本发明涉及球墨铸铁，具体涉及一种零下100摄氏度低温球铁及其制备方法。
背景技术：
1、在专利cn 109930058 a中公开了一种-40℃低温高强高韧球墨铸铁及其制备方法和铁路机车零部件。在该技术方案中，各个组分为：c3.6%～3.9%，si1.9%～2.1%，mn＜0.2%，p＜0.03%，s0.003%～0.012%，cu0.35%～0.5%，ni1.1%～1.5%，re≤0.03%，mg0 .025%～0.05%，余量为铁和不可避免的杂质，采用的原料为生铁、废钢、增碳剂、纯铜、纯镍、硅铁。
2、制备过程：
3、熔炼：先将废钢与增碳剂加入中频炉内，然后加入生铁、纯镍板，待全部炉料熔清后撒除渣剂进行铁水扒渣；当熔炼温度达到1530～1560℃时进行高温静置、除渣，待铁水温度降低到1500～1530℃时再加入纯铜及硅铁，然后待出炉球化；
4、球化及孕育处理：先将铁水总重量的1.0%～1.5%的球化剂加入铁水包内的球化包坑内捣实压平，再在上面加入铁水总重量的0.3%～0.5%的包底孕育剂，在包底孕育剂上加入铁水总重量的0.4%～1.0%的硅钢片进行覆盖；
5、然后将中频炉内的铁水分两次出铁，先出部分铁水直接冲入铁水包，然后用包盖将铁水包盖住进行球化和包底孕育，待包内球化反应结束后拿开包盖，将包内孕育剂加入铁水包内，包内孕育剂的加入量为铁水总重量的0.5%～0.7%，然后出完剩下的铁水；出完铁水后，对包内铁水进行搅拌、扒渣，当铁水温度达到1380℃～1420℃时进行浇注；
6、浇注和保温处理：将球化及孕育处理后的铁水浇注到铸型中，浇注过程中在铁水流上方加入铁水总重量的0.1%～0.2%的随流孕育剂进行浇注随流孕育，浇注结束后，待铸型自然冷却至温度≤300℃，开箱落砂清理，得到-40℃低温高强高韧球墨铸铁。
7、此种方法及成分的球墨铸铁在低温冲击（-40℃冲击功akv均值≥4j），高韧（伸长率a≥7.5%），力学性能较差。
技术实现思路
1、基于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种零下100摄氏度低温球铁，具有优异的力学性能：0.2%延伸率时应力（rp0.2）≥240mpa，抗拉强度（rm）≥400mpa，断后延伸率（a）≥18%，断面收缩率（z）≥15%，零下100℃低温冲击12j，硬度要求：130～160hbw。
2、本发明采用的技术方案是：零下100摄氏度低温球铁，各组分及其相对于所述球墨铸铁总重的重量百分比为：c 3.50～3.9%，si 2.5～2.8%，mn 0.08～0.20%，p ≤0.05%，s≤0.02%，ni 1.5～2.0%，mg 0.035～0.050%，re 0.020～0.040%，余量为铁和不可避免的杂质≤0.1%。
3、在上述方案的基础上，作为优选，各组分及其相对于所述球墨铸铁总重的重量百分比为：c 3.7%，si 2.6%，mn 0.15%，p ≤0.05%，s ≤0.02%，ni 1.7%，mg 0.045%，re0.030%，余量为铁和不可避免的杂质≤0.1%。
4、在上述方案的基础上，作为优选，各组分及其相对于所述球墨铸铁总重的重量百分比为：c 3.6%，si 2.6%，mn 0.12%，p ≤0.05%，s ≤0.02%，ni 1.6%，mg 0.040%，re0.025%，余量为铁和不可避免的杂质≤0.1%。
5、在上述方案的基础上，作为优选，0.2%延伸率时应力（rp0.2）≥240mpa，抗拉强度（rm）≥400 mpa，断后延伸率（a）≥18%，断面收缩率（z）≥15%，零下60℃低温冲击12j，硬度要求：130～160hbw。
6、在上述方案的基础上，作为优选，球化率≥85%。
7、零下100摄氏度低温球铁的制备方法，包括熔炼，向中频炉中加入废钢、生铁、硅铁、锰铁，升温至1450～1480℃,采用顶枪吹氧，流量为2500nm3/h，侧枪吹氢，流量为2000nm3/h，吹炼30-40分钟，炉料熔清后浇注试样做全分析，根据熔清化学成分补加增碳剂、硅铁和锰铁，保证化学成分（%）：c 3.60～3.80%，si 0.7～1.1%，mn 0.08～0.20%，ni0.95～1.05%，s ≤0.02%，p ≤0.05%，顶枪侧枪同时吹氧脱碳，顶枪3000nm3/h，侧枪2500nm3/h，继续吹炼10分钟后停止，侧枪吹入氩气，氩气流量由1000nm3/h逐渐升至4500nm3/h再逐渐降至800nm3/h，在800nm3/h时至少持续3-5分钟，吹炼总时长15-20分钟，除炉渣，出炉待球化；
8、在上述方案的基础上，作为优选，还包括球化，球化剂采用宁阪球化剂，按每吨铁水称量球化剂12.0～13.0㎏，孕育剂5.0～6.0㎏，覆盖剂2.5～3.0㎏，先向包内通入氩气，然后将球化剂、孕育剂、覆盖剂按顺序平铺装入包底的包坑内并紧实，在铁水冲入前，持续通入氩气，铁水冲入后停止通入氩气，球化处理冲入的铁水占整包铁水重量的2/3；
9、在上述方案的基础上，作为优选，还包括孕育，球化反应结束后，将孕育剂倒入包内，并立即将炉内剩余1/3铁水倒入，并倒包，取样浇注化学成分分析试块，并做全分析。
10、在上述方案的基础上，作为优选，还包括浇筑，浇注温度控制在1400～1420℃，浇注时随流孕育剂均匀加入孕育，随流孕育剂加入量为0.1%，每箱浇注过程铁水连续、不断流，并保持浇口杯充满状态，浇注倒数第二箱后，立即浇注试块，球化完到整包铁水浇注完时间控制在10min以下。
11、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
12、通过在废钢和生铁中加入硅铁和锰铁，并在熔清后进行试样分析补加增碳剂、硅铁和锰铁，从而保证生产的球墨铸铁具有：
13、力学性能：0.2%延伸率时应力（rp0.2）≥240mpa，抗拉强度（rm）≥400 mpa，断后延伸率（a）≥18%，断面收缩率（z）≥15%，零下60℃低温冲击12j，硬度要求：130～160hbw。
14、球化率：v型≥85%，球径5级以上；基体组织铁素体≥90%，珠光体≤10%，无碳化物。
15、吹入氢气，控制钢液和炉渣中氧含量，可促进脱碳效果。
16、球化剂装入前直至铁水冲入后持续在包内通入氩气，可以防止球化剂中的镁被烧损，确保镁均匀分布在铁水中，提高球化的可靠性和均匀性。
17、实施方式
18、下面将通过具体实施例对本发明作进一步地说明，但本发明的范围并不限于此。
19、零下100摄氏度低温球铁，各组分及其相对于所述球墨铸铁总重的重量百分比为：c 3.50～3.9%，si 2.5～2.8%，mn 0.08～0.20%，p ≤0.05%，s ≤0.02%，ni 1.5～2.0%，mg0.035～0.050%，re 0.020～0.040%，余量为铁和不可避免的杂质≤0.1%。
20、具体组分比例包括但不限于以下几种：
21、（1）各组分及其相对于所述球墨铸铁总重的重量百分比为：c 3.7%，si 2.6%，mn0.15%，p ≤0.05%，s ≤0.02%，ni 1.7%，mg 0.045%，re 0.030%，余量为铁和不可避免的杂质≤0.1%。
22、（2）各组分及其相对于所述球墨铸铁总重的重量百分比为：c 3.6%，si 2.6%，mn0.12%，p ≤0.05%，s ≤0.02%，ni 1.6%，mg 0.040%，re 0.025%，余量为铁和不可避免的杂质≤0.1%。
23、（3）各组分及其相对于所述球墨铸铁总重的重量百分比为：c 3.50%，si 2.5%，mn0.08%，p ≤0.05%，s ≤0.02%，ni 1.5%，mg 0.035%，re 0.020%，余量为铁和不可避免的杂质≤0.1%。
24、（4）各组分及其相对于所述球墨铸铁总重的重量百分比为：c 3.9%，si 2.8%，mn0.20%，p ≤0.05%，s ≤0.02%，ni 2.0%，mg 0.050%，re 0.040%，余量为铁和不可避免的杂质≤0.1%。
25、针对上述组分，采用制备方法如下：
26、零下100摄氏度低温球铁的制备方法，包括：
27、熔炼，装炉时应紧实以利于导磁加热熔化，向中频炉中加入废钢、生铁、硅铁、锰铁，升温至1450～1480℃,采用顶枪吹氧，流量为2500nm3/h，侧枪吹氢，流量为2000nm3/h，吹炼30-40分钟，炉料熔清后浇注试样做全分析，根据熔清化学成分补加增碳剂、硅铁和锰铁，保证化学成分（%）：c 3.60～3.80%，si 0.7～1.1%，mn 0.08～0.20%，ni 0.95～1.05%，s≤0.02%，p ≤0.05%，顶枪侧枪同时吹氧脱碳，顶枪3000nm3/h，侧枪2500nm3/h，继续吹炼10分钟后停止，侧枪吹入氩气，氩气流量由1000nm3/h逐渐升至4500nm3/h再逐渐降至800nm3/h，在800nm3/h时至少持续3-5分钟，吹炼总时长15-20分钟，除炉渣，出炉待球化，吹入氢气，控制钢液和炉渣中氧含量，可促进脱碳效果；
28、球化，球化剂采用宁阪球化剂，按每吨铁水称量球化剂12.0～13.0㎏，孕育剂5.0～6.0㎏，覆盖剂2.5～3.0㎏，先向包内通入氩气，然后将球化剂、孕育剂、覆盖剂按顺序平铺装入包底的包坑内并紧实，在铁水冲入前，持续通入氩气，铁水冲入后停止通入氩气，球化剂装入前直至铁水冲入后持续在包内通入氩气，可以防止球化剂中的镁被烧损，确保镁均匀分布在铁水中，提高球化的可靠性和均匀性，球化处理冲入的铁水占整包铁水重量的2/3，球化剂、孕育剂及覆盖剂加入量是根据炉内熔清s含量等因素进行调整，调整的目的为最终保证本体球化率≥85%；
29、二次孕育处理，球化反应结束后，将孕育剂倒入包内，并立即将炉内剩余1/3铁水倒入，并倒包，取样浇注化学成分分析试块，并做全分析，保证化学成分：c 3.50～3.9%，si2.5～2.8%，mn 0.08～0.20%，p ≤0.05%，s ≤0.02%，ni 1.5～2.0%，mg 0.035～0.050%，re0.020～0.040%，余量为铁和不可避免的杂质≤0.1%；
30、浇筑，浇注温度控制在1400～1420℃，浇注时随流孕育剂均匀加入孕育，随流孕育剂加入量为0.1%，每箱浇注过程铁水连续、不断流，并保持浇口杯充满状态，浇注倒数第二箱后，立即浇注试块，球化完到整包铁水浇注完时间控制在10min以下。
31、力学性能参数：0.2%延伸率时应力（rp0.2）≥240mpa，抗拉强度（rm）≥400 mpa，断后延伸率（a）≥18%，断面收缩率（z）≥15%，零下100℃低温冲击≥12j，硬度要求：130～160hbw。
32、球化率：v型≥85%，球径5级以上；基体组织铁素体≥90%，珠光体≤10%，无碳化物。
33、应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不对本发明构成任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性的词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可以扩展至其它所有具有相同功能的方法和应用。