕育处理工艺同实施例I。5、炉前试样和快速金相检验炉前试样尺寸为小20mm ;在2 3分钟快速检验炉前试样，确定蠕化效果炉前试样声音清脆，断ロ呈银灰色底和少量细小黑色点组成，则球状石墨较多，补加10 15%左右铁液量増加蠕化率，使蠕化率>85 %。若断ロ由银灰色底和均匀分布的较大黑点组成，则表示出现较多片状石墨，补加0. 2 0. 5%稀土镁钙蠕化剂恢复蠕化率，使蠕化率> 85%。6、扒渣覆盖同实施例I。7、浇注蠕化处理后，在16 17分钟时间内将铁水浇注完毕。本实施例制成的蠕墨铸铁缸套与硼磷合金铸铁缸套装车对比试验。将蠕墨铸铁和硼磷缸套分别安装在同型号柴油运输车上，运输载荷超载30%，运行3000小时，检测缸套磨损量。蠕墨铸铁缸套磨损量为0. 085 0. 093mm，根据允许的极限磨损量数据，预计蠕墨铸铁缸套可运行6000小时；硼磷铸铁缸套磨损量为0. 13 0. 15_，可以运行4500小时。相比较，蠕墨铸铁缸套装车运行寿命可提高40 %。
权利要求
1.一种采用混合蠕化剂制备蠕墨铸铁的方法，以重量百分比计，包括以下步骤1)配料、2)混合蠕化剂配置、3)蠕化处理、4) 二次孕育处理、5)炉前试样和快速金相检验、6)扒渣覆盖、7)浇注；其特征在于 1)、配料铁水化学成分C:3. 40 3. 65%, Si :1. 40 I. 8%, Mn 0. 3 0. 9%、磷P 0-0. 07%、硫 S :0. 03 0. 07%、其余为铁； 2)、混合蠕化剂配置将70 100%的稀土镁钙蠕化剂和0 30%的低硅镁团块球化剂混合配置成混合蠕化剂； 3)蠕化处理当电炉铁水熔化到143(T1440°C时，取铁水样品检测原铁水中的含硫量，确定混合蠕化剂的混合比例；将铁水的温度达到1450 1460°C时，加入占铁液重量0. 9 I.I %的混合蠕化剂进行蠕化处理，铁水重量波动±5% ; 4)采用二次孕育处理工艺一次孕育处理采用出铁槽冲入法孕育，孕育剂为硅钡合金，加入量为铁液重量的0. 3 0. 5%，硅钡合金成分为Ba 4-6%, Ca为l_2%，Si为65-70%,Al为1_2%，其余为铁；二次孕育采用随流孕育，孕育剂为75硅铁合金，加入量为铁液重量的0. 15 0. 3%，孕育温度控制在1370 1380°C ； 5)炉前试样和快速金相检验炉前试样尺寸为020mm ;在2 3分钟快速检验炉前试样，确定蠕化效果 所述的炉前试样声音清脆、断口呈凹凸、颜色由黑灰色与银灰色网文组成，则蠕化率彡85% ;所述的声音清脆，断口呈银灰色底和少量细小黑色点组成，则球状石墨较多，补力口10 15%左右铁液量增加蠕化率；所述的断口由银灰色底和均匀分布的较大黑点组成，则表示出现较多片状石墨，补加0. 2 0. 5%稀土镁钙蠕化剂恢复蠕化率； 6)、扒渣覆盖采用0.2%的铁水重量的珍珠岩除渣剂进行扒渣I 2次，用0. 2 0.3%的铁水重量的珍珠岩保温覆盖剂在铁水表面形成35 40_厚的保温覆盖层，防止包内铁水快速降温及蠕化元素的自然逸出； 7)、浇注蠕化处理后，在16 17分钟时间内将铁水浇注完毕。
2.根据权利要求I所述的一种采用混合蠕化剂制备蠕墨铸铁的方法，其特征在于所述的步骤2)中的稀土镁钙蠕化剂成分为Re :10 13%、Ca :3 5%、Mg :3 5%、Si :43 47%、Cr :1 3%、Cu :3 5%、Ti :0 1%、其余为铁；低硅镁团块球化剂成分为Mg 6 8%、Si 10%，其余为铁。
3.根据权利要求I所述的一种采用混合蠕化剂制备蠕墨铸铁的方法，其特征在于所述的步骤3)中的铁水含硫量在0. 03 0. 035%时，加入混合蠕化剂含量为95 100%稀土镁钙蠕化剂和(T5%低硅镁团块球化剂。
4.根据权利要求I所述的一种采用混合蠕化剂制备蠕墨铸铁的方法，其特征在于所述的步骤3)中的铁水含硫量在0. 035 0. 045%时，加入混合蠕化剂含量为85 95%稀土镁钙蠕化剂和5 15%低硅镁团块球化剂。
5.根据权利要求I所述的一种采用混合蠕化剂制备蠕墨铸铁的方法，其特征在于所述的步骤3)中的铁水含硫量在0. 045 0. 05%时，加入混合蠕化剂含量为75 85%自稀土镁钙蠕化剂和15 25%低硅镁团块球化剂。
6.根据权利要求I所述的一种采用混合蠕化剂制备蠕墨铸铁的方法，其特征在于所述的步骤3)中的铁水含硫量在0. 05 0. 07%时，加入混合蠕化剂含量为7(T75%稀土镁钙蠕化剂和25 30%低硅镁团块球化剂。
7.根据权利要求I所述的一种采用混合蠕化剂制备蠕墨铸铁的方法，其特征在于所述的步骤4)中的炉前试样的声音清脆、断口呈凹凸、颜色由黑灰色与银灰色网文组成，则蠕化率> 85% ;炉前试样的声音清脆，断口呈银灰色底和少量细小黑色点组成，则球状石墨较多，补加10 15%铁液量增加蠕化率；炉前试样的断口由银灰色底和均匀分布的较大黑点组成，则表示出现较多片状石墨，补加0. 2 0. 5%稀土镁钙蠕化剂恢复蠕化率。
全文摘要
一种采用混合蠕化剂制备蠕墨铸铁的方法，以重量百分比计，包括以下步骤1)配料、2)混合蠕化剂配置、3)蠕化处理、4)二次孕育处理、5)炉前试样和快速金相检验、6)扒渣覆盖、7)浇注；本发明，通过铁水含硫量检测确定，采用不同比例混合的稀土镁钙蠕化剂+低硅镁团块球化剂混合蠕化剂蠕化处理，硅钡孕育剂一次孕育和75铁硅合金二次孕育处理后，制备的蠕墨铸铁蠕化率≥85％、基体中珠光体含量≥50％、蠕铁抗拉强度σb≥420Mpa、硬度HB175～210、延伸率δ≥1.5％。
文档编号C22C33/08GK102796939SQ20121031143
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者荆泽平, 傅明喜, 张军中 申请人:丹阳市锦雄机械制造有限公司