一种采用球化铁水制备蠕墨铸铁的方法
【专利摘要】一种采用球化铁水制备蠕墨铸铁的方法，包括以下步骤：1）配料、2）配置混合球化剂、3）球化处理、4）孕育处理、5）硫化铁冲入量确定、6）炉前试样和快速金相检验、7）扒渣覆盖、8）浇注。本发明，可稳定制备出蠕化率≥85％、基体中铁素体含量≥90％的蠕墨铸铁材料，耐热温度≥870℃。蠕铁性能指标为：抗拉强度σb≥420Mpa、硬度HB195～210、延伸率δ≥1.3％。
【专利说明】一种采用球化铁水制备蠕墨铸铁的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铸铁材料加工领域，具体涉及采用稀土镁钙与低硅镁团块混合球化剂，对铁水进行球化处理，采用出铁槽硅铁合金冲入法一次孕育和浇包内硅钡合金冲入法二次孕育的方法，以及采用浇包内冲入硫化铁合金增加球化后铁水的含硫量以达到调整铁水中残余稀土和残余镁含量的方法，用球化铁水制备蠕墨铸铁。
【背景技术】
[0002]蠕墨铸铁不仅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，同时该材料还具备了良好的减振性、导热性、耐磨性，因此，已经成为一种新型的工程应用材料，广泛用于制造柴油发动机机体、缸盖、缸套、刹车片、排气管等零件。
[0003]球墨铸铁与蠕墨铸铁石墨的形态与铁水中的含硫量、残余稀土和残余镁含量有密切的关系。相比较，球铁中硫含量低于蠕铁，而残余稀土和残余镁含量却高于蠕铁。一般而言，在这两种铸铁中，硫含量越高，则残余稀土和残余镁含量必然相对较低，存在相互联系。
[0004]正是由于球铁与蠕铁对铁水中硫含量、残余稀土和残余镁含量的要求不同，因此，这两种铸铁是分别进行生产的。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，本发明的目的在于提供一种采用球化铁水制备蠕墨铸铁的方法，实现球铁与蠕铁的同时生产。是采用由50%稀土镁钙和50%低硅镁团块合金组成的混合球化剂对原铁水进行球化处理，以及采用硅铁合金出铁槽冲入法一次孕育和采用硅钡合金浇注包内冲入法二次孕育技术，根据球化后铁水含硫量的检测，在浇包内冲入一定量的硫化铁合金，以增加铁水的硫含量、调整铁水中残余稀土和残余镁含量，可稳定制备出蠕化率^ 85%的蠕墨铸铁材料。
[0006]本发明的技术方案是通过以下方式实现的:一种采用球化铁水制备蠕墨铸铁的方法，包括以下步骤:1)配料、2)配置混合球化剂、3)球化处理、4)孕育处理、5)硫化铁冲入量确定、6)炉前试样和快速金相检验、7)扒渣覆盖、8)浇注；其特征在于:
1)配料:以重量百分比计，球铁铁水化学成分:C:2.5~3.1%、S1:4.7~5.2%、Mn:0.3 ~0.5 %、Cr:0.1 ~0.3%、磷 P:≤ 0.07 %、硫 S:≤0.03 %、Mg:0.03 ~0.04%、Re:0.015~0.025%、其余为铁；
2)配置混合球化剂:由50%稀土镁钙和50%低硅镁团块球化剂混合配置成混合球化
剂；
其中:稀土镁钙成分为:Re:1.5~2.5%,Ca:3~5%、Mg:6~8%、S1:43~47%，其余为铁；
低硅镁团块球化剂成分为:Mg:6~8%、S1:≤10%、其余为铁。
[0007]3)球化处理:将铁水处理温度控制在1440~1450°C，混合球化剂加入量为1.3~
1.4%，球化反应时间控制在1.5~2分钟；铁水重量波动±5% ;4)孕育处理:采用硅铁合金出铁槽冲入法一次孕育和采用硅钡合金浇注包内冲入法二次孕育方法。
[0008]硅铁合金出铁槽冲入法为一次孕育:在球化处理后补加铁水时，在出铁槽冲入硅铁合金进行一次孕育，孕育剂的加入量为1.0-1.2% (按铁水重量计)，孕育剂粒度为3~7mm。
[0009]二次孕育采用浇包内冲入法:孕育剂放在浇注包底部，当铁水由出铁包转入浇注包时将其熔化，二次孕育剂采用硅钡合金，加入量为0.15-0.3%，孕育剂粒度为0.5~
1.5mm ；
所述的硅钡孕育剂的成分为:Ba4-6%，Cal-2%, Si65_70%，All_2%，其余为铁；娃铁孕育剂的成分为:Si72-80%、Cr ( 0.5%、P^0.5%、S^0.04%、C^0.02%,其余为铁；铁水
重量波动±5%。
[0010]5)硫化铁冲入量确定:铁水球化处理后，取样检测铁水中的含硫量，确定硫化铁的冲入量。
[0011]球铁中:0.02 ~0.03%S、0.015 ~0.025%Re残、0.03 ~0.04%Mg残；蠕铁中:0.035 ~
0.045%S、0.007 ~0.01%Re 残、0.02 ~0.03%Mga ；
当球铁中硫含量为0.02~0.025%时，浇包内冲入硫化铁0.035~0.04% ;当硫含量为
0.026~0.035时，浇包内冲入硫化铁0.025~0.03%。
[0012]其中:硫化铁为商品合金，型号为FeS2，指标:S > 48 % > Fe > 42 % > As〈 0.1 % >Pb + Zn < 0.l%,Si02 < 3%, H2O < 0.5%。
[0013]6)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，确定螺化效果。
[0014]7)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35~40mm厚的保温覆盖层，防止包内铁水快速降温及球化元素的自然逸出；
8)浇注:浇注温度1330~1340°C，球化处理后的铁水在16~17分钟时间内浇注完毕。
[0015]本发明的有益效果:用由50%稀土镁钙和50%低硅镁团块合金组成的混合球化剂对原铁水进行球化处理，采用硅铁合金出铁槽冲入法一次孕育和采用硅钡合金浇注包内冲入法二次孕育技术，以及根据球化后铁水含硫量的检测，在浇包内冲入0.025~0.04%的硫化铁合金，以调整铁水的硫含量、残余稀土和残余镁含量，可稳定制备出蠕化率> 85%、基体中铁素体含量> 90%的蠕墨铸铁材料，耐热温度> 870°C。蠕铁性能指标为:抗拉强度O b≤420Mpa、硬度HB195~210、延伸率5≤1.3%。
【具体实施方式】
[0016]一种采用球化铁水制备蠕墨铸铁的方法，包括以下步骤:
1、配料:以重量百分比计，球铁铁水化学成分:C:2.5~3.1%、S1:4.7~5.2%、Mn:
0.3 ~0.5 %、Cr:0.1 ~0.3%、磷 P:≤ 0.07 %、硫 S:≤ 0.03 %、Mg:0.03 ~0.04%、Re:
0.015~0.025%、其余为铁；
2、配置混合球化剂:由50%稀土镁钙和50%低硅镁团块球化剂混合配置成混合球化剂；
其中:稀土镁钙(商品合金)成分为:Re:1.5~2.5%, Ca:3~5%、Mg:6~8%、Si:43~47%，其余为铁；
低硅镁团块球化剂(商品合金)成分为=Mg:6~8%、Si 10%、其余为铁。
[0017]3、球化处理:将铁水处理温度控制在1440~1450°C，混合球化剂加入量为1.3~ 1.4% (按铁水重量计)，球化反应时间控制在1.5~2分钟；铁水重量波动±5% ；
4、孕育处理:采用硅铁合金出铁槽冲入法一次孕育和采用硅钡合金浇注包内冲入法二次孕育方法。
[0018]硅铁合金出铁槽冲入法一次孕育:在球化处理后补加铁水时，在出铁槽冲入硅铁合金进行一次孕育，孕育剂的加入量为1.0-1.2% (按铁水重量计)，孕育剂粒度为3~7mm。
[0019]二次孕育采用浇注包内冲入法:孕育剂放在浇注包底部，当铁水由出铁包转入浇注包时将其熔化，二次孕育剂采用硅钡合金，加入量为0.15-0.3% (按铁水重量计)，孕育剂粒度为0.5~1.5mm;所述的硅钡孕育剂(商品合金)的成分为:Ba4_6%，Cal-2%,Si65-70%, Al 1-2%，其余为铁;硅铁孕育剂(商品合金)的成分为:Si72-80%、Cr ( 0.5%、P≤0.5%、S≤0.04%、C≤0.02%,其余为铁；铁水重量波动±5%。
[0020]5)硫化铁冲入量确定:铁水球化处理后，取样检测铁水中的含硫量，确定硫化铁的冲入量。一般，球铁中:0.02~0.03%S、0.015~0.025%Re残、0.03~0.04%Mg残；蠕铁中:
0.035 ~0.045%S、0.007 ~0.01%Re残、0.02 ~0.03%Mg残;当球铁中硫含量为 0.02 ~0.025%时，浇包内冲入硫化铁0.035~0.04% ;当硫含量为0.026~0.035时，浇包内冲入硫化铁
0.025~0.03%。其中:硫化铁为商品合金，型号为FeS2，指标:S > 48 %、Fe > 42 %、As< 0.l%,Pb + Zn < 0.l%,Si02 < 3%, H2O < 0.5%。
[0021]6、炉前试样和快速金相检验:炉前试样尺寸为0 20mm ;在2~3分钟快速检验炉前试样，确定螺化效果。
[0022]7、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35~40mm厚的保温覆盖层，防止包内铁水快速降温及球化元素的自然逸出；
8、浇注:浇注温度1330~1340°C，球化处理后的铁水在16~17分钟时间内浇注完毕。
[0023]实施例1:
工业炉炉排铸件，正常工作温度范围为820~850°C。原采用RTcr耐热铸铁制造，使用寿命为12个月左右。在860~880°C对比使用时，用RTcr耐热铸铁制造的炉排使用寿命仅为9~10个月，而采用本发明材料制造的炉排铸件使用寿命达到24~26个月左右。
[0024]实施例2:
链条炉炉排配件，正常工作温度范围为840~860°C。原采用RTcr耐热铸铁制造，使用寿命为12~14个月。在870~900°C对比使用时，用RTcr耐热铸铁制造的炉排使用寿命仅为10个月左右，而采用本发明材料制造的炉排铸件使用寿命达到23~25个月左右。
【权利要求】
1.一种采用球化铁水制备蠕墨铸铁的方法，包括以下步骤:1)配料、2)配置混合球化剂、3)球化处理、4)孕育处理、5)硫化铁冲入量确定、6)炉前试样和快速金相检验、7)扒渣覆盖、8)浇注；其特征在于: 1)、配料:以重量百分比计，球铁铁水化学成分:C:2.5~3.l%,Si:4.7~5.2%,Mn:0.3 ~0.5 %、Cr:0.1 ~0.3%、磷 P:≤0.07 %、硫 S:≤0.03 %、Mg:0.03 ~0.04%、Re:0.015~0.025%、其余为铁； 2)、配置混合球化剂:由50%稀土镁钙和50%低硅镁团块球化剂混合配置成混合球化剂； 其中:稀土镁钙成分为:Re:1.5~2.5%,Ca:3~5%、Mg:6~8%、S1:43~47%，其余为铁； 低硅镁团块球化剂成分为:Mg:6~8%、S1:≤10%、其余为铁； 3)、球化处理:将铁水处理温度控制在1440~1450°C，混合球化剂加入量为1.3~1.4%，球化反应时间控制在1.5~2分钟；铁水重量波动±5% ; 4)、孕育处理:采用硅铁合金出铁槽冲入法一次孕育和采用硅钡合金浇注包内冲入法二次孕育方法； 5)、硫化铁冲入量确定:铁水球化处理后，取样检测铁水中的含硫量，确定硫化铁的冲入量； 球铁中:0.02 ~0.03%S、0.015 ~0.025%Re残、0.03 ~0.04%Mg残；蠕铁中:0.035 ~0.045%S、0.007 ~0.01%Re 残、0.02 ~0.03%Mga ； 当球铁中硫含量为0.02~0.025%时，浇包内冲入硫化铁0.035~0.04% ;当硫含量为0.026~0.035时，浇包内冲入硫化铁0.025~0.03% ； 其中:硫化铁为商品合金，型号为FeS2，指标:S > 48%,Fe > 42%,As < 0.l%,Pb +Zn < 0.l%,Si02 < 3%, H2O < 0.5% ； 6)、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； 7)、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35~40mm厚的保温覆盖层，防止包内铁水快速降温及球化元素的自然逸出； 8)、浇注:浇注温度1330~1340°C，球化处理后的铁水在16~17分钟时间内浇注完毕。
2.根据权利要求1所述的一种采用球化铁水制备蠕墨铸铁的方法，其特征在于:所述的步骤4)孕育处理中，硅铁合金出铁槽冲入法一次孕育是:在球化处理后补加铁水时，在出铁槽冲入硅铁合金进行一次孕育，孕育剂的加入量为1.0-1.2%，孕育剂粒度为3~7mm，硅铁孕育剂的成分为:Si72-80%、Cr ≤0.5%、P≤0.5%、S≤0.04%、C≤0.02%,其余为铁；铁水重量波动± 5 %。
3.根据权利要求1所述的一种采用球化铁水制备蠕墨铸铁的方法，其特征在于:所述的步骤4)孕育处理中，硅钡合金浇注包内冲入法二次孕育是:孕育剂放在浇注包底部，当铁水由出铁包转入浇注包时将其熔化，二次孕育剂采用硅钡合金，加入量为0.15-0.3%，孕育剂粒度为0.5~1.5mm ;硅钡孕育剂的成分为:Ba4-6%，Cal-2%，Si65-70%，All-2%，其余为铁。
【文档编号】B22D1/00GK103589941SQ201310634568
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年12月2日 优先权日:2013年12月2日
【发明者】荆泽平, 傅明喜, 张军中, 范萃常, 荆钰琦 申请人:丹阳市锦雄机械制造有限公司