CN101698895B

CN101698895B - 低成本制备高延伸率球墨铸铁件的方法

Info

Publication number: CN101698895B
Application number: CN2009103095676A
Authority: CN
Inventors: 王德军; 鲍玉龙
Original assignee: Qiqihar Jingzhuliang Casting Co Ltd
Current assignee: Qiqihar Jingzhuliang Casting Co Ltd
Priority date: 2009-11-11
Filing date: 2009-11-11
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2029-11-11
Also published as: CN101698895A

Abstract

低成本制备高延伸率球墨铸铁件的方法，它涉及一种球墨铸铁件的制备方法。本发明解决了现有制备球墨铸铁件的方法成本高，及随着废钢用量的增加，增碳剂使用量增大，使得铁水中游离碳增多，铁水质量下降，导致得到的球墨铸铁件机械性能下降的问题。本发明的方法是：一、在熔炼炉中加入原料熔炼为铁水，然后出炉；二、对铁水进行球化、孕育处理的同时进行净化处理；三、进行浇注，即得球墨铸铁件。本发明的制备方法生产1吨球墨铸铁的成本可降低20％，得到的球墨铸铁件的抗拉强度达到460MPa，屈服强度达350MPa，延伸率达到16.5％，其机械性能达到QT450-15球墨铸铁的要求。

Description

低成本制备高延伸率球墨铸铁件的方法

技术领域

本发明涉及一种球墨铸铁件的制备方法。

背景技术

现有的球墨铸铁生产普遍采用生铁和废钢做原料，其中生铁的量占总投料量的60～80％，由于生铁价格的普遍上涨，造成球墨铸铁成本不断上涨，同时随着社会经济的发展，大量的钢产品更新换代，产生了大量的可回收利用的废钢，每吨废钢的价格比生铁价格低1000元左右。

因此，在配比中多加废钢可降低原材料的成本，但是随着废钢原料加入量的增加，使得增碳剂的加入量也增加，然而增碳剂的加入会使铁水中游离碳增多，恶化了了铁水的质量，进而使得到的球墨铸铁件机械性能降低。因此需要在合理增加废钢原料用量，降低生产成本的同时，保证得到的球墨铸铁件的机械性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有制备球墨铸铁件的方法成本高，及随着废钢用量的增加，增碳剂使用量增大，使得铁水中游离碳增多，铁水质量下降，导致得到的球墨铸铁件机械性能下降的问题，本发明提供了低成本制备高延伸率球墨铸铁件的方法。

本发明低成本制备高延伸率球墨铸铁件的方法是通过以下步骤实现的：一、在熔炼炉中加入生铁作为炉底料，再依次加入增碳剂、剩余的生铁、废钢、回炉料、锰合金和硅合金，然后加热至1520～1550℃，使熔炼炉内物质熔化成铁水，然后镇静并扒渣，然后控制铁水温度在1490～1510℃时出炉，其中，废钢与回炉料的质量比为5∶2，生铁的总质量与回炉料的质量比为3∶2，增碳剂的质量是废钢质量的3％～4％，控制铁水中锰的含量为铁水总质量的0.2％～0.4％，铁水中硅的含量为铁水总质量的2.5％～2.9％；二、加入球化剂、孕育剂及铁水净化剂，对铁水进行球化、孕育处理的同时进行净化处理，其中，球化剂的质量为铁水总质量的1.3％～1.5％，孕育剂的质量为铁水总质量的1％～1.2％，铁水净化剂的质量为铁水总质量的0.4％～0.6％；三、将将步骤二处理后的铁水吊至炉坑上部进行扒渣处理，将铁水中的熔渣清除，然后在铁水表面均匀地撒一层集渣剂，进行浇注，即得高延伸率球墨铸铁件；步骤二中所述的球化剂为稀土镁合金，孕育剂为FeSi75、FeCaBa复合孕育剂中的一种或者两种。

本发明步骤一中生铁的总质量为作为炉底料的生铁和再加入的剩余的生铁的总量。

本发明的制备方法中采用的废钢用量几近原料总量的一半，大大降低了原料成本，同时得到的球墨铸铁件的抗拉强度达到460MPa，屈服强度达350MPa，延伸率达到16.5％，其机械性能达到QT450-15球墨铸铁的要求，与现有制备方法得到的球墨铸铁件相比，抗拉强度和屈服强度达到了现有水平，延伸率比现有水平高，本发明的制备方法在没有热处理工艺的情况下仍可以使得到的球墨铸铁件具有铸态性能。在保证铁水质量，即保证球墨铸铁件的机械性能的前提下，本发明的制备方法生产1吨球墨铸铁的成本可降低20％。

本发明在增加废钢用量的同时，使增碳剂的用量控制在废钢质量的4％以内，很好地控制了铁水中游离碳的含量，保证了铁水的质量；同时，铁水净化剂的加入进一步控制了铁水中C、Si的含量，净化了铁水，保证了铁水的质量，在保证球墨铸铁机械性能的同时大幅度地降低了生产成本，大大地提高了经济效益。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式低成本制备高延伸率球墨铸铁件的方法是通过以下步骤实现的：一、在熔炼炉中加入生铁作为炉底料，再依次加入增碳剂、剩余的生铁、废钢、回炉料、锰合金和硅合金，然后加热至1520～1550℃，使熔炼炉内物质熔化成铁水，然后镇静并扒渣，然后控制铁水温度在1490～1510℃时出炉，其中，废钢与回炉料的质量比为5∶2，生铁的总质量与回炉料的质量比为3∶2，增碳剂的质量是废钢质量的3％～4％，控制铁水中锰的含量为铁水总质量的0.2％～0.4％，铁水中硅的含量为铁水总质量的2.5％～2.9％；二、加入球化剂、孕育剂及铁水净化剂，对铁水进行球化、孕育处理的同时进行净化处理，其中，球化剂的质量为铁水总质量的1.3％～1.5％，孕育剂的质量为铁水总质量的1％～1.2％，铁水净化剂的质量为铁水总质量的0.4％～0.6％；三、将步骤二处理后的铁水吊至炉坑上部进行扒渣处理，将铁水中的熔渣清除，然后在铁水表面均匀地撒一层集渣剂，进行浇注，即得高延伸率球墨铸铁件。

本实施方式步骤一中生铁的总质量为作为炉底料的生铁和再加入的剩余的生铁的总量。步骤三中集渣剂的用量依据铁水的质量控制在1～2Kg。

本实施方式得到的球墨铸铁件的抗拉强度达到460MPa，屈服强度达350MPa，延伸率达到16.5％，其机械性能达到QT450-15球墨铸铁的要求。在保证铁水质量，即保证球墨铸铁件的机械性能的前提下，本发明的制备方法生产1吨球墨铸铁的成本可降低20％。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中加热至1530～1540℃。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中加热至1535℃。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一、二或三不同的是步骤一中镇静并扒渣处理之前，向铁水中撒入聚渣剂，镇静5～10分钟后扒渣。其它步骤及参数与具体实施方式一、二或三相同。

本实施方式中所用聚渣剂是日本进口复合集渣剂。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四不同的是步骤一中控制铁水温度在1500℃时出炉。其它步骤及参数与具体实施方式一至四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五不同的是步骤一中增碳剂为石墨，锰合金为锰铁合金，硅合金为硅铁合金。其它步骤及参数与具体实施方式一至五相同。

本实施方式中石墨中固定碳的含量为90％～96％(质量)，硫的含量为0.01％～0.3％(质量)，挥发物的含量为0.01％～0.1％(质量)。

本实施方式中锰合金和硅合金均为市售产品。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六不同的是步骤二中对铁水进行球化、孕育处理的同时进行净化处理是按如下方式进行的：在堤坝包内铁水冲不到的一侧首先放入球化剂，然后在球化剂上面覆盖孕育剂，再在孕育剂上覆盖铁水净化剂，然后盖上包盖后出铁水冲入包底发生球化反应，同时对铁水进行净化处理。其它步骤及参数与具体实施一至六相同。

本实施方式采用冲入法对铁水进行球化、孕育及净化处理，促进铁水中碳元素的石墨化，同时净化铁水，控制出炉铁水中C、Si的含量。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七不同的是步骤二中球化剂为稀土镁合金。其它步骤及参数与具体实施方式一至七相同。

本实施方式中球化剂为市售产品。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八不同的是步骤二中孕育剂为FeSi75、FeCaBa复合孕育剂中的一种或者两种。其它步骤及参数与具体实施方式一至八相同。

本实施方式中孕育剂为市售产品。

本实施方式中当孕育剂为两种的混合物时，FeSi75和FeCaBa复合孕育剂为任意比混合。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九不同的是步骤二中铁水净化剂是齐齐哈尔市建华区金子化工有限公司生产提供的。其它步骤及参数与具体实施方式一至九相同。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十不同的是步骤三中扒渣处理方法为：在铁水表面均匀地撒一层集渣剂，用铁耙搅拌使之与熔渣混合，然后一同扒掉，可重复操作以上步骤，直到扒净熔渣。其它步骤及参数与具体实施方式一至十相同。

本实施方式中集渣剂为市售产品。

本实施方式中依铁水质量，控制集渣剂的用量为1～2kg。

具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一不同的是步骤三中在浇注炉前采用HF-2002T型铁水质量管理仪对铁水进行质量监控。

具体实施方式十三：本实施方式低成本制备高延伸率球墨铸铁件的方法是通过以下步骤实现的：一、在熔炼炉中加入生铁作为炉底料，再依次加入增碳剂、生铁、废钢、回炉料、锰合金和硅合金，然后加热至1530℃，使熔炼炉内物质熔化成铁水，然后镇静并扒渣，然后控制铁水温度在1500℃时出炉，其中，废钢与回炉料的质量比为5∶2，生铁与回炉料的质量比为3∶2，增碳剂的质量是废钢质量的4％，控制铁水中锰的含量为铁水总质量的0.3％，铁水中硅的含量为铁水总质量的2.7％；二、加入球化剂、孕育剂及铁水净化剂，对铁水进行球化、孕育处理的同时进行净化处理，其中，球化剂的质量为铁水总质量的1.5％，孕育剂的质量为铁水总质量的1.2％，铁水净化剂的质量为铁水总质量的0.6％；三、将步骤二处理后的铁水吊至炉坑上部进行扒渣处理，将铁水中的熔渣清除，然后在铁水表面均匀撒一层集渣剂，进行浇注，即得高延伸率球墨铸铁件，其中在浇注炉前采用HF-2002T型铁水质量管理仪对铁水进行质量监控。

本实施方式中浇注模具为锚锭杆，得到锚锭杆铸件，对锚锭杆铸件的本体取样进行机械性能测试，和铸件化学成份测试，测试结果如表1所示。测试结果显示，本实施方式得到的锚锭杆铸件达到QT450-15球墨铸铁的要求，其中延伸率达到15％以上。

作为对比，本实施方式利用现有制备方法制备得到球墨铸铁件，同时进行机械性能测试和铸件化学成份测试，测试结果如表1所示。

表1是现有制备方法得到的球墨铸铁件和本实施方式得到的球墨铸铁件的机械性能和化学成份含量。表中I行为现有制备方法的原料配比得到的球墨铸铁件的测试结果，II行为本实施方式得到的球墨铸铁件的测试结果。

机械性能测试采用电子拉伸试验机，铸件化学成份测试采用意大利F20型光谱分析仪。

表1

由表1可见，本实施方式的抗拉强度和屈服强度达到现有水平，延伸率达到16.5％，比现有水平高，球墨铸铁件的化学成份也均在要求范围内。说明本实施方式的制备方法在成本降低的同时，球墨铸铁件机械性能在保持现有水平的同时，延伸率还有所提高。

Claims

1.低成本制备高延伸率球墨铸铁件的方法，其特征在于低成本制备高延伸率球墨铸铁件的方法是通过以下步骤实现的：一、在熔炼炉中加入生铁作为炉底料，再依次加入增碳剂、剩余的生铁、废钢、回炉料、锰合金和硅合金，然后加热至1520～1550℃，使熔炼炉内物质熔化成铁水，然后镇静并扒渣，再控制铁水温度在1490～1510℃时出炉，其中，废钢与回炉料的质量比为5∶2，生铁的总质量与回炉料的质量比为3∶2，增碳剂的质量是废钢质量的3％～4％，控制铁水中锰的含量为铁水总质量的0.2％～0.4％，铁水中硅的含量为铁水总质量的2.5％～2.9％；二、加入球化剂、孕育剂及铁水净化剂，对铁水进行球化、孕育处理的同时进行净化处理，其中，球化剂的质量为铁水总质量的1.3％～1.5％，孕育剂的质量为铁水总质量的1％～1.2％，铁水净化剂的质量为铁水总质量的0.4％～0.6％；三、将步骤二处理后的铁水吊至炉坑上部进行扒渣处理，将铁水中的熔渣清除，然后在铁水表面均匀地撒一层集渣剂，然后进行浇注，即得高延伸率球墨铸铁件；步骤二中所述的球化剂为稀土镁合金，孕育剂为FeSi75、FeCaBa复合孕育剂中的一种或者两种。

2.根据权利要求1所述的低成本制备高延伸率球墨铸铁件的方法，其特征在于步骤一中加热至1530～1540℃。

3.根据权利要求1所述的低成本制备高延伸率球墨铸铁件的方法，其特征在于步骤一中加热至1535℃。

4.根据权利要求1、2或3所述的低成本制备高延伸率球墨铸铁件的方法，其特征在于步骤一中控制铁水温度在1500℃时出炉。

5.根据权利要求4所述的低成本制备高延伸率球墨铸铁件的方法，其特征在于步骤一中增碳剂为石墨，锰合金为锰铁合金，硅合金为硅铁合金。

6.根据权利要求1、2、3或5所述的低成本制备高延伸率球墨铸铁件的方法，其特征在于步骤二中对铁水进行球化、孕育处理的同时进行净化处理是按如下方式进行的：在堤坝包内铁水冲不到的一侧首先放入球化剂，然后在球化剂上面覆盖孕育剂，再在孕育剂上覆盖铁水净化剂，然后盖上包盖后出铁水冲入包底发生球化反应，同时对铁水进行净化处理。

7.根据权利要求1所述的低成本制备高延伸率球墨铸铁件的方法，其特征在于步骤三中扒渣处理方法为：在铁水表面撒均匀地撒一层集渣剂，用铁耙搅拌使之与熔渣混合，然后一同扒掉，可重复操作以上步骤，直到扒净熔渣。

8.根据权利要求1、2、3、5或7所述的低成本制备高延伸率球墨铸铁件的方法，其特征在于步骤三中在浇注炉前采用HF-2002T型铁水成份检测仪对铁水进行质量监控。