专利名称：一种减磨耐热铸铁及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铸铁及其制备方法，尤其是涉及一种减磨耐热铸铁及其制备方法。
背景技术：
铸铁作为一种常见的工业材料，有着优良的铸造性能和耐磨性能。现有技术中，为了提升铸铁的减磨性和耐热性，会在普通铸铁中加入适量元素。要提升铸铁的耐热性时， 通常的做法是在铸铁中加入一定含量的Si。随着Si含量的提高，铸铁的耐热性能得到提升，但是硬度及减磨性会受到损失。要提升铸铁的减磨性时，通常的做法是在铸铁中加入一定量的P。P的存在虽然能提升铸铁的减磨性，但是同时会降低铸铁的熔点和共晶温度， 若P的含量增多，则铸铁的耐热性降低。也就是说，铸铁的耐热性和减磨性之间存在着此消彼长，不能共存的缺陷。因此选择铸铁的化学成分时，除了需要考虑各元素在铸铁中的特性之外，还需考虑各元素的含量对铸铁产生的影响。随着工业的发展，铸铁件需要能在各种环境下使用，因此如何在提升铸铁的减磨性能的同时还能提升其耐热性，是铸铁领域的发展趋势。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中铸铁的耐热性与减磨性不能共存的缺陷，提供一种有很高的减磨性能，同时可以在高温下使用的铸铁；同时，本发明还要提供一种制备该铸铁的方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案为
一种减磨耐热铸铁，其特征在于所述铸铁按重量百分比包含如下组分c :1. 9-2. 4% ； Si 4. 4-4. 6% ；Mn :0. 6-0. 9% ；P :0. 35-0. 55% ；Cu :1. 2-1. 5% ；Ti :0. 1-0. 15% ；余量为 Fe ；其中，杂质S的含量在0. 1%以内。作为本发明的一种优选方式，Si在铸铁中按重量百分比的含量为4. 5%。作为本发明的另一种优选方式，铸铁中含有的P、Cu、Ti按重量百分比的含量分别为0. 45%、1. 3%、0· 12%O为制备该铸铁，本发明的制备方法包含如下工序
a.炉料配置工序按重量份数分别配置20-30份Z14#生铁、30-40份废钢、35-45份 HT250回炉料、3. 5-4. 5份75#硅铁、1. 2-1. 5份纯铜、1. 1-1. 3份铁钛合金、1. 4-2. 0份磷铁合金、0. 6-0. 8份孕育剂；
b.熔炼工序在炉中布置炉料并升温，使所配置的炉料全部熔化；
c.调整元素成分对熔融的炉料进行取样分析并调整元素成分，待元素成分合格后， 升温至1480-1500°C出炉；
d.孕育工序铁液出炉后，将孕育剂倒入铁液中并覆盖上珍珠岩静置2-3分钟。本发明与现有技术相比，达到了如下有益效果1)在铸铁中同时加入一定量的Si、P、Ti、Cu，并优化了含量，以达到很好的耐热和减磨的效果；
2)在铸铁中还加入了一定量的Mn，并优化了含量，使得Mn有足够含量来中和杂质S的有害作用，同时还有一定的余量来增强铸铁的强度和韧性。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明做进一步的说明。本发明的铸铁的第一个实施方式中，按重量百分比包括如下组分C :1. 9-2. 4%; Si 4. 4-4. 6% ；Mn :0. 6-0. 9% ；P :0. 35-0. 55% ；Cu :1. 2-1. 5% ；Ti :0. 1-0. 15% ；余量为 Fe ；其中，杂质S的含量在0. 1%以内。制备该实施方式的铸铁，可以采用如下方法
a.配置炉料，按重量份数分别配置20-30份Z14#生铁、30-40份废钢、35-45份HT250 回炉料、3. 5-4. 5份75#硅铁、1. 2-1. 5份纯铜、1. 1-1. 3份铁钛合金、1. 4-2. 0份磷铁合金、 0. 6-0. 8份孕育剂。其中，铁钛合金为Ti元素的主要来源；磷铁合金为P、Si、Mn元素的主要来源。b.熔炼炉料熔炼炉料时可以采用中频感应电炉。为了提高熔化效率，根据电炉炉膛中炉温分布的特点，在电炉中自下而上依次加 ΛΖ14#生铁，废钢。在炉底先铺Ζ14#生铁，是为了尽早获得熔融的铁液来获得铁料的熔化。炉料布置好之后，先以小功率开炉，5-10分钟之后将电炉的功率升至90%，炉料开始熔化，在炉料熔化的过程中不断添加废钢、回炉料、75#硅铁，在熔炼铁液的过程中，加入纯铜、铁钛合金、磷钛合金。c.待所配置的炉料全部熔化之后，取样进行化学分析，然后调整各元素的成分。待元素成分分析合格后，升温至1480-150(TC出炉。d.铁液出炉之后，在铁液中加入孕育剂，所述孕育剂优选为75#硅铁；随后均勻撒上一定量，例如按重量百分比的珍珠岩。静置2-3分钟使铸铁的石墨及基体组织细化， 使得铸铁的强度提高。静置之后，即可浇注。本发明的铸铁的第二个实施方式中，Si按重量百分比的含量为4. 5% ；其他元素的含量与第一实施方式相同。这样的技术方案特别优化了铸铁的耐热性能。本发明的铸铁的第三个实施方式中，P、Cu、Ti按重量百分比的含量分别为
0.45%、1. 3%、0. 12% ；其他元素的含量与第一实施方式相同。这样的技术方案特别改进了铸铁的减磨性能。制备该实施方式的铸铁时，可以采用如下的方法
a.配置炉料，按重量份数分别配置25份Z14#生铁、35份废钢、40份HT250回炉料、 4. 0份75#硅铁、1. 3份纯铜、1. 176份铁钛合金、1. 7份磷铁合金、0. 8份孕育剂。本实施方式中所用的Z14#生铁，按重量百分比含有如下组分C:4. 19% ；Si
1.46% ；Mn 0. 76% ；P :0. 14 ；S :0. 036% ；余量为 Fe。本实施方式中所用的废钢，按重量百分比含有如下组分C :0. 15% ；Si 0. 35% ；Mn 0. 50% ；P 0. 05% ；S 0. 05% ；余量为 Fe。
本实施方式中使用的HT250回炉料，按重量百分比含有如下组分C :3. 18% ；Si 1. 78% ；Mn 0. 86% ；P :0. 07% ；S :0. 098% ；余量为 Fe。本实施方式中使用的铁钛合金，按重量百分比含有如下组分Ti 17% ；C 7% ；余量为Fe。本实施方式中使用的磷铁合金，按重量百分比含有如下组分P :23%;Si :3.0%; Mn 2. 5% ；余量为!^e。b.熔炼炉料
在电炉中自下而上依次加入Z14#生铁，废钢。炉料布置好之后，先以小功率开炉，5分钟之后将电炉的功率升至90%，炉料开始熔化，在炉料熔化的过程中不断添加废钢、回炉料、75#硅铁，在熔炼铁液的过程中，加入纯铜、铁钛合金、磷钛合金。c.待所配置的炉料全部熔化之后，取样进行化学分析，然后调整各元素的成分。待元素成分分析合格后，升温至1480-150(TC出炉。d.铁液出炉之后，在铁液中加入孕育剂，随后均勻撒上按重量百分比1- 的珍珠岩。静置2-3分钟之后，即可浇注。将本实施方式中的铸铁按照灰铸铁标准GB9439-88进行检测，其抗拉强度为 285-330MP ；硬度为210-245HBV。而且铸铁件能承受850_950°C的高温，并且有很高的减磨性能。上面结合具体实施方式
对本发明做了详细的说明，但本发明不限于此。本技术领域的技术人员在所具备的知识范围内，在不违背本发明的宗旨的前提下，可以做出各种变形与修改。
权利要求
1.一种减磨耐热铸铁，其特征在于所述铸铁按重量百分比包含如下组分C: 1. 9-2. 4% ；Si 4. 4-4. 6% ；Mn 0. 6-0. 9% ；P 0. 35-0. 55% ；Cu 1. 2-1. 5% ；Ti 0. 1-0. 15% ；余量为Fe ；其中，杂质S的含量在0. 1%以内。
2.根据权利要求1所述的减磨耐热铸铁，其特征在于所述铸铁中含有的Si按重量百分比的含量为4. 5%。
3.根据权利要求1所述的减磨耐热铸铁，其特征在于所述铸铁中含有的P、Cu、Ti按重量百分比的含量分别为0. 45%、1. 3%、0· 12%。
4.一种制备权利要求1所述铸铁的方法，包含如下工序炉料配置工序按重量份数分别配置20-30份Z14#生铁、30-40份废钢、35-45份 HT250回炉料、3. 5-4. 5份75#硅铁、1. 2-1. 5份纯铜、1. 1-1. 3份铁钛合金、1. 4-2. 0份磷铁合金、0. 6-0. 8份孕育剂；熔炼工序在炉中布置炉料并升温，使所配置的炉料全部熔化；调整元素成分对熔融的炉料进行取样分析并调整元素成分，待元素成分合格后，升温至 1480-1500°C出炉；孕育工序铁液出炉后，将孕育剂倒入铁液中并覆盖上珍珠岩静置2-3分钟。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述孕育剂为75#硅铁。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于在步骤c，所述珍珠岩的覆盖加入量按重量百分比为1-洲。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述制备方法采用的是中频感应电炉。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于在步骤b，先在电炉中从下往上依次布置 Z14#生铁、废钢；炉料布置好后升温使其熔化，在熔化的过程中添加并熔化剩余炉料。
全文摘要
本发明公开了一种减磨耐热铸铁及其制备方法。铸铁按重量百分比包含如下组分C1.9-2.4%；Si4.4-4.6%；Mn0.6-0.9%；P0.35-0.55%；Cu1.2-1.5%；Ti0.1-0.15%；余量为Fe；其中，杂质S的含量在0.1%以内。为制备该铸铁，先配置好合适的炉料，然后对炉料进行熔炼，熔炼的过程中检测各元素成分从而确保其含量，检测合格后将铁液升温出炉并对铁液进行孕育。本发明在铸铁中添加Si、P、Cu、Ti，并将其含量优化在一定范围内，克服了现有技术中铸铁的耐热性与减磨性不能共存的缺陷，提供一种有很高的减磨性能，同时可以在高温下使用的铸铁。
文档编号C22C33/08GK102230124SQ20111016229
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月16日 优先权日2011年6月16日
发明者吴明金, 孙述全, 高峰 申请人:芜湖市金贸流体科技股份有限公司