一种QT500‑12球墨铸铁件的生产工艺的制作方法

本发明属于一种球墨铸铁件生产工艺，特别是属于一种qt500-12球墨铸铁件的生产工艺。

背景技术：

球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效提高了球墨铸铁件的机械性能，特别是提高了球墨铸铁件的塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度，其综合性能接近于钢，被广泛用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。目前市场上生产的球墨铸铁件一般以生铁为主要原材料进行生产，由于金属遗传性作用，球墨铸铁件遗传了生铁石墨粗大的缺点，石墨球粗大且不很圆整，造成了对金属基体的切割作用明显，限制了进一步提高其综合性能。另外,锰元素在球墨铸铁件凝固过程中会产生偏析，导致球墨铸铁件局部功能恶化，具体表现是用显微镜观察球墨铸铁件微观组织时，珠光体在球墨铸铁件中分布不均匀，且由于偏析，锰元素在局部富集，富集部位球化效果恶化。同时，随着社会的发展，现在对环保和能源越来越重视，国家正积极推动球墨铸铁件轻量化，受制于现有的球墨铸铁件生产工艺，限制了球墨铸铁件轻量化的实施。

qt500-12球墨铸铁是指(抗拉强度≥500mpa，伸长率≥12％)的铸态球墨铸铁材料。如何提高球墨铸铁件的综合性能，在延伸率≥12％的前提下，抗拉强度≥500mpa；如何实现球墨铸铁铸件基体组织的一致性，防止球墨铸铁件局部功能恶化；如何在球墨铸铁铸件延伸率、抗拉强度指标满足产品使用要求的前提下，减轻球墨铸铁件重量，实现球墨铸铁件轻量化是需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种qt500-12球墨铸铁件的生产工艺，该qt500-12球墨铸铁件能提高其综合性能，能在延伸率≥12％的前提下，实现抗拉强度≥500mpa；还能实现球墨铸铁铸件基体组织的一致性，防止球墨铸铁件局部功能恶化；还能在球墨铸铁铸件延伸率、抗拉强度指标达标满足产品使用要求的前提下，减轻球墨铸铁件重量，实现球墨铸铁件轻量化。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种qt500-12球墨铸铁件的生产工艺，其特征是：包括以下步骤：

a、原料选取：所述制备qt500-12球墨铸铁件的原料为下述重量份数配比的原料，废钢60-80份、回炉料20-40份、增碳剂2.5-3.5份、75#硅铁0.4-1.0份、铜0.3-0.6份、球化剂1.0-1.2份、75#硅铁孕育剂0.8-1.2份、硅锶孕育剂0.2-0.4份；所述废钢为q235低锰废钢，所述增碳剂为半石墨粉状增碳剂，所述铜为质量含量99.99％的电解铜，所述球化剂为钇基重稀土镁复合球化剂，所述75#硅铁孕育剂的粒径为8-12mm，所述硅锶孕育剂的颗粒粒径为1-3mm；

b、按照所述的重量份数配比分别称取q235低锰废钢、回炉料、半石墨粉状增碳剂、75#硅铁、质量含量99.99％的电解铜、钇基重稀土镁复合球化剂、粒径为8-12mm的75#硅铁孕育剂、颗粒粒径为1-3mm的硅锶孕育剂备用；

c、熔炼：将b步骤配好的q235低锰废钢、回炉料、半石墨粉状增碳剂、75#硅铁、质量含量99.99％的电解铜，依次投入中频炉中熔炼获得混合铁水；

d、球化：将b步骤配好的钇基重稀土镁复合球化剂和粒径为8-12mm的75#硅铁孕育剂放在铁水包底部，熔炼后的所述混合铁水温度达到1510℃±10℃，倒入所述铁水包中进行球化；

e、二次孕育：球化后的混合铁水在用小铁水包进行浇注时，进行二次孕育，二次孕育时加入b步骤配好的颗粒粒径为1-3mm的硅锶孕育剂；

f、浇注：将二次孕育后的所述混合铁水浇注到qt500-12球墨铸铁件铸型中，浇注时间≤10min，得到qt500-12球墨铸铁件。

一种qt500-12球墨铸铁件，其特征是：所述qt500-12球墨铸铁件为轮毂球墨铸铁件，所述轮毂球墨铸铁件延伸率≥12％，抗拉强度≥500mpa。

本发明的有益效果是：本发明的发明人经过大量的实验证明：本发明选择的制备qt500-12球墨铸铁件的原料重量份数配比，尤其是q235低锰废钢、回炉料、75#硅铁、质量含量99.99％的电解铜的重量份数配比，以及与半石墨粉状增碳剂、钇基重稀土镁复合球化剂、粒径为8-12mm的75#硅铁孕育剂、颗粒粒径为1-3mm的硅锶孕育剂的钇基重稀土镁复合配比，取得预料不到的技术效果；选择q235低锰废钢，克服了锰元素在凝固过程中的偏析而恶化球墨铸铁件性能的技术问题，实现了球墨铸铁铸件基体组织的一致性；由现有球墨铸铁件生产工艺的以生铁为主要原料选择为选用q235低锰废钢为主要原料，并将75#硅铁的重量份数配比控制为0.4-1.0份，克服了现有使用生铁为主要原材料生产球墨铸铁件时产生的生铁遗传性问题，得到了均匀细小的石墨球，减少了对金属基体的切割，实现了本发明的球墨铸铁件综合机械性能的提高；选择质量含量99.99％电解铜，消除了现有球墨铸铁件生产工艺使用一般的铜中铅、锡等元素对球墨铸铁件质量的不利影响；选择半石墨粉状增碳剂，半石墨粉状增碳剂含硫低，吸收效果好、吸收率稳定，既可以稳定混合铁水的含碳量，又可提高球化质量；选择钇基重稀土镁复合球化剂，钇基重稀土镁复合球具有脱硫、球化、抗球化衰退、抗石墨畸变能力强，细化基体组织、白口倾向小及提高厚大断面球铁本体力学性能的作用；

本发明二次孕育时选择硅锶孕育剂，硅锶孕育剂具有增加石墨球数，细化基体，提高球墨铸铁件致密性，减少缩松的作用；

同时，本发明在浇注步骤中，选择控制球墨铸铁件浇注时间小于10分钟，以减小球化衰退对球墨铸铁件的影响。

相对于现有球墨铸铁件生产工艺，本发明所作出的上述选择改进共同作用，取得了如qt500-12轮毂铸件为例预料不到的技术效果；本发明通过原料选取步骤、熔炼步骤、球化步骤、二次孕育步骤和浇注步骤，生产出的轮毂球墨铸铁件的延伸率≥12％、抗拉强度≥500mpa，同时具备国家标准中qt450-10的延伸率和qt500-7的抗拉强度，在满足轮毂球墨铸铁件总体抗拉强度要求达标的基础上，本发明生产的轮毂球墨铸铁件相对于现有球墨铸铁件生产工艺制备的同型号轮毂球墨铸铁件的重量减轻8-10％，实现了轮毂球墨铸铁件轻量化，从而克服了国标中qt450-10因抗拉强度不够而无法减减轻球墨铸铁件重量，qt500-7因延伸率达不到要求而无法使用的技术问题。另外，本发明以q235低锰废钢为主要原材料，并将75#硅铁的重量份数配比控制为0.4-1.0份，既降低了球墨铸铁件生产成本，又克服了生铁过程中的碳排放问题，降低了对环境的污染。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；

图1、图2、图3是山东省分析测试中心检验的本发明实施例1球墨铸铁件拉伸试棒编号为sfw172337的报告图；

图4、图5、图6是山东省分析测试中心检验的本发明实施例2球墨铸铁件拉伸试棒编号为sfw172455的报告图；

图7、图8、图9是山东省分析测试中心检验的本发明实施例3球墨铸铁件拉伸试棒编号为sfw172456的报告图；

具体实施方式

本发明具体实施方式是：

实施例1，

一种qt500-12球墨铸铁件的生产工艺，其特征是：包括以下步骤：

a、原料选取：所述制备qt500-12球墨铸铁件的原料为下述重量份数配比的原料，废钢60份、回炉料40份、增碳剂2.5份、75#硅铁0.4份、铜0.6份、球化剂1.2份、75#硅铁孕育剂0.8份、硅锶孕育剂0.4份；所述废钢为q235低锰废钢，所述增碳剂为半石墨粉状增碳剂，所述铜为质量含量99.99％的电解铜，所述球化剂为钇基重稀土镁复合球化剂，所述75#硅铁孕育剂的粒径为10mm，所述硅锶孕育剂的颗粒粒径为1mm；

b、按照所述的重量份数配比分别称取q235低锰废钢、回炉料、半石墨粉状增碳剂、75#硅铁、质量含量99.99％的电解铜、钇基重稀土镁复合球化剂、粒径为10mm的75#硅铁孕育剂、颗粒粒径为1mm的硅锶孕育剂备用；

c、熔炼：将b步骤配好的q235低锰废钢、回炉料、半石墨粉状增碳剂、75#硅铁、质量含量99.99％的电解铜，依次投入中频炉中熔炼获得混合铁水；

d、球化：将b步骤配好的钇基重稀土镁复合球化剂和粒径为10mm的75#硅铁孕育剂放在铁水包底部，熔炼后的所述混合铁水温度达到1510℃-10℃，倒入所述铁水包中进行球化；

e、二次孕育：球化后的混合铁水在用小铁水包进行浇注时，进行二次孕育，二次孕育时加入b步骤配好的颗粒粒径为1mm的硅锶孕育剂；

f、浇注：将二次孕育后的所述混合铁水浇注到qt500-12球墨铸铁件铸型中，浇注时间≤10min，得到qt500-12球墨铸铁件。

一种qt500-12球墨铸铁件，其特征是：所述qt500-12球墨铸铁件为轮毂球墨铸铁件，所述轮毂球墨铸铁件延伸率≥12％，抗拉强度≥500mpa。

实施例2，

一种qt500-12球墨铸铁件的生产工艺，其特征是：包括以下步骤：

a、原料选取：所述制备qt500-12球墨铸铁件的原料为下述重量份数配比的原料，废钢70份、回炉料30份、增碳剂3份、75#硅铁0.8份、铜0.5份、球化剂1.0份、75#硅铁孕育剂1.0份、硅锶孕育剂0.3份；所述废钢为q235低锰废钢，所述增碳剂为半石墨粉状增碳剂，所述铜为质量含量99.99％的电解铜，所述球化剂为钇基重稀土镁复合球化剂，所述75#硅铁孕育剂的粒径为12mm，所述硅锶孕育剂的颗粒粒径为2mm；

b、按照所述的重量份数配比分别称取q235低锰废钢、回炉料、半石墨粉状增碳剂、75#硅铁、质量含量99.99％的电解铜、钇基重稀土镁复合球化剂、粒径为12mm的75#硅铁孕育剂、颗粒粒径为2mm的硅锶孕育剂备用；

c、熔炼：将b步骤配好的q235低锰废钢、回炉料、半石墨粉状增碳剂、75#硅铁、质量含量99.99％的电解铜，依次投入中频炉中熔炼获得混合铁水；

d、球化：将b步骤配好的钇基重稀土镁复合球化剂和粒径为12mm的75#硅铁孕育剂放在铁水包底部，熔炼后的所述混合铁水温度达到1510℃，倒入所述铁水包中进行球化；

e、二次孕育：球化后的混合铁水在用小铁水包进行浇注时，进行二次孕育，二次孕育时加入b步骤配好的颗粒粒径为2mm的硅锶孕育剂；

f、浇注：将二次孕育后的所述混合铁水浇注到qt500-12球墨铸铁件铸型中，浇注时间≤10min，得到qt500-12球墨铸铁件。

一种qt500-12球墨铸铁件，其特征是：所述qt500-12球墨铸铁件为轮毂球墨铸铁件，所述轮毂球墨铸铁件延伸率≥12％，抗拉强度≥500mpa。

实施例3，

一种qt500-12球墨铸铁件的生产工艺，其特征是：包括以下步骤：

a、原料选取：所述制备qt500-12球墨铸铁件的原料为下述重量份数配比的原料，废钢80份、回炉料20份、增碳剂3.5份、75#硅铁1.0份、铜0.3份、球化剂1.0份、75#硅铁孕育剂1.2份、硅锶孕育剂0.2份；所述废钢为q235低锰废钢，所述增碳剂为半石墨粉状增碳剂，所述铜为质量含量99.99％的电解铜，所述球化剂为钇基重稀土镁复合球化剂，所述75#硅铁孕育剂的粒径为8mm，所述硅锶孕育剂的颗粒粒径为3mm；

b、按照所述的重量份数配比分别称取q235低锰废钢、回炉料、半石墨粉状增碳剂、75#硅铁、质量含量99.99％的电解铜、钇基重稀土镁复合球化剂、粒径为8mm的75#硅铁孕育剂、颗粒粒径为3mm的硅锶孕育剂备用；

c、熔炼：将b步骤配好的q235低锰废钢、回炉料、半石墨粉状增碳剂、75#硅铁、质量含量99.99％的电解铜，依次投入中频炉中熔炼获得混合铁水；

d、球化：将b步骤配好的钇基重稀土镁复合球化剂和粒径为8mm的75#硅铁孕育剂放在铁水包底部，熔炼后的所述混合铁水温度达到1510℃+10℃，倒入所述铁水包中进行球化；

e、二次孕育：球化后的混合铁水在用小铁水包进行浇注时，进行二次孕育，二次孕育时加入b步骤配好的颗粒粒径为3mm的硅锶孕育剂；

f、浇注：将二次孕育后的所述混合铁水浇注到qt500-12球墨铸铁件铸型中，浇注时间≤10min，得到qt500-12球墨铸铁件。

一种qt500-12球墨铸铁件，其特征是：所述qt500-12球墨铸铁件为轮毂球墨铸铁件，所述轮毂球墨铸铁件延伸率≥12％，抗拉强度≥500mpa。

本发明制得的轮毂球墨铸铁件与现有同型号轮毂球墨铸铁件性能比较表

实施例1制得的轮毂球墨铸铁件的延伸率及抗拉强度数据来源于说明书附图1、2、3，即山东省分析测试中心检验的本发明实施例1球墨铸铁件拉伸试棒编号为sfw172337的报告图；

实施例2制得的轮毂球墨铸铁件的延伸率及抗拉强度数据来源于说明书附图4、5、6，即山东省分析测试中心检验的本发明实施例2球墨铸铁件拉伸试棒编号为sfw172455的报告图；

实施例3制得的轮毂球墨铸铁件的延伸率及抗拉强度数据来源于说明书附图7、8、9，即山东省分析测试中心检验的本发明实施例3球墨铸铁件拉伸试棒编号为sfw172456的报告图。

通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本发明的保护范围之内。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。