一种制备蠕墨铸铁材料的工艺方法
【专利摘要】本发明涉及一种制备蠕墨铸铁材料的工艺方法，首先，熔炼生铁至熔融状态，再加入回炉料、废钢，将铁水中的各组分调整至目标范围，然后将球化剂稀土硅铁镁合金均匀铺在已预热的铁水球化包底部的一侧坑内，再将稀土硅铁均匀铺在球化剂稀土硅铁镁合金上面，将铁水升温至1430℃～1460℃后，从铁水球化包的另一侧冲入铁水至规定的铁水量，待铁水球化包内的铁水在球化剂稀土硅铁镁合金的作用下起爆后，快速均匀加入孕育剂75SiFe，搅拌扒渣。本发明制备方法简单，步骤易于操作，能获得不同壁厚铸件的蠕化率稳定在80%以上的蠕墨铸铁，制备得到的蠕墨铸铁能够广泛用于汽车、船用发动机汽缸缸体、缸盖、飞轮，能降低生产成本，提高配件性能，提高燃料利用率。
【专利说明】
一种制备蠕墨铸铁材料的工艺方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种制备蠕墨铸铁材料的工艺方法，属于铸铁工艺的技术领域。
【背景技术】
[0002] 蠕墨铸铁作为一种新型铸铁材料，兼有球墨铸铁和灰铸铁的性能，以及良好的热 疲劳性能，在汽车、船用发动机缸体、缸盖、排气管、制动盘、制动鼓、飞轮等方面的应用取得 了良好的效果。传统的蠕墨铸铁的蠕化处理工艺使用的通常是含镁的蠕化剂进行蠕化处 理。其蠕化质量受制于蠕化剂质量，常常因为采购的蠕化剂存在质量问题，导致蠕化率低或 不蠕化，给生产造成一定的损失。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了解决传统蠕墨铸铁制备过程易产生蠕化率低或不儒化影响 质量的问题，提供了一种制备方法简单，步骤易于操作的制备蠕墨铸铁材料的工艺方法。
[0004] 本发明采用如下技术方案:一种制备蠕墨铸铁材料的工艺方法，步骤如下：
[0005] (1)按重量百分数取60~80%的生铁、10~20%的回炉料和10~30%废钢为原料；
[0006] (2)采用中频电炉对原料进行熔炼，首先加入生铁熔炼至熔融状态，然后依次加入 回炉料、废钢，中频电炉升温至1400~1450°C，制成铁水；
[0007] (3)使用直读光谱分析仪器检测步骤(2)中铁水的化学成分含量，根据检测结果加 入增碳剂、合金来调整化学成分含量至目标范围，目标范围按质量百分比计为:C为3.60~ 3.90%，Si为1.00~1.20%，Mn为彡0.50%，P为彡0.10%，S为彡0.020% ;
[0008] (4)根据铁水中的硫含量，准确称量为铁水质量0.15~0.25%的球化剂稀土硅铁 镁合金和0.35~0.45 %的稀土硅铁合金，采用中频电炉中的铁水冲入球化包对球化包进行 预热；
[0009] (5)将称量好的球化剂稀土硅铁镁合金均匀铺在已预热的铁水球化包底部的一侧 坑内，再将称好的稀土硅铁均匀铺在球化剂稀土硅铁镁合金上面；
[0010] (6)将铁水升温至1430°C~1460°C，将铁水从铁水球化包的另一侧冲入坑内；
[0011] (7)待铁水球化包内的铁水在球化剂稀土硅铁镁合金的作用下起爆后，快速加入 孕育剂75SiFe并保证在球化剂稀土硅铁镁合金爆发结束前加完，孕育剂75SiFe的加入量为 铁水质量的1.6~1.8%;
[0012] (8)搅拌扒渣，浇注三角试块检测蠕化情况，若试块偏球状，加入铁水进行调整，若 试块偏片状，则加入稀土硅铁合金进行调整，测铁水温度，浇注试块，并准备浇注铸件。
[0013] 进一步的，所述步骤(4)中的球化剂稀土硅铁镁合金中稀土的质量百分含量为0.8 ~1.6%，Mg的质量百分含量为7.0~9.0%，Si的质量百分含量为40.0~44.0%，Ba的质量 百分含量为〇. 5~2.0%，Ca的质量百分含量为1.5~2.5%，其余为铁。
[0014]进一步的，所述步骤(4)中的稀土硅铁中稀土的质量百分含量为27.0~30.0%，Si 的质量百分含量为<42.0%，Mn的质量百分含量为<2.0%，Ca的质量百分含量为<5.0%， Ti的质量百分含量为<2.0%，其余为铁。
[0015] 进一步的，所述孕育剂75SiFe中Si的质量百分含量为72.0~80.0%，Mn的质量百 分含量为<0.5%，A1的质量百分含量为<1.5%，Ca的质量百分含量为<1.0%，其余为铁。
[0016] 进一步的，所述步骤(8)中试块的各组分化学成分按重量百分比计为:C为3.60~ 3.90%，SiS2.40%~3.00%，MnS<0.50%，PS<0.10%，SS<0.015%，ReS0.03%~ 0.08%，其余为铁。
[0017] 本发明制备方法简单，步骤易于操作，能获得不同壁厚铸件的蠕化率稳定在80% 以上的蠕墨铸铁，制备得到的蠕墨铸铁能够广泛用于汽车、船用发动机汽缸缸体、缸盖、飞 轮，能降低高性能汽车、船用发动机的生产成本，提高其配件性能，提高燃料利用率，节约能 源。
【具体实施方式】
[0018] 下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0019] 实施例一：
[0020] 浇注蠕墨铸铁的牌号是1?1^300(贝八4403-1999)，步骤如下：
[0021] (1)取沙河Q10生铁3000kg，回炉料500kg和废钢1500kg为原料；
[0022] (2)采用5吨中频感应电炉熔炼原料，首先加入沙河Q10生铁至熔融状态后，再依次 加入回炉料和废钢，中频感应电炉升温至1400 °C ;
[0023] (3)采用德国SPECTR0直读光谱分析仪器检测铁水的化学成分，其成分为：C为 3.71 %，Si为1.17 %，Mn为0.18%，P为0.044%，S为0.023 %。根据检测结果加入10kg锰铁合 金来调整锰的含量。
[0024] (4)准备处理3吨铁水，选取3吨铁水球化包进行预热，同时称量需处理的铁水质量 0.15 %的球化剂稀土硅铁镁合金4.5kg和0.35 %的稀土硅铁10.5kg;
[0025] (5)将称好的球化剂稀土硅铁镁合金4.5kg均匀铺在已预热的3吨铁水球化包底部 的一侧坑内，再将称好的稀土娃铁10.5kg均勾铺在球化剂稀土娃铁镁合金上面；
[0026] (6)将铁水升温至1460°C出炉，从3吨铁水球化包的另一侧冲入铁水至规定的铁水 量；
[0027] (7)待3吨铁水球化包内的铁水在球化剂稀土硅铁镁合金的作用下起爆后，快速均 匀加入处理铁水质量的1.8%75SiFe孕育剂54kg。
[0028] (8)搅拌扒渣，浇注三角试块检测蠕化良好，浇注试块，测铁水温度1365°C，浇注飞 轮铸件。
[0029] (9)将试块和飞轮同炉560 °C热处理保温3小时。
[0030] (10)试块检测。
[0031 ]经检测，该蠕墨铸铁中包含如下质量百分含量的各组份:C含量为3.71 %，Si含量 为2.73%，Mn含量为0.29%，P含量0.043%，S含量0.011 %，Re为0.043%。性能测试结果如 表1所示。
[0032] 实施例二：
[0033] 浇注蠕墨铸铁的牌号是1?1^300(贝八4403-1999)，步骤如下：
[0034] (1)取沙河Q10生铁3500kg，回炉料750kg和废钢750kg为原料；
[0035] (2)采用5吨中频感应电炉熔炼原料，首先加入沙河Q10生铁至熔融状态后，再依次 加入回炉料和废钢，中频感应电炉升温至1400 °C ;
[0036] (3)采用德国SPECTR0直读光谱分析仪器检测铁水的化学成分含量后，根据检测结 果加入增碳剂、合金来调整化学成分含量
[0037]将铁水中各成份的含量调整为按质量百分比计：C为3.75%，Si为1.10%，Mn为 0.30%，P是0.040%，S是0.015%。
[0038] (4)准备处理3吨铁水，选取3吨铁水球化包进行预热，同时称量需处理的铁水质量 0.20 %的球化剂稀土娃铁镁合金6kg和0.40 %的稀土娃铁合金12kg;
[0039] (5)将称好的球化剂稀土硅铁镁合金6kg均匀铺在已预热的3吨铁水球化包底部的 一侧坑内，再将称好的稀土硅铁12kg均匀铺在球化剂稀土硅铁镁合金上面；
[0040] (6)将铁水升温至1450°C出炉，从3吨铁水球化包的另一侧冲入铁水至规定的铁水 量；
[0041 ] (7)待3吨铁水球化包内的铁水在球化剂稀土硅铁镁合金的作用下起爆后，快速均 匀加入处理铁水质量的1.7%75SiFe孕育剂51kg。
[0042] (8)搅拌扒渣，浇注三角试块检测蠕化良好，浇注试块，测铁水温度1362 °C，浇注飞 轮铸件。
[0043] (9)将试块和飞轮同炉560 °C热处理保温3小时。
[0044] (10)试块检测。
[0045] 经检测，该蠕墨铸铁中包含如下质量百分含量的各组份:C含量为3.74%，Si含量 为2.68 %，Mn含量为0.25 %，P含量0.045 %，S含量0.009 %，Re为0.045 %。试块检测到的各 项性能数据如表1所示。
[0046] 试块检测到的各项性能数据如表1所示。
[0047] 实施例三：
[0048] 浇注蠕墨铸铁的牌号是1?1^300(贝八4403-1999)，步骤如下：
[0049] (1)取沙河Q10生铁4000kg，回炉料500kg和废钢500kg为原料；
[0050] (2)采用5吨中频感应电炉熔炼原料，首先加入沙河Q10生铁至熔融状态后，再依次 加入回炉料和废钢，中频感应电炉升温至1400 °C ;
[0051 ] (3)采用德国SPECTR0直读光谱分析仪器检测铁水的化学成分，其成分为：C为 3·81 %，Si为0·96%，Mn为0· 14%，P为0·046%，S为0·024%。根据检测结果加入 10kg75硅 铁、10kg猛铁来调整猛的含量。
[0052] (4)准备处理3吨铁水，选取3吨铁水球化包进行预热，同时称量需处理的铁水质量 0.25 %的球化剂稀土硅铁镁合金7.5kg和0.45 %的稀土硅铁13.5kg;
[0053] (5)将称好的球化剂稀土硅铁镁合金7.5kg均匀铺在已预热的3吨铁水球化包底部 的一侧坑内，再将称好的稀土娃铁13.5kg均勾铺在球化剂稀土娃铁镁合金上面；
[0054] (6)将铁水升温至1430°C出炉，从3吨铁水球化包的另一侧冲入铁水至规定的铁水 量；
[0055] (7)待3吨铁水球化包内的铁水在球化剂稀土硅铁镁合金的作用下起爆后，快速均 匀加入处理铁水质量的1.6%75SiFe孕育剂48kg。
[0056] (8)搅拌扒渣，浇注三角试块检测蠕化良好，浇注试块，测铁水温度1355°C，浇注飞 轮铸件。
[0057] (9)将试块和飞轮同炉560°C热处理保温3小时。
[0058] (10)试块检测。
[0059] 经检测，该蠕墨铸铁中包含如下质量百分含量的各组份:C含量为3.79%，Si含量 为2.53%，Mn含量为0.26%，P含量0.046%，S含量0.008%，Re为0.053%。性能测试结果如 表1所示。
[0060] 表 1
[0061]
[0062]由表1可知，采用本发明的工艺方法实施例一、实施例二和实施例三制备得到的蠕 墨铸铁的抗拉强度达到421MPa，屈服强度最高为333MPa，且三个实施例制备得到的蠕墨铸 铁的延伸率和蠕化率都达到了 RuT300标准值。
【主权项】
1. 一种制备懦墨铸铁材料的工艺方法，其特征在于:步骤如下： (1) 按重量百分数取60~80%的生铁、10~20%的回炉料和10~30%废钢为原料； (2) 采用中频电炉对原料进行熔炼，首先加入生铁熔炼至熔融状态，然后依次加入回炉 料、废钢，中频电炉升温至1400~1450°C，制成铁水； (3) 使用直读光谱分析仪器检测步骤(2)中铁水的化学成分含量，根据检测结果加入增 碳剂、合金来调整化学成分含量至目标范围，目标范围按质量百分比计为：C为3.60~ 3.90%，Si 为1.00~1·20%，Μη 为彡0.50%，P为彡0.10%，S为彡0.020%; (4) 根据铁水中的硫含量，准确称量为铁水质量0.15~0.25%的球化剂稀土硅铁镁合金 和0.35~0.45%的稀土硅铁合金，采用中频电炉中的铁水冲入球化包对球化包进行预热； (5) 将称量好的球化剂稀土硅铁镁合金均匀铺在已预热的铁水球化包底部的一侧坑 内，再将称好的稀土硅铁均匀铺在球化剂稀土硅铁镁合金上面； (6) 将铁水升温至1430°C~1460°C，将铁水从铁水球化包的另一侧冲入坑内； (7) 待铁水球化包内的铁水在球化剂稀土硅铁镁合金的作用下起爆后，快速加入孕育 剂75SiFe并保证在球化剂稀土硅铁镁合金爆发结束前加完，孕育剂75SiFe的加入量为铁水 质量的1.6~1.8%; (8) 搅拌扒渣，浇注三角试块检测蠕化情况，若试块偏球状，加入铁水进行调整，若试块 偏片状，则加入稀土硅铁合金进行调整，测铁水温度，浇注试块，并准备浇注铸件。2. 如权利要求1所述的制备懦墨铸铁材料的工艺方法，其特征在于:所述步骤(4)中的 球化剂稀土娃铁镁合金中稀土的质量百分含量为〇 . 8~1.6%，Mg的质量百分含量为7.0~ 9.0%，Si的质量百分含量为40.0~44.0%，Ba的质量百分含量为0.5~2.0%，Ca的质量百分含量 为1.5~2.5%，其余为铁。3. 如权利要求1所述的制备懦墨铸铁材料的工艺方法，其特征在于:所述步骤(4)中的 稀土硅铁中稀土的质量百分含量为27.0~30.0%，Si的质量百分含量为彡42.0%，Μη的质量百 分含量为< 2.0%，Ca的质量百分含量为< 5.0%，T i的质量百分含量为< 2.0%，其余为铁。4. 如权利要求1所述的制备蠕墨铸铁材料的工艺方法，其特征在于:所述孕育剂75SiFe 中Si的质量百分含量为72.0~80.0%，Μη的质量百分含量为彡0.5%，A1的质量百分含量为彡 1.5%，Ca的质量百分含量为彡1.0%，其余为铁。5. 如权利要求1所述的制备懦墨铸铁材料的工艺方法，其特征在于:所述步骤(8)中试 块的各组分化学成分按重量百分比计为：C为3.60~3.90%，Si为2.40%~3.00%，Μη为彡 0 · 50%，P为彡 0 · 10%，S为彡 0 · 015%，Re为0 · 03%~0 · 08%，其余为铁。
【文档编号】C22C37/10GK105970075SQ201610560757
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月15日
【发明人】刘鑫, 孙春晖, 李川度, 马建照, 张森林, 王宇
【申请人】江苏汽铸造股份有限公司, 江苏一汽铸造股份有限公司