CN102634721A - 铸态高延伸率球墨铸铁件的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铸态高延伸率球墨铸铁件的生产工艺，包括以下步骤：选料；配料：按重量百分比取Z18或Z22新生铁35-45%、回炉料＜35%、废钢30%-55%；熔炼：将所配取的料投入炉内熔炼，溶化成铁水后升温至1600-1650℃，进行增碳补硅；接着进行脱硫处理；然后进行补氧降锰和脱磷处理；最后进行炉前化学成分分析，调整化学成分，合格后进行下步操作；球化：用冲入法球化；浇铸时用孕育剂瞬时孕育，得到铸态高延伸率球墨铸铁。本发明铸态高延伸率球墨铸铁件的生产工艺可降低成本，缩短铸件生产周期；扩大了球铁原料的选用范畴；铸件不易产生缩孔；节约成本，且炉后可不加或少加硅铁合金。

Description

铸态高延伸率球墨铸铁件的生产工艺

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，尤其涉及一种铸态高延伸率球墨铸铁件的生产工艺。

背景技术

 在铸造领域，将延伸率大于10%的球墨铸铁称为高延伸率球墨铸铁，这种球墨铸铁在机械行业、汽车制造行业都有广泛的应用。

 一般的高延伸率球磨铸铁的生产方法是用化学成分为碳（C）3.5-4%、硅（Si）2.0-2.5%、猛（Mn）0.2-0.6%、磷（P）≤0.06%、硫（S）≤0.03%铸态球墨铸铁，经800-950℃以上的中高温退火来达到延伸率满足10%以上的要求。

上述高延伸率球墨铸铁的生产方法所存在以下三处不足越来越为业界所认识并重视，一是由于高温退火会带来能源消耗，并对环境产生影响，不仅影响经济效益而且影响社会效益；二是由于化学铸件需要高温退火，导致生产周期的延长，迟滞了铸件交货；三是由于化学成分含硅量较低（２.0-2.5%）,在配料时限制了含硅量较高的Z18及以上的新生铁的应用。

见此，国内外生产厂商和科研机构都在积极探索新的工艺，藉以弥补上述欠缺，并且在文献中也已有报道。中国专利CN1702182A公开有一种高韧性球墨铸铁的生产方法，采用化学成分碳（C）3-3.2%、硅（Si）2.5-3.2%、锰（Mn）0.25-0.6%、磷（P）≤0.06%、硫（S）≤0.03%；热处理工艺为：加热到820±20℃、保温2.0±0.5h、随炉冷到600-550℃出炉。这是一种相对低碳高硅的高韧性球墨铸铁生产方法，由于其需要经过820±20℃的退火处理，因此既浪费能源，又增加生成成本，而且还给生产周期造成延长；由于成分含碳相对较低，在3.0-3.2％，球墨铸铁的石墨化能力不足，铸件很容易产生缩孔类缺陷，而为了防止铸件产生缩孔，则需要增加冒口或冷铁；由于铁水相对含碳低，在3.0-3.2％，因此石墨形成核能力下降，导致铸件球化率降低和石墨形态变差。

现行的球墨铸铁生产主要是利用新生铁（Ｑ10-Q16）和回炉料溶化后进行球化处理而得，或者在传统的球墨铸铁配料中加入少量的废钢，其加入量最多不大于15%，仍需要加入大量新生铁，其铸造材料均以新生铁为主，成本高，利润低。

发明内容

本发明的任务是要提供一种无需进行高温铁素体化退火并且有利于节能降本的铸态高延伸率球墨铸铁件的生产工艺。

本发明的主要任务是这样来完成的，一种铸态高延伸率球墨铸铁件的生产工艺，包括以下步骤：

100）、选料：选取Z18和Z22铸造新生铁中的任意一种新生铁为原料；

200）、配料：按重量百分比取Z18或Z22新生铁35-45%、回炉料＜35%、废钢30%-55%；

300）、熔炼：将所配取的料投入炉内熔炼， 

400）、球化：用冲入法球化，球化剂加入量为铁水重量的1.4-1.8%，用铁水量的0.3-0.5%的75号硅铁覆盖在球化剂上并打实，放铁水球化时炉前再孕育铁水量的0.3-0.5%的75号硅铁，铁水所含化学成分的重量百分比为C3.5-4%、Si2.6-3.2%、Mn0.15-0.5%、P≤0.06%、S≤0.03%；

500)、浇铸步骤包括：

510）、造型：选取粒度为0.05-0.25mm的石英砂和水玻璃质量比为1：0.1-0.15的混合砂为造型材料填充在浇铸模腔中，在造型材料的砂体上开设与铸铁件相对应位置设置的L型浇注***，并且在所述铸铁件的铸铁件壁厚部分放置冷铁，所述浇注***由直浇道、横浇道和多个内浇道组成，各浇道相互连通，各浇道的截面积比为：直浇道截面积：横浇道截面积：内浇道截面积为60：100：85；所述砂体上每50-80mm开设一个冷冒口；

520）、浇注：用孕育剂对铁水进行瞬时孕育，将瞬时孕育的铁水采用水平浇注和水冷却的方式浇注到模型中，得到铸态高延伸率球墨铸铁件。

在本发明一个较佳实施例中，步骤100)中所述的Z18铸造新生铁所含化学成分的重量百分比C＞3.3、Si＞1.6-2.0、Mn≤0.3、P≤0.06、S≤0.03。

在本发明一个较佳实施例中，步骤100)中所述的Z22铸造新生铁所含化学成分的重量百分比C＞3.3、Si＞2-2.4、Mn≤0.3、P≤0.06、S≤0.03。

在本发明一个较佳实施例中，步骤200）中所述的回炉料为步骤400)中所述的铁水的球墨铸铁浇冒口及报废铸件中的任意一种或者其混合料。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤300）中，所述增碳剂为石墨增碳剂，所述脱硫剂为强化铁水脱硫剂。

在本发明一个较佳实施例中，步骤300）中所述的硅铁为含硅量72-80%的75号硅铁合金。

在本发明一个较佳实施例中，步骤400)中所述的球化剂为高镁低稀土铁素体基本球化剂。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤300）中：溶化成铁水后升温至1600-1650℃，加入3.5-4.8%质量百分比的增碳剂，0.6-2.5%质量百分比的硅铁，进行增碳补硅；接着加入0.3-0.5%质量百分比的脱硫剂进行脱硫处理；然后进行补氧降锰和脱磷处理；最后进行炉前化学成分分析，调整化学成分，合格后进行下步操作。

在本发明一个较佳实施例中，步骤300)中所述的炉内熔炼为采用热风炉胆冲天炉熔炼。

在本发明一个较佳实施例中，步骤400)中所述的孕育剂为含硅量为72-80%的75号硅铁合金、或75号硅铁合金与SiBaCa孕育剂的组合；所述的瞬时孕育为边浇铸边孕育的随流孕育和孕育剂加入抬包中进行孕育的任意一种孕育。

本发明的有益效果是：本发明铸态高延伸率球墨铸铁件的生产工艺，所得到的球墨铸铁为一种铸态高延伸率球墨铸铁，不需要中高温铁素体化退火延伸率就可以达到10%以上，并采用大量的废钢材料，可降低成本，缩短铸件生产周期；扩大了球铁原料的选用范畴；铸件不易产生缩孔；节约成本，且炉后可不加或少加硅铁合金。

附图说明

图1是本发明铸态高延伸率球墨铸铁件的生产工艺一较佳实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例１：

Ａ）选料，选取由中国江苏省徐州钢铁厂生产的所含化学成分的重量百分比由表1所示的Z18铸造新生铁；

B)配料，用步骤A)所选的Z18铸造新生铁、此种铁水的球墨铸铁浇冒口为回炉料、以所含化学成分的重量百分比为C0.12-0.6、Si0.12-0.6、Mn0.35-0.65的普通碳素钢作为废钢；各组分质量百分比为新生铁45%，回炉料25%，废钢30%； 

C）熔炼：采用5T/h热风炉胆冲天炉熔炼，将所配取的料投入炉内熔炼，溶化成铁水后升温至1650℃，加入3.5-4.8%质量百分比的增碳剂，0.6-2.5%质量百分比的以中国国家标准GB2272-87中所定义的含硅量为72.0-80.0%的75号硅铁合金为硅铁，进行增碳补硅；保持温度，接着加入0.3-0.5%质量百分比的脱硫剂进行脱硫处理；然后进行补氧降锰和脱磷处理；最后进行炉前化学成分分析，调整化学成分，合格后进行下步操作；

D)球化，包内冲入法球化，加入中国江苏省宜兴市宜丰合金球铁厂生产的化学成分重量百分比为Mg7-9、Re2.5-4的高镁低稀土铁素体基体球化剂，加入量为铁水量的1.7%，并且用铁水量的0.4%的75号硅铁（大小5-20mm）覆盖在球化剂上，捣紧打实后再撒一层珍珠岩，球化的同时加入在放铁水时用0.4%的75号硅铁（大小5-20mm）通过出铁槽加入到包内进行孕育，

E）浇铸：造型：选取粒度为0.05-0.25mm的石英砂和水玻璃质量比为1：0.1-0.15的混合砂为造型材料填充在浇铸模腔中，在造型材料的砂体上开设与铸铁件相对应位置设置的L型浇注***，并且在所述铸铁件的铸铁件壁厚部分放置冷铁，所述浇注***由直浇道、横浇道和多个内浇道组成，各浇道相互连通，各浇道的截面积比为：直浇道截面积：横浇道截面积：内浇道截面积为60：100：85；所述砂体上每50-80mm开设一个冷冒口；浇注时向抬包内加入0.05-0.1%的SiBaCa孕育剂进行瞬时孕育，将瞬时孕育的铁水采用水平浇注和水冷却的方式浇注到模型中，得到延伸率为24.8%的高延伸率球墨铸铁。

实施例2：

以铸造为中国江苏省常熟汽车零部件有限公司生产千斤顶顶帽、卡舌等铸件为例。

A) 选料，选取由中国江苏省徐州钢铁厂生产的表1所示的化学成分的Z18铸造新生铁；

配料，回炉料采用此种铁水的球墨铸铁浇帽口与报废铸件各占50%，各组分质量百分比为新生铁40%，回炉料10%，废钢50%； 

B) 熔炼、球化同实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.6%，得到延伸率为22.9%的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。

实施例3：

以铸造为中国江苏省常熟市常熟机械总厂的半轴套铸件为例。

A)选料，选取由中国江苏省徐州钢铁厂生产的表1所示化学成分的Z18铸造新生铁；

B)配料，回炉料采用此种铁水的报废铸件回用料，各组分质量百分比为新生铁37.5%，回炉料20%，废钢42.5%；

C)熔炼、球化同实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.7%，得到延伸率为18.7%的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。

实施例4：

以铸造为中国江苏省常熟长方纺织机械厂的回综臂、拉钩等铸件为例。

A)选料，选取由中国江苏省徐州市徐州牛头山钢铁有限公司生产的所含化学成分由表1所示的Z18铸造新生铁；

B)配料，采用此种铁水的报废铸件与球墨铸铁浇冒口相混合的回用料作为回炉料，各组分质量百分比为新生铁35%，回炉料20%，废钢45%；

C)熔炼、球化同实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.5%，得到延伸率为23%的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。

实施例5：

以铸造为中国江苏省常熟汽车零部件有限公司生产各型号的油缸铸件为例。

A）选料，选取由中国江苏省徐州市徐州牛头山钢铁有限公司生产的所含化学成分由表1所示的Z18铸造新生铁；

B）配料，采用此种铁水的报废铸件与球墨铸铁浇冒口相混合的回用料作为回炉料，各组分质量百分比为新生铁40%，回炉料20%，废钢40%；

C)熔炼、球化如实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.65%，得到延伸率为21.1%的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。

实施例6：

以铸造为中国江苏省常熟市常熟机械总厂的前桥壳铸件为例。

A)选料，选取由中国江苏省徐州市徐州牛头山钢铁有限公司生产的所含化学成分由表1所示的Z18铸造新生铁；

B）配料，采用此种铁水的报废铸件与球墨铸铁浇冒口相混合的回用料作为回炉料，按表2配取；

C)熔炼、球化同实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.7%，得到延伸率为19.9%的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。

实施例7：

以铸造为中国江苏省常熟市常熟机械总厂的前桥支架铸件为例。

A)选料，选取由中国江苏省徐州钢铁厂生产的所含化学成分由表1所示的Z22铸造新生铁；

B）配料，采用此种铁水的报废铸件和球墨铁浇冒口相混合的回用料作为回炉料，各组分质量百分比为新生铁45%，回炉料0%，废钢55%；

C)熔炼、球化同实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.7%，得到高延伸率为20的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。

实施例8：

以铸造为中国江苏省常熟汽车零部件有限公司生产千斤顶活塞铸件为例。

A)选料，选取由中国江苏省徐州钢铁厂生产的表1所示的化学成分的Z22铸造新生铁；

B)配料，采用此种铁水的报废铸件和球墨铸铁浇冒口相混合的回用料作为回炉料，各组分质量百分比为新生铁35%，回炉料35%，废钢30%；

C)熔炼、球化同实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.6%，得到延伸率为19%的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。

实施例9：

以铸造为中国江苏省常熟汽车零部件有限公司生产千斤顶齿条铸件为例。

A)选料，选取由中国江苏省徐州钢铁厂生产的表1所示的化学成分的Z22铸造新生铁；

B）配料，采用此种铁水的报废铸件与球墨铸铁浇冒口相混合的回用料作为回炉料，各组分质量百分比为新生铁37.5%，回炉料10%，废钢52.5%；

C)熔炼、球化同实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.6%，得到延伸率为20.1%的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。

实施例10：

以铸造为中国江苏省常熟曳引机有限公司的轮缘铸件为例。

A)选料，选取由中国江苏省徐州钢铁厂生产的表1所示的化学成分的Z22铸造新生铁；

B)配料，采用此种铁水的报废铸件与球墨铸铁浇冒口相混合的回用料作为回炉料，各组分质量百分比为新生铁35.5%，回炉料25%，废钢39.5%；

C)熔炼、球化同实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.7%，得到延伸率为22.9%的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。

实施例11：

以铸造为中国江苏省常熟长方纺织机械厂的拉杆、拉刀臂等铸件为例。

A)选料，选取由中国江苏省徐州钢铁厂生产的表1所示的化学成分的Z22铸造新生铁；

B）配料，采用此种铁水的报废铸件与球墨铸铁浇冒口相混合的回用料作为回炉料，各组分质量百分比为新生铁37.5%，回炉料12.5%，废钢50%；；

C)熔炼、球化同实施例1，球化剂加入量为铁水量的1.5%，得到延伸率为20.6%的高延伸率球墨铸铁。其余同对实施例1的描述。

 

本发明方法所具的优点之一，方法所得到的球墨铸铁为一种铸态高延伸率球墨铸铁，由于不需要中高温铁素体化退火延伸率就可以达到10%以上，故每吨铸件可降低成本500元（RMB），并且可缩短铸件生产周期一周左右；之二，由于采用了含硅量较高的化学成分（Si2.6-3.2），故可用含硅量较高的Z18或Z22来熔炼球铁铁水，从而扩大了球铁原料的选用范畴；之三，由于采用了高碳含硅成分，球铁的自膨胀补缩能力增强，铸件不易产生缩孔；之四，由于用Z18或Z22新生铁替代含硅量较低的球铁专用新生铁（Q10-Q16），因此可每吨节约成本10元（RMB），而且炉后可不加或少加硅铁合金，与Q12新生铁生产相比每吨铁水还可节约30元（RMB）。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

表1为Z18、Z22铸造新生铁所含化学成分（重量百分比）

Claims (10)

1.一种铸态高延伸率球墨铸铁件的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

100）、选料：选取Z18和Z22铸造新生铁中的任意一种新生铁为原料；

200）、配料：按重量百分比取Z18或Z22新生铁35-45%、回炉料＜35%、废钢30%-55%；

300）、熔炼：将所配取的料投入炉内熔炼， 

400）、球化：用冲入法球化，球化剂加入量为铁水重量的1.4-1.8%，用铁水量的0.3-0.5%的75号硅铁覆盖在球化剂上并打实，放铁水球化时炉前再孕育铁水量的0.3-0.5%的75号硅铁，铁水所含化学成分的重量百分比为C3.5-4%、Si2.6-3.2%、Mn0.15-0.5%、P≤0.06%、S≤0.03%；

500)、浇铸步骤包括：

510）、造型：选取粒度为0.05-0.25mm的石英砂和水玻璃质量比为1：0.1-0.15的混合砂为造型材料填充在浇铸模腔中，在造型材料的砂体上开设与铸铁件相对应位置设置的L型浇注***，并且在所述铸铁件的铸铁件壁厚部分放置冷铁，所述浇注***由直浇道、横浇道和多个内浇道组成，各浇道相互连通，各浇道的截面积比为：直浇道截面积：横浇道截面积：内浇道截面积为60：100：85；所述砂体上每50-80mm开设一个冷冒口；

520）、浇注：用孕育剂对铁水进行瞬时孕育，将瞬时孕育的铁水采用水平浇注和水冷却的方式浇注到模型中，得到铸态高延伸率球墨铸铁件。

2.根据权利要求1所述的铸态高延伸率球墨铸铁件的生产工艺，其特征在于步骤100)中所述的Z18铸造新生铁所含化学成分的重量百分比C＞3.3、Si＞1.6-2.0、Mn≤0.3、P≤0.06、S≤0.03。

3.根据权利要求1所述的铸态高延伸率球墨铸铁件的生产工艺，其特征在于：步骤100)中所述的Z22铸造新生铁所含化学成分的重量百分比C＞3.3、Si＞2-2.4、Mn≤0.3、P≤0.06、S≤0.03。

4.根据权利要求1所述的铸态高延伸率球墨铸铁件的生产工艺，其特征在于：步骤200）中所述的回炉料为步骤400)中所述的铁水的球墨铸铁浇冒口及报废铸件中的任意一种或者其混合料。

5.根据权利要求1所述的铸态高延伸率球墨铸铁件的生产工艺，其特征在于：所述步骤300）中，所述增碳剂为石墨增碳剂，所述脱硫剂为强化铁水脱硫剂。

6.根据权利要求1所述的铸态高延伸率球墨铸铁件的生产工艺，其特征在于：步骤300）中所述的硅铁为含硅量72-80%的75号硅铁合金。

7.根据权利要求1所述的铸态高延伸率球墨铸铁件的生产工艺，其特征在于：步骤400)中所述的球化剂为高镁低稀土铁素体基本球化剂。

8.根据权利要求7所述的铸态高延伸率球墨铸铁件的生产工艺，其特征在于：所述步骤300）中：溶化成铁水后升温至1600-1650℃，加入3.5-4.8%质量百分比的增碳剂，0.6-2.5%质量百分比的硅铁，进行增碳补硅；接着加入0.3-0.5%质量百分比的脱硫剂进行脱硫处理；然后进行补氧降锰和脱磷处理；最后进行炉前化学成分分析，调整化学成分，合格后进行下步操作。

9.根据权利要求1所述的铸态高延伸率球墨铸铁件的生产工艺，其特征在于：步骤300)中所述的炉内熔炼为采用热风炉胆冲天炉熔炼。

10.根据权利要求1所述的铸态高延伸率球墨铸铁件的生产工艺，其特征在于：步骤400)中所述的孕育剂为含硅量为72-80%的75号硅铁合金、或75号硅铁合金与SiBaCa孕育剂的组合；所述的瞬时孕育为边浇铸边孕育的随流孕育和孕育剂加入抬包中进行孕育的任意一种孕育。