专利名称：生产高性能球墨铸铁阀门的原料组合物及其生产方法
技术领域：
本发明属于合金铸铁铸造技术领域，具体涉及一种采用球墨铸铁中适当加入镍、 铜、锡元素，铸造高性能阀门铸件原料组合物及其生产方法。
背景技术：
高性能阀门对材质要求非常严格。高性能阀门一般用于化工、船舶、石油、排污等比较特殊的环境，要求阀门具有耐腐蚀、耐磨损、耐高压、耐高温等特殊性能。目前，国内外生产高性能阀门的生产厂家大多采用不锈钢、合金钢为原料来生产、 制作阀门。这样生产的阀门价格昂贵，但机械性能一般，有的耐腐蚀，但是不耐磨；有的耐磨，但是耐腐蚀性较差。国内传统生产工艺与国外类似，如专利申请号为2005100410 的专利公开了 “一种液碱含镍球铁阀门用材的加工方法”，涉及用于化工行业的合金耐强碱球铁阀门材料的制造方法。其工艺是先将生铁、废钢、回炉料加入IT中频炉内加热，待融化后再加入铁合金、硅、锰、镍，经熔炼后，再进行浇注、造型、热处理。国内外生产高性能阀门生产工艺存在的缺点是1.生产成本高，不锈钢的价格约 80000元/吨，合金钢的价格约35000元/吨。是球墨铸铁的3 8倍。2.生产的阀门机械性能差，有的耐腐蚀，但是不耐磨；有的耐磨，但是耐腐蚀性较差。3.不是从铸态直接得到其高性能，而是大多采用热处理方式，费用高、存在二次污染。4.使用寿命短，更换频繁。 即影响了正常使用，又提高了维修费用。
发明内容
为了克服现有技术领域存在的上述问题，本发明的目的在于，提供一种生产高性能球墨铸铁阀门的原料组合物及采用上述原料组合物生产高性能球墨铸铁阀门的方法。本发明提供的生产高性能球墨铸铁阀门的原料组合物，该原料组合物的组分及各组分的重量百分比为Q10生铁50 60%、废机件15 20%、废钢5 10%、废铁屑20 25 %、镍铁0. 5 0. 8 %、废铜0. 3 0. 6 %、废锡0. 2 0. 3 %、球化剂1 1. 3 %、孕育剂 1 1. 5%。上述原料组合物中，所述QlO生铁，为磷含量< 0.04%，硫含量< 0.02%，碳含量 4%,硅含量< 1. 0%的球墨生铁。是用铁矿石经高炉冶炼的产品，国内产量很大，非常普遍。上述原料组合物中，所述废机件为铸件生产中的铸件浇注系统，如浇道、浇冒口等或因铸造瑕疵报废的铸件。但应注意铸件牌号统一。上述原料组合物中，所述废钢为钢铁厂生产过程中不成为产品的钢铁废料，如切边、切头等以及使用后报废的设备、构件中的钢铁材料，成分为钢的叫废钢。废钢是在生产生活工程中淘汰或者损坏的作为回收利用的废旧钢铁；其含碳量一般小于2. 0%，硫、磷含量均不大于0. 05%。目前世界每年产生的废钢总量为3 4亿吨，价格低于生铁，有效降低铸件生产成本。
上述原料组合物中，所述废铁屑是指相同牌号的铸件在加工切削中，切削下来的废料。属于废物再次利用。先将部分废铁屑装入电炉底部，有效防止生铁、废钢加入时对电炉内衬的冲击。上述原料组合物中，所述镍铁为在炼钢工业中作为合金元素添加剂，可提高钢的抗弯强度和硬度，在铸铁中可使其结构均勻，密度提高，在此作为铸造合金加入剂。Ni可以有效地提高球铁的淬透性，改善耐蚀性。上述原料组合物中，所述废铜为废紫铜。一般采用废电线、电缆或废铜管等，能够有效地促进珠光体的生成，细化其组织晶粒，改良其机械性能，保证其良好的球化效果。上述原料组合物中，所述废锡为废锡片或废锡制品。能够有效地促进珠光体的生成，细化其组织晶粒，改良其机械性能。上述原料组合物中，所述球化剂为稀土镁合金，一般采用牌号3_8(FE2.8%、 SI41. 8%,Mg8. 12%,Ca2. 8% )或 5-8 (FE4. 6%,SI42. 8%,Mg8. 12%,Ca2. 7% )。稀土元素在镁合金熔体中具有除氢、除氧、除硫、除铁、除夹杂物的作用，达到除气精炼、净化熔体的效果。稀土能使石墨球化，稀土防止干扰元素破坏球化。研究表明，当干扰元素Pb、Bi、Sb、 Te,Ti等总量为0.05wt%时，加入0.01wt% (残余量)的稀土，可以完全中和干扰，并可抑制变态石墨的产生。我国绝大部分的生铁中含有钛，有的生铁中含钛高达0. 2 0. 3wt%, 但稀土镁球化剂由于能使铁中的稀土残留量达0. 02 0. 03wt%，故仍可保证石墨球化良好。上述原料组合物中，所述孕育剂是指硅粒，硅含量75%以上。是一种可促进石墨化，减少白口倾向，改善石墨形态和分布状况，增加共晶团数量，细化基体组织，它在孕育处理后有良好的效果。本发明提供的高性能球墨铸铁阀门的生产方法，采用上述原料组合物进行生产， 包括以下步骤(1)先将备好的废铁屑加入电炉的底部；( 再将备好的Qio生铁、废钢加入电炉中，加热至1300°C左右；C3)向铁水中加入镍铁，把铁水继续升温至1600°C左右；(4) 将球化剂加入铁水包的底部，上部覆盖孕育剂，并加废铁屑覆盖、压实；( 将废铜、废锡加入到铁水包提坝的另一侧，以备铁水冲熔；(6)将铁水冲入浇注包中，并在冲入过程中进行二次孕育，然后进行扒渣；(7)再覆盖一层除渣剂进行聚渣、保温；(8)将铁水运至浇注现场进行浇注，得到高性能铸件。上述步骤(8)，球化后的铁水所含化学成分的重量百分比为C3. 6-4.0%、Si 2. 5-3. 0%,Μη 0. 10-0. 4%,P ^ 0. 06%,S ^ 0. 035%,Re0. 03-0. 05%,MgO. 03-0. 06%，得到铸态耐腐蚀、耐磨损、高延伸率的高性能球墨铸铁。本发明提供的球墨铸铁阀门的生产方法，其有益效果在于1、配方和工艺简单，容易实现产业化；2、直接由铸态形式得到的铸件性能大大提高，真正属于高性能球墨铸铁；3、采用普通废钢、废机件、废铁屑，可成倍降低高性能铸件生产的原材料成本；4、铸件中加入镍铁，可以有效地提高球铁的淬透性，改善耐蚀性；5、铸件中加入适当的废铜、锡，能够有效地促进珠光体的生成，细化其组织晶粒， 改良其机械性能，保证其良好的球化效果；6、充分利用废铁屑，即进行了废物利用，又无二次污染；先将部分废铁屑装入电炉底部，有效防止生铁、废钢加入时对电炉内衬的冲击。7、在原来的球墨铸铁的工艺情况下，适当加入其特殊成分，综合成本只有不锈钢的八分之一，但性能优于不锈钢。
具体实施例方式下面结合两个实施例，对本发明提供的生产高性能球墨铸铁阀门的原料组合物及其生产方法，进行详细的说明。实施例一本实施例的生产高性能球墨铸铁阀门的原料组合物及其生产方法，根据原料组合物的重量百分百配方称取物料，配方如下QlO生铁50 60%、废机件15 20%、废钢5 10 %、废铁屑20 25 %、镍铁0. 5 0. 8 %、废铜0. 3 0. 6 %、废锡0. 2 0. 3 %、球化剂 1 1. 3%、孕育剂1 1. 5%。根据0. 5吨中频炉规格，首先称取QlO生铁250公斤，废钢约50公斤，废机件约 100公斤，称废铁屑100公斤，镍铁1公斤，废铜1. 5公斤，废锡1公斤，3-8稀土镁合金5. 5 公斤，75硅粒7公斤；先将95公斤废铁屑加入电炉底部，可以有效防止生铁、废钢加入时对电炉内衬的冲击，在陆续加入生铁、废机件、废钢进行熔炼，加热至1300°C左右；向铁水中加入镍铁，其熔点为1455°C;将废铜、废锡加入到铁水包提坝的另一侧，以备铁水冲熔；把铁水继续升温至1600°C左右；将球化剂加入铁水包的底部，上部覆盖孕育剂，并加废铁屑5公斤覆盖、压实；将铁水冲入浇注包中，并在冲入过程中进行二次孕育，然后进行扒渣，再覆盖一层除渣剂进行聚渣、保温，将铁水运至浇注现场进行浇注。实施例二本实施例的生产高性能球墨铸铁阀门的原料组合物及其生产方法，根据原料组合物的重量百分百配方称取物料，配方如下QlO生铁50 60%、废机件15 20%、废钢5 10 %、废铁屑20 25%、镍铁0. 5 0. 8 %、废铜0. 3 0. 6 %、废锡0. 2 0. 3%、球化剂 1 1. 3%、孕育剂1 1. 5%。根据0. 5吨中频炉规格，首先称取QlO生铁300公斤，废钢约40公斤，废机件约80 公斤，称废铁屑80公斤，镍铁1公斤，废铜1. 5公斤，废锡1公斤，5-8稀土镁合金5公斤，75 硅粒7公斤；先将75公斤废铁屑加入电炉底部，可以有效防止生铁、废钢加入时对电炉内衬的冲击；在陆续加入生铁、废机件、废钢进行熔炼，加热至1300°C左右；向铁水中加入镍铁， 其熔点为1455°C ；将废铜、废锡加入到铁水包提坝的另一侧，以备铁水冲熔；把铁水继续升温至1600°C左右；将球化剂加入铁水包的底部，上部覆盖孕育剂，并加废铁屑覆盖、压实； 将铁水冲入浇注包中，并在冲入过程中进行二次孕育，然后进行扒渣，再覆盖一层除渣剂进行聚渣、保温，将铁水运至浇注现场进行浇注。
权利要求
1.一种生产高性能球墨铸铁阀门的原料组合物，其特征在于该原料组合物的组分及各组分的重量百分比为Q10生铁50 60%、废机件15 20%、废钢5 10%、废铁屑 20 25%、镍铁0. 5 0. 8%、废铜0. 3 0. 6%、废锡0. 2 0. 3%、球化剂1 1. 3%、孕育剂1 1. 5%。
2.一种采用权利要求1所述原料组合物，生产高性能球墨铸铁阀门的生产方法，其特征在于包括以下步骤(1)先将备好的废铁屑加入电炉的底部；( 再将备好的QlO生铁、 废钢加入电炉中，加热至1300°C左右；C3)向铁水中加入镍铁，把铁水继续升温至1600°C左右；(4)将球化剂加入铁水包的底部，上部覆盖孕育剂，并加废铁屑覆盖、压实；( 将废铜、 废锡加入到铁水包提坝的另一侧，以备铁水冲熔；(6)将铁水冲入浇注包中，并在冲入过程中进行二次孕育，然后进行扒渣；(7)再覆盖一层除渣剂进行聚渣、保温；(8)将铁水运至浇注现场进行浇注，得到高性能铸件。
全文摘要
本发明公开了一种生产高性能球墨铸铁阀门的原料组合物及其生产方法，该原料组合物的组分及各组分的重量百分比为Q10生铁50～60％、废机件15～20％、废钢5～10％、废铁屑20～25％、镍铁0.5～0.8％、废铜0.3～0.6％、废锡0.2～0.3％、球化剂1～1.3％、孕育剂1～1.5％。采用改组合物生产高性能球墨铸铁阀门，配方和工艺简单，容易实现产业化；直接由铸态形式得到的铸件性能大大提高，真正属于高性能球墨铸铁；采用普通废钢、废机件、废铁屑，可成倍降低高性能铸件生产的原材料成本。
文档编号C22C37/04GK102337448SQ201110342279
公开日2012年2月1日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者代云岗, 常云青, 常玉林, 李云坤, 翟召武 申请人:青岛和德隆机械有限公司