CN103540701A - 适用于超高强度灰铸铁的熔炼工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种适用于超高强度灰铸铁的熔炼工艺,使提高灰铸铁抗拉强度。该熔炼工艺包括步骤1,在炉底加回炉料作为启熔,然后再加废钢和熔点高的增碳剂、增硅材料,增碳剂、增硅材料和废钢要交替加入炉内,便于碳C元素扩散,待所有炉料熔清后,再加入易烧损的用于增加合金元素锰、铬、铜、硫的材料;步骤2,熔炼温度控制在1550-1580℃范围内,使其熔炼温度超过铁液的过热温度,并保温3-5分钟,以使铁液在高温下以消除炉料的遗传性、细化晶粒、细化石墨和提高铁液的纯净度;步骤3,出铁温度控制在1460-1480℃范围内,应伴随出铁加入孕育剂;以及步骤4,浇注温度控制在1360-1380℃范围内。
Description
技术领域
本发明涉及灰铸铁熔炼工艺,尤其涉及超高强度灰铸铁熔炼工艺。
背景技术
随着汽车行业的不断创新和发展,对汽车使用的灰铸铁材料的性能要求也在不断提高,例如缸体、缸盖材料从HT250到HT300,甚至HT350,未来要求或许会更高,这给现有的铸造熔炼技术带来了极大地难度。传统的熔炼技术(生铁+废钢+回炉料+合金)只能生产HT300材料,根本无法稳定生产出HT350材料。熔炼技术对铁水的质量至关重要,采用不同的熔炼技术,同样的化学成分,得到的铁液的冶金质量完全不同,从而得到的铸件材料性能也完全不同。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于超高强度灰铸铁的熔炼工艺,使提高灰铸铁抗拉强度。
为实现所述目的的适用于超高强度灰铸铁的熔炼工艺,其特征在于包括
步骤1,在炉底加回炉料作为启熔,然后再加废钢和熔点高的增碳剂、增硅材料,增碳剂、增硅材料和废钢要交替加入炉内,便于碳C元素扩散,待所有炉料熔清后,再加入易烧损的用于增加合金元素锰、铬、铜、硫的材料;
步骤2,熔炼温度控制在1550-1580℃范围内,使其熔炼温度超过铁液的过热温度,并保温3-5分钟,以使铁液在高温下以消除炉料的遗传性、细化晶粒、细化石墨和提高铁液的纯净度;
步骤3,出铁温度控制在1460-1480℃范围内,应伴随出铁加入孕育剂;以及
步骤4,浇注温度控制在1360-1380℃范围内。
所述的熔炼工艺,其中灰铸铁的化学成分的控制范围为(质量百分数):C2.95-3.10,Si1.40-1.60,Mn1.10-1.20,P≤0.100,S0.060-0.085,Cr0.35-0.45, Cu0.50-0.60,CE3.42-3.63。
所述的熔炼工艺,其中在步骤1中,主炉料全部采用废钢,或者采用废钢和回炉料。
所述的熔炼工艺,其中在步骤1中,废钢为优质的碳素钢。
所述的熔炼工艺,其中在步骤1中,增碳剂采用低氮石墨增碳剂,增硅材料为碳化硅,锰铁使用65锰铁,铬铁使用70铬铁,铜使用电解铜。
所述的熔炼工艺,其中在步骤3中,孕育剂为硅钡孕育剂。
所述的熔炼工艺,其中灰铸铁包括化学成分(质量百分数)C3.00,Si1.50,Mn1.15,P≤0.100,S0.075,Cr0.40,Cu0.55,CE3.5。
在本发明的实施例中,根据本发明的熔炼工艺的灰铸铁抗拉强度达到380MPa以上,甚至超过410MPa,极大程度上提高了灰铸铁的抗拉强度、提高了材料的可靠性。铸态硬度可达到270HB以上,极大地提高了灰铸铁的耐磨性和材料使用的稳定性。
具体实施方式
步骤1,超强度灰铸铁材料化学成分设计,选择合理的C、Si和CE值,并设计合适的Mn、Cr、Cu合金元素的含量。化学成分的控制范围为(以下数值均为质量百分数):C2.95-3.10,Si1.40-1.60,Mn1.10-1.20,P≤0.100,S0.060-0.085,Cr0.35-0.45,Cu0.50-0.60,CE3.42-3.63。在本发明的较佳实施例中,化学成分为C3.00,Si1.50,Mn1.15,P≤0.100,S0.075,Cr0.40,Cu0.55,CE3.5。
步骤2,超强度灰铸铁材料熔炼配料计算。主炉料采用全部废钢或废钢+回炉料,废钢要选择优质的碳素钢,不使用铸造生铁;增碳剂采用低氮石墨增碳剂(经过高温石墨化处理),在全废钢熔炼技术中,增碳剂是铁液增碳的最重要环节,所以增碳剂质量的好坏决定了铁液质量的优劣;不使用硅铁进行增硅,用碳化硅取而代之;锰铁使用65锰铁;铬铁使用70铬铁;铜使用电解铜。前述废钢主要是指“淘汰或者损坏的作为回收利用的废旧钢铁;其含碳量一般小于0.3%,硫、磷含量均不大于0.05%”。在本发明的一实施例中,超高强度灰铸铁的配料如表一所示。优质的碳素钢包括普通意义上的优质碳素钢(含碳量低在0.25%-0.5%之间),或者或含碳量更低的碳素钢,例如高级优质钢(含磷、硫更低)或特级优质钢。
步骤3,根据配料单进行炉料、添加合金称重,准备好所有炉料及其添加合金。开启中频感应电炉,准备加料。炉料添加方法:首先在炉底加回炉料作为启熔,然后再加废钢和熔点高的增碳剂、碳化硅(增碳剂、碳化硅和废钢要交替加入炉内,这样便于碳C元素扩散),待所有炉料熔清后,加入易烧损的合金锰铁、铬铁、电解铜、硫化亚铁。
步骤4,将铁液的熔炼温度控制在1550℃-1580℃范围内,使其熔炼温度超过铁液的过热温度,并保温3-5分钟,铁液通过在高温下保温、镇定后,铁液内的杂质上浮,扒清铁液表面的杂质和渣,并取炉前光谱试样。
步骤5,待炉前光谱试样分析合格后,准备出铁液,出铁温度控制在1460℃-1480℃,启动倾炉开关转动炉体向铁液包内冲入铁液,当冲入包内铁液1/3左右时,即可向包内加入长效硅钡孕育剂,加入孕育剂不宜过快,应伴随出铁而慢慢加入,约占出铁时间的1/2左右,出铁完毕,搅拌铁液,撒入清渣剂扒渣,使包内铁液面有如“镜面”,方可浇注,并取孕育后的成品光谱试样,分析、记录好其化学成分。
步骤7,浇注温度控制在1360℃-1380℃,浇注时不能中断铁流,包嘴距离浇口杯不要超过300mm,应始终使浇口杯保持充满;
步骤8,加工三根抗拉强度试棒和三个硬度试样,测试其机械性能、硬度和金相组织。
Claims (7)
1.适用于超高强度灰铸铁的熔炼工艺,其特征在于包括
步骤1,在炉底加回炉料作为启熔,然后再加废钢和熔点高的增碳剂、增硅材料,增碳剂、增硅材料和废钢要交替加入炉内,便于碳C元素扩散,待所有炉料熔清后,再加入易烧损的用于增加合金元素锰、铬、铜、硫的材料;
步骤2,熔炼温度控制在1550-1580℃范围内,使其熔炼温度超过铁液的过热温度,并保温3-5分钟,以使铁液在高温下以消除炉料的遗传性、细化晶粒、细化石墨和提高铁液的纯净度;
步骤3,出铁温度控制在1460-1480℃范围内,应伴随出铁加入孕育剂;以及
步骤4,浇注温度控制在1360-1380℃范围内。
2.如权利要求1所述的熔炼工艺,其特征在于,灰铸铁的化学成分的控制范围为(质量百分数):C2.95-3.10,Si1.40-1.60,Mn1.10-1.20,P≤0.100,S0.060-0.085,Cr0.35-0.45,Cu0.50-0.60,CE3.42-3.63。
3.如权利要求1所述的熔炼工艺,其特征在于,在步骤1中,主炉料全部采用废钢,或者采用废钢和回炉料。
4.如权利要求1所述的熔炼工艺,其特征在于,在步骤1中,废钢为优质的碳素钢。
5.如权利要求1所述的熔炼工艺,其特征在于,在步骤1中,用于增加合金元素锰、铬、铜、硫的材料为合金锰铁、铬铁、电解铜、硫化亚铁,增碳剂采用低氮石墨增碳剂,增硅材料为碳化硅,锰铁使用65锰铁,铬铁使用70铬铁。
6.如权利要求1所述的熔炼工艺,其特征在于,在步骤3中,孕育剂为硅钡孕育剂。
7.如权利要求2所述的熔炼工艺,其特征在于,灰铸铁包括化学成分(质量百分数)C3.00,Si1.50,Mn1.15,P≤0.100,S0.075,Cr0.40,Cu0.55,CE3.5。
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