高温球墨铸铁的制造工艺的制作方法

本发明涉及一种用于制造高温球墨铸铁的工艺。

背景技术：

球墨铸铁是五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，高温球墨铸铁的工作温度一般为500-700℃，如用于涡轮增压器的涡壳；但现有的高温球墨铸铁因其成分和制造工艺的原因，如图1所示其石墨的球化级别通常为4级，如图2所示其珠光体含量大于16%，导致在650℃经10分钟保温，其抗拉强度rm均在100mpa以下，高温性能难以满足使用要求，影响了使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种高温球墨铸铁的制造工艺，它能改善铸件的微观组织结构，获得良好的石墨形态和降低珠光体含量，可大幅提高高温强度，满足使用要求，延长产品的使用寿命。

为达到上述目的，本发明的一种高温球墨铸铁的制造工艺，其特征在于包括以下步骤：a)配料：包括废钢、生铁、回炉料、锰铁、碳化硅、增碳剂、硅铁、钼铁，它们中含有c:3.40-3.50%；si:4.10-4.20%；mn：0.15-0.35%；s:≤0.018%；p:≤0.05%；mg：0.04-0.06%；；mo：1.05-1.15%；ti：≤0.02%，其余为fe及杂质；以上皆为重量百分比；b)熔炼：按顺序依次加入生铁→废钢→碳化硅→增碳剂→回炉料→锰铁、硅铁、钼铁，将配料投入炉内熔化为铁水；c)加热静置：将铁水加热至1520-1550℃，再断热静置至1460-1480℃；d)装填:将浇包预热至300-500℃，在浇包底部设有堤坝，在堤坝一侧的凹坑内装入球化剂并用锤捣紧，球化剂占配料总重的1-1.2%，再将球化保温覆盖剂覆盖一层、用锤捣紧，再在球化保温覆盖剂上覆盖孕育剂，孕育剂占配料总重的0.3-0.4%；e）球化孕育：将铁水先加入浇包的堤坝另一侧的凹坑内，避免与球化剂接触，当出铁水量为处理总量1/2时，再在铁水中加入占配料总重的0.3-0.4%的孕育剂，使孕育剂随流均匀冲入包內，待球化反应完成后，直至铁水全部加入，搅拌铁水，静置1.5-3.0分钟；f）浇铸：将温度在1380-1400℃的铁水注入砂型中成型；g）冷却开箱：在200°以下冷却开箱、清砂；

本发明通过在球化孕育时的精细操作，避免铁水直冲球化剂，可防止爆发性飞溅，无过量白烟溢出，避免了球化剂的烧损，加上分两次加入孕育剂，孕育充分、效果好，处理后的金相组织中石墨球化级别达到2级以上，颗粒更细、数量多、分布均匀，其珠光体含量在10%以下，可大幅提高高温强度，稳定地控制在130mpa以上，满足使用要求，延长产品的使用寿命材料；

作为本发明的一种优选，球化剂包括稀土和镁，其中稀土占配料总重0.02-0.04%，其余为镁；稀土元素具有更好的球化效果；

作为本发明的一种优选，孕育剂包括硅和钡；

作为本发明的一种优选，在步骤e中，当铁水全部加入后，再加入覆盖剂；可对铁水保温，更易控制铁水温度，并防氧化；

作为本发明的一种优选，所述球化剂的粒度为5-25mm；可进一步提高球化级别；

综上所述，本发明能改善铸件的微观组织结构，获得良好的石墨形态和降低珠光体含量，可大幅提高高温强度，满足使用要求，延长产品的使用寿命。

附图说明

图1为原工艺所获高温球墨铸铁中石墨形态的金相图。

图2为原工艺所获高温球墨铸铁中珠光体的金相图。

图3为本发明所获高温球墨铸铁中石墨形态的金相图。

图4为本发明所获高温球墨铸铁中珠光体的金相图。

图5为本发明装填工序的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

该高温球墨铸铁的制造工艺，包括以下步骤：a)配料：包括废钢、生铁、回炉料、锰铁、碳化硅、增碳剂、硅铁、钼铁，它们中含有c:3.40%；si:4.20%；mn：0.15%；s:0.018%；p:0.05%；mg：0.04%；mo：1.15%；ti：0.02%，其余为fe及杂质；以上皆为重量百分比；b)熔炼：按顺序依次加入生铁→废钢→碳化硅→增碳剂→回炉料→锰铁、硅铁、钼铁，将配料投入炉内熔化为铁水；c)加热静置：将铁水加热至1550℃，再断热静置至1480℃；d)装填:将浇包预热至300-500℃，如图5所示，在浇包1底部设有堤坝5，在堤坝5一侧的凹坑内装入球化剂2并用锤捣紧，球化剂占配料总重的1.2%，球化剂的粒度为25mm，球化剂采用稀土和镁，其中稀土占配料总重0.04%，其余为镁；再将球化保温覆盖剂3覆盖一层、用锤捣紧，再在球化保温覆盖剂3上覆盖孕育剂4，孕育剂采用硅和钡，孕育剂占配料总重的0.4%；e）球化孕育：将铁水先加入浇包1的堤坝5另一侧的凹坑内，避免与球化剂先接触，当出铁水量为处理总量1/2时，再在铁水中加入占配料总重的0.4%的孕育剂，使孕育剂随流均匀冲入包內，待球化反应完成后，直至铁水全部加入，搅拌铁水，再加入覆盖剂，静置3.0分钟；f）浇铸：将温度在1400℃的铁水注入砂型中成型，冷却；g）冷却开箱：在200°以下冷却开箱、清砂。

本发明通过在球化孕育时的精细操作，将球化剂2置于堤坝5一侧的凹坑内，避免铁水直冲球化剂，避免起爆太早，可防止爆发性飞溅，无过量白烟溢出，避免了球化剂的烧损，加上分两次加入孕育剂，孕育充分、效果好，如图3所示，处理后的金相组织中石墨球化级别达到2级以上，颗粒更细、数量多、分布均匀，如图4所示，其珠光体含量在10%以下，可大幅提高高温强度，稳定地控制在130mpa以上，满足使用要求，延长产品的使用寿命材料；加入覆盖剂可对铁水保温，更易控制铁水温度，并防氧化；

实施例二

该高温球墨铸铁的制造工艺，包括以下步骤：a)配料：包括废钢、生铁、回炉料、锰铁、碳化硅、增碳剂、硅铁、钼铁，它们中含有c:3.50%；si:4.10%；mn：0.35%；s:0.015%；p:0.03%；mg：0.06%；mo：1.05%；ti：0.01%，其余为fe及杂质；以上皆为重量百分比；b)熔炼：按顺序依次加入生铁→废钢→碳化硅→增碳剂→回炉料→锰铁、硅铁、钼铁，将配料投入炉内熔化为铁水；c)加热静置：将铁水加热至1520℃，再断热静置至1460℃；d)装填:将浇包预热至300℃，在浇包底部设有堤坝，在堤坝一侧的凹坑内装入球化剂并用锤捣紧，球化剂占配料总重的1%，球化剂的粒度为5mm，球化剂采用稀土和镁，其中稀土占配料总重0.02%，其余为镁；再将球化保温覆盖剂覆盖一层、用锤捣紧，再在球化保温覆盖剂上覆盖孕育剂，孕育剂采用硅和钡，孕育剂占配料总重的0.3%；e）球化孕育：将铁水先加入堤坝另一侧的凹坑内，避免与球化剂先接触，当出铁水量为处理总量1/2时，再在铁水中加入占配料总重的0.3%的孕育剂，使孕育剂随流均匀冲入包內，待球化反应完成后，直至铁水全部加入，搅拌铁水，再加入覆盖剂，静置1.5分钟；f）浇铸：将温度在1380℃的铁水注入砂型中成型，冷却；g）冷却开箱：在200°以下冷却开箱、清砂。

实施例三

该高温球墨铸铁的制造工艺，包括以下步骤：a)配料：包括废钢、生铁、回炉料、锰铁、碳化硅、增碳剂、硅铁、钼铁，它们中含有c:3.45%；si:4.15%；mn：0.28%；s:0.01%；p:0.035%；mg：0.05%；mo：1.1%；ti：0.015%，其余为fe及杂质；以上皆为重量百分比；b)熔炼：按顺序依次加入生铁→废钢→碳化硅→增碳剂→回炉料→锰铁、硅铁、钼铁，将配料投入炉内熔化为铁水；c)加热静置：将铁水加热至1530℃，再断热静置至1470℃；d)装填:将浇包预热至400℃，在浇包底部设有堤坝，在堤坝一侧的凹坑内装入球化剂并用锤捣紧，球化剂占配料总重的1.1%，球化剂的粒度为15mm，球化剂采用稀土和镁，其中稀土占配料总重0.03%，其余为镁；再将球化保温覆盖剂覆盖一层、用锤捣紧，再在球化保温覆盖剂上覆盖孕育剂，孕育剂采用硅和钡，孕育剂占配料总重的0.35%；e）球化孕育：将铁水先加入堤坝另一侧的凹坑内，避免与球化剂先接触，当出铁水量为处理总量1/2时，再在铁水中加入占配料总重的0.35%的孕育剂，使孕育剂随流均匀冲入包內，待球化反应完成后，直至铁水全部加入，搅拌铁水，再加入覆盖剂，静置2分钟；f）浇铸：将温度在1390℃的铁水注入砂型中成型，冷却；g）冷却开箱：在200°以下冷却开箱、清砂。

本发明实施例三和实施例二可获得高温强度与实施例一相近的球墨铸铁，具有较佳的综合机械性能；浇铸温度在1380℃-1400℃之间，既可避免温度过高引起球化剂和孕育剂的衰退，影响微观组织结构，又可避免温度过低导致气孔较多，产生废品。