CN102605134A - 蠕墨铸铁汽缸盖的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蠕墨铸铁汽缸盖的制造方法，原料配比为回炉料为75%~85%，废钢15%~25%，熔炼后炉外脱硫，熔炼温度控制大于1500℃，脱硫后铁水中硫的重量百分比为0.008%~0.02%，精炼后各成分如下，碳：3.70%-3.80%，硅1.50%-1.60%，锰≤0.30%，磷≤0.50%，硫：0.008%-0.012%；本发明能够使铁水很好的蠕化，控制蠕化率在合适的范围内，避免因为硫含量的波动对蠕化率的影响，减少因蠕化率不合格造成铸件报废，减少成本；还能较好的控制蠕虫形状，进而可以调整蠕墨铸铁的机械性能，满足汽缸盖的性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种蠕墨铸铁汽缸盖的制造方法。
背景技术
汽缸盖是连体铸件，结构复杂，壁厚不均匀，在工作时受到高压和反复热负荷作用，常出现开裂和渗漏问题，之前汽缸盖多采用灰铸铁材质铸造，由于灰铸铁性能有限，目前正被蠕墨铸铁所代替，蠕墨铸铁是出现在20世纪60年代的一种新型铸铁材料，制造方法是在铁水中加入蠕化剂和孕育剂进行蠕化和孕育处理而得，蠕墨铸铁能在高温、高压及润滑不良的恶劣条件下具有良好的强度、导热性、耐磨性、耐蚀性和耐热疲劳性，这些性能都能很好的满足汽缸盖的工作要求，但是由于目前采用蠕墨铸铁制造结构复杂的汽缸盖时，对铁水控制要求高，在制造过程中往往对蠕虫形态以及蠕化率控制不好，会出现过蠕化或欠蠕化而使汽缸盖的性能达不到要求的情况，导致蠕墨铸铁汽缸盖合格率降低，增加了生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能很好地控制制造过程中的蠕虫形态和蠕化率，提高产品合格率，减少生产成本的的蠕墨铸铁汽缸盖的制造方法。
本发明所采取的技术方案是：包括以下步骤：
1）原料配比：原料按以下重量百分比混合：回炉料为75%~85%，废钢15%~25%，回炉料是指废的球墨铸铁、开箱后从铸件清理的球墨铸铁的浇注***、冒口，废钢使用普通的碳素非合金钢；
2）熔炼：冲天炉熔炼步骤1）的混合原料，控制出炉铁水温度大于1500℃；
3）脱硫：将出炉铁水进行炉外脱硫处理，脱硫后铁水中硫的重量百分比为0.008%~0.02%，采用含CaO的复合脱硫剂，加入量为铁水重量的1.30%-1.45%；
4）精炼调整成分：将铁水在电炉中升温，使铁水温度控制在1450℃~1470℃，精炼2个小时；成分要求范围：碳：3.70%-3.80%，硅1.50%-1.60%，锰≤0.30%，磷≤0.50%，硫：0.008%-0.02%；
5）将铁水包的底部用堤坝分成两个区域，铁水包内放置两种添加剂，一种是蠕化剂，另一种是蠕化剂伴侣，蠕化剂和蠕化剂伴侣分别放置在两个区域内，且不用覆盖，蠕化剂中各成分重量百分比如下表，蠕化剂的加入量和铁水中硫的重量百分含量对应关系为R%=0.457+25.7S%，R%—蠕化剂加入量占铁水重量百分比，S%—原铁水中硫含量；
| RE | Mg | Ca | Si | Zn+Mg | Al | Fe |
| 13—18 | — | 2~3 | 40~42 | 3~4 | 2~3 | 余量 |
6）采用冲入法对铁水进行蠕化处理：将步骤4）的铁水倒入铁水包内放置蠕化剂伴侣的区域，使铁水首先和蠕化伴侣混合；
7）待铁水漫堤和蠕化剂混合引爆后，使用粒度为3~8mm孕育剂75SiFe进行随流孕育，孕育剂的加入量为铁水重量的0.20%~0.30%；
8）蠕化处理结束后，拔除铁水表面的渣子，然后在铁水表面撒上铁水重量的0.1%~0.2%的75SiFe孕育剂，并且用石墨棒在铁水表面搅拌均匀后，撒上聚渣剂；
9）浇注前先用步骤8）的铁水浇注三角试片，根据敲断三角试片的断口形貌，判断是否可以开始浇注，浇注时，覆盖在铁水表面的聚渣剂层不许拔除，以防回硫，浇注温度控制在1350℃~1370℃，浇注时不做随流孕育，蠕化处理结束到浇注完毕的时间控制在10min之内。
采用本蠕墨铸铁汽缸盖的制造方法，由于原料含硫量低、成分波动小，蠕化剂和蠕化剂伴侣的配合使用以及使用量根据原铁水中硫的含量来控制，能够使铁水很好的蠕化，加上各步骤中对温度的良好控制，能够较好地控制蠕墨铸铁中蠕虫状石墨的数量，即所说的蠕化率，避免因为硫含量的波动对蠕化率的影响，使蠕化率保持在合理的范围，减少因蠕化率不合格造成铸件报废，减少成本；另一方面能够在铸造过程中对中蠕虫状石墨的形态进行控制，使得蠕虫状石墨短厚，长宽比小，进而可以调整蠕墨铸铁的机械性能，满足汽缸盖的性能要求。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进行详细说明。
实施例一
本例采用RuT300蠕墨铸铁制造汽缸盖，铸件最厚处为65mm，最薄处10mm，单件铸件167kg，树脂砂生产，基体组织铁素体，步骤如下：
1）原料配比：原料按以下重量百分比混合：回炉料900Kg，废钢300Kg，回炉料是指废的球墨铸铁、开箱后从铸件清理的球墨铸铁的浇注***、冒口，废钢使用普通的碳素非合金钢。
2）熔炼：冲天炉熔炼步骤1）的混合原料，控制出炉铁水温度1505℃，铁水重量为2400Kg。
3）脱硫：将出炉铁水进行炉外脱硫处理，脱硫后铁水中硫的重量百分比为0.008%，脱硫处理采用气动搅拌法，脱硫剂采用CaO复合脱硫剂，加入量为31.2Kg，气动搅拌脱硫法是指在铁水中添加脱硫剂，使用氮气，通过多孔塞充入铁水包，让铁水和脱硫剂充分混合，并发生反应来降低铁水中的硫。
4）精炼调整成分：将脱硫后的铁水在电炉中升温，待铁水温度升至1370℃取样，成分光谱分析如下碳：3.75%，硅：1.60%，锰：0.20%，磷：0.040%，硫：0.010%，： 继续升温至1450℃，时间2个小时。
5）将铁水包的底部用堤坝分成两个区域，铁水包内放置两种添加剂，一种是蠕化剂，另一种是蠕化剂伴侣，蠕化剂伴侣是一种含有氧化钙的添加剂，蠕化剂和蠕化剂伴侣分别放置在两个区域内，且不用覆盖，蠕化剂中各成分重量百分比如下表，蠕化剂的加入量16.8Kg，蠕化剂伴侣3Kg。
| RE | Mg | Ca | Si | Zn+Mg | Al | Fe |
| 13—18 | — | 2~3 | 40~42 | 3~4 | 2~3 | 余量 |
6）采用冲入法对铁水进行蠕化处理：将步骤4）的铁水倒入铁水包内放置蠕化剂伴侣的区域，使铁水首先和蠕化伴侣混合；
7）待铁水漫堤和蠕化剂混合，使蠕化剂爆发也就是铁水翻腾并伴有白烟时，使用粒度为3~8mm的孕育剂75SiFe进行随流孕育，孕育剂的加入量4.8 Kg。
8）当铁水停止翻腾即蠕化处理结束后，拔除铁水表面的渣子，然后在铁水表面撒上2.4 Kg的75SiFe孕育剂，并且用石墨棒在铁水表面搅拌均匀后，撒上聚渣剂，聚渣剂采用日本产的含有火山灰的添加剂。
9）浇注前先用步骤7）的铁水浇注三角试片，根据敲断三角试片的断口形貌，判断是否可以开始浇注，浇注时，覆盖在铁水表面的聚渣剂层不许拔除，以防回硫，浇注温度控制在1350℃~1370℃，浇注时不做随流孕育，蠕化处理结束到浇注完毕的时间控制在10min之内。
下面是此炉铸件外浇试块（Y25mm）机械性能和蠕化率检测结果：
| 试块名称 | 抗拉强度Rm(MPa) | 延伸率A% | 硬度HB | 蠕化率 |
| Y25外浇试块 | 335 | 6.3 | 160 | 85% |
实施例二
本例生产的铸件同实施例一，制造步骤如下：
1）原料配比：原料按以下重量百分比混合：回炉料为920Kg，废钢280Kg，回炉料是指废的球墨铸铁、开箱后从铸件清理的球墨铸铁的浇注***、冒口，废钢使用普通的碳素非合金钢。
2）熔炼：冲天炉熔炼步骤1）的混合原料，控制出炉铁水温度1510℃，铁水重量为2400Kg。
3）脱硫：将出炉铁水进行炉外脱硫处理，脱硫后铁水中硫的重量百分比为0.016%，脱硫处理采用气动搅拌法，脱硫剂采用CaO符合脱硫剂，加入量33.6Kg，气动脱硫法是指在铁水中添加脱硫剂，使用氮气，通过多孔塞充入铁水包，让铁水和脱硫剂充分混合，并发生反应来降低铁水中的硫。
4）精炼调整成分：将脱硫后的铁水在电炉中升温，待铁水温度升至1350℃取样，成分光谱分析如下碳：3.80%，硅：1.50%，锰：0.13%，磷：0.028%，硫：0.016%，： 继续升温至1460℃，时间2个小时。
5）将铁水包的底部用堤坝分成两个区域，铁水包内放置两种添加剂，一种是蠕化剂，另一种是蠕化剂伴侣，蠕化剂伴侣是一种含有氧化钙的添加剂，蠕化剂和蠕化剂伴侣分别放置在两个区域内，且不用覆盖，蠕化剂中各成分重量百分比如下表，蠕化剂的加入量21.6Kg，蠕化剂伴侣3Kg。
| RE | Mg | Ca | Si | Zn+Mg | Al | Fe |
| 13—18 | — | 2-3 | 40-42 | 3-4 | 2-3 | 余量 |
6）采用冲入法对铁水进行蠕化处理：将步骤4）的铁水倒入铁水包内放置蠕化剂伴侣的区域，使铁水首先和蠕化伴侣混合；
7）待铁水漫堤和蠕化剂混合，使蠕化剂爆发后，也就是铁水翻腾并伴有白烟时，使用粒度为3~8mm的孕育剂75SiFe进行随流孕育，孕育剂的加入量7.2 Kg。
8）当铁水停止翻腾即蠕化处理结束后，拔除铁水表面的渣子，然后在铁水表面撒上4.8 Kg的75SiFe孕育剂，并且用石墨棒在铁水表面搅拌均匀后，撒上聚渣剂，聚渣剂采用日本产的含有火山灰的添加剂。
9）浇注前先用步骤7）的铁水浇注三角试片，根据敲断三角试片的断口形貌，判断是否可以开始浇注，浇注时，覆盖在铁水表面的聚渣剂层不许拔除，以防回硫，浇注温度控制在1350~1370℃，浇注时不做随流孕育，蠕化处理结束到浇注完毕的时间控制在10min之内。
下面是此炉铸件外浇试块（Y25mm）机械性能和蠕化率检测结果：
| 试块名称 | Rm(MPa) | A% | HB | 蠕化率 |
| Y25外浇试块 | 310 | 3.2 | 142 | 90% |
Claims (4)
1.一种蠕墨铸铁汽缸盖的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）原料配比：原料按以下重量百分比混合：回炉料为75%~85%，废钢15%~25%；
2）熔炼：冲天炉熔炼步骤1）的混合原料，控制出炉铁水温度大于1500℃；
3）脱硫：将出炉铁水进行炉外脱硫处理，使脱硫后铁水中硫的重量百分比为0.008%~0.02%；
4）精炼调整成分：将脱硫后的铁水在电炉中升温，使铁水温度控制在1450℃~1470℃，精炼2个小时，各成分含量如下：碳：3.70%-3.80%，硅1.50%-1.60%，锰≤0.30%，磷≤0.50%，硫：0.008%-0.012%；
5）将铁水包的底部用堤坝分成两个区域，铁水包内放置两种添加剂，一种是蠕化剂，另一种是蠕化剂伴侣，蠕化剂和蠕化剂伴侣分别放置在两个区域内，且不用覆盖，蠕化剂中各成分重量百分比如下表，蠕化剂的加入量和铁水中硫的重量百分含量对应关系为R%=0.457+25.7S%，R%—蠕化剂加入量占铁水重量百分比，S%—铁水中硫含量；
6）采用冲入法对铁水进行蠕化处理：将步骤4）的铁水倒入铁水包内放置蠕化剂伴侣的区域，使铁水首先和蠕化伴侣混合；
7）待铁水漫堤和蠕化剂混合引爆后，使用孕育剂进行随流孕育，孕育剂的加入量为铁水重量的0.20%~0.30%；
8）蠕化处理结束后，拔除铁水表面的渣子，然后在铁水表面撒上铁水重量的0.1%~0.2%的孕育剂，并且用石墨棒在铁水表面搅拌均匀后，撒上聚渣剂；
9）浇注前先用步骤8）的铁水浇注三角试片，根据敲断三角试片的断口形貌，判断是否可以开始浇注，浇注时，覆盖在铁水表面的聚渣剂层不许拔除，以防回硫，浇注温度控制在1350℃~1370℃，浇注时不做随流孕育，蠕化处理结束到浇注完毕的时间控制在10min之内。
2.根据权利要求1所述的蠕墨铸铁汽缸盖的制造方法，其特征在于：所述步骤1）的回炉料是指废的球墨铸铁、开箱后从铸件清理的球墨铸铁的浇注***、冒口。
3.根据权利要求1所述的蠕墨铸铁汽缸盖的制造方法，其特征在于：所述步骤7）的孕育剂为75SiFe，孕育剂的粒度为3~8mm 。
4.根据权利要求1所述的蠕墨铸铁汽缸盖的制造方法，其特征在于：步骤3）所述的脱硫剂为含有CaO的脱硫剂，加入量为铁水重量的1.30%~1.45%。
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