CN115820980B - 一种高红硬性球墨铸铁用包芯线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高红硬性球墨铸铁用包芯线及其制备方法，涉及包芯线技术领域。本发明高红硬性球墨铸铁用包芯线由10wt％～15wt％WC粉和85wt％～90wt％合金粉组合而成；其中合金粉包括以下质量百分数的元素：Mg25.0～30.0％，Re 2～5％、Si 40～45％、Ca 2.0～3.0％、Al<1.0％、Ti<0.3％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明的包芯线能够使得球墨铸铁中的WC均匀分散在铸铁材料中，能够显著提高球墨铸铁的红硬性以及耐磨性。
Description
技术领域
本发明属于包芯线技术领域，具体涉及一种高红硬性球墨铸铁用包芯线及其制备方法。
背景技术
球墨铸铁的红硬性是指球墨铸铁受热升温后，仍能保持较高硬度的能力。目前为了提高钢铁材料的红硬性，往往是在钢铁材料中获得碳化物，但是对于灰口铸铁而言，不宜在铁水中添加大量的碳化物用以提高其红硬性。因为碳化物与铁水的密度存在较大的差异，碳化物难以在铁水中混合均匀，因此容易造成铸铁材料性能的不均匀性。
因此，如何使得球墨铸铁材料形成均匀分布的碳化物以显著提高球墨铸铁材料的红硬性、耐磨性是目前研究的热点。
如何实现碳化物在铁水和凝固的型材均匀分布，是获得用碳化物强化灰口铸铁，实现其高硬度、高耐磨性的关键，对获得高硬度、高耐磨性的灰口铸铁具有重要意义。
球墨铸铁在喂丝孕育和球化处理过程中，因Mg、Ca、稀土等元素与铁水的剧烈反应，可以对铁水起到强烈的搅拌作用，从而把包芯线的成分均匀的分散到铁水中，在对铁水起到孕育和球化作用的同时，亦把包芯线中的硬化相WC粉末均匀的分布到铁水中，若是球化和孕育是采用在结晶炉上进行的随流孕育，则均匀分布在铁水中的WC粉，通过快冷，随后均匀的分布到型材，实现WC粉在型材中的均匀分布，从而可以获得高红硬性球墨铸铁材料。
发明内容
基于此，本发明提供了一种高红硬性球墨铸铁用包芯线及其制备方法，本发明的包芯线可有效解决球墨铸铁中WC相与球形石墨难于同时存在的矛盾，同时亦较好的解决了外加WC相难于在球墨铸铁基体中均匀分布的难题，从而可以获得高红硬性、高耐磨性自润滑球墨铸铁材料。
本发明是采用以下技术方案实现的：
一种高红硬性球墨铸铁用包芯线，由10wt％～15wt％WC粉和85wt％～90wt％合金粉组合而成；
所述合金粉包括以下质量百分数的元素：
Mg 25.0～30.0％，Re 2～5％、Si 40～45％、Ca 2.0～3.0％、Al<1.0％、Ti<0.3％，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选的，所述WC粉的粒径范围为1.0～1.4um。
优选的，所述合金粉的粒径为0.1mm～2.5mm。
本发明所述高红硬性球墨铸铁用包芯线的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、原料配制；按包芯线合金粉的化学成分要求，计算并称取所需要的镁锭、稀土、硅钙、硅铁原料的量；
步骤2、熔炼；将称取的硅铁和硅钙置于中频炉中进行熔化，然后再加入镁锭和稀土，同时以CO2为载气，向熔炼炉喷入SF6气体进行熔炼，得到合金熔体；
步骤3、浇铸成锭；采用水冷锭模把所述合金熔体浇铸成锭，得到合金锭；
步骤4、粉碎；将合金锭用粉碎机进行粉碎，过筛后得到包芯线用合金粉，所述合金粉包括以下质量百分数的元素：
Mg 25.0～30.0％，Re 2～5％、Si 40～45％、Ca 2.0～3.0％、Al<1.0％、Ti<0.3％，其余为Fe和不可避免的杂质；
步骤5、混粉；将步骤4所述合金粉与WC粉按比例混合搅拌均匀，得到包芯线混合粉；
步骤6、检验；对包芯线混合粉中的成分进行检验，合格后备用；
步骤7、卷制成线；用薄钢带在包芯线机上把包芯线混合粉包覆并制成包芯线，然后用卷线机把包芯线卷成卷；
步骤8、对包芯线进行检验、包装并入库。
优选的，步骤2中熔炼加入镁锭和稀土时，需要加入镁合金熔炼覆盖剂，同时需要控制熔炼炉功率，使得镁锭和稀土快速熔化和混合均匀后，并快速升温到680～700℃。
优选的，步骤3浇铸时中频炉炉口与锭模的距离为200～400mm。
优选的，步骤4中粉碎和筛分是在氮气或氩气保护气氛中是进行的，以防止线芯合金粉碎过程中的氧化。
优选的，步骤7薄钢带包覆线芯粉时，钢带接口采用机械咬合方式。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种高红硬性球墨铸铁用包芯线，利用该包芯线制备球墨铸铁材料，能够使得球墨铸铁中的WC均匀分散在铸铁材料中，能够显著提高球墨铸铁的红硬性以及耐磨性。本发明的包芯线符合JB/T13472-2108的规定。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
实施例1
一种高红硬性球墨铸铁用包芯线，制备步骤如下：
步骤1、原料配制；按包芯线合金粉的化学成分要求，计算并称取所需要的镁锭、稀土、硅钙、硅铁原料的量；
步骤2、熔炼；将称取的硅铁和硅钙置于中频炉中进行熔化，然后再加入镁锭和稀土，同时以CO2为载气，向熔炼炉喷入SF6气体进行熔炼，得到合金熔体；其中熔炼加入镁锭和稀土时，需要加入镁合金熔炼覆盖剂，同时需要控制熔炼炉功率，使得镁锭和稀土快速熔化和混合均匀后，并快速升温到680℃；
步骤3、浇铸成锭；采用水冷锭模把所述合金熔体浇铸成锭，得到合金锭，其中浇铸时中频炉炉口与锭模的距离为200mm；
步骤4、粉碎；将合金锭用粉碎机进行粉碎，过筛后得到粒径为0.1mm～2.5mm的包芯线用合金粉，所述合金粉包括以下质量百分数的元素：
Mg 25.0％，Re 2％、Si 40％、Ca 2.0％、Al<1.0％、Ti<0.3％，其余为Fe和不可避免的杂质；
步骤5、混粉；将步骤4所述合金粉与WC粉按质量比为10:90混合搅拌均匀，得到包芯线混合粉；其中WC粉粒径为1.0～1.4um；
步骤6、检验；对包芯线混合粉中的成分进行检验，合格后备用；
步骤7、卷制成线；用薄钢带在包芯线机上把包芯线混合粉包覆并制成包芯线，然后用卷线机把包芯线卷成卷，其中薄钢带包覆线芯粉时，钢带接口采用机械咬合方式；
步骤8、对包芯线进行检验、包装并入库。
实施例2
一种高红硬性球墨铸铁用包芯线，制备步骤如下：
步骤1、原料配制；按包芯线合金粉的化学成分要求，计算并称取所需要的镁锭、稀土、硅钙、硅铁原料的量；
步骤2、熔炼；将称取的硅铁和硅钙置于中频炉中进行熔化，然后再加入镁锭和稀土，同时以CO2为载气，向熔炼炉喷入SF6气体进行熔炼，得到合金熔体；其中熔炼加入镁锭和稀土时，需要加入镁合金熔炼覆盖剂，同时需要控制熔炼炉功率，使得镁锭和稀土快速熔化和混合均匀后，并快速升温到700℃；
步骤3、浇铸成锭；采用水冷锭模把所述合金熔体浇铸成锭，得到合金锭，其中浇铸时中频炉炉口与锭模的距离为400mm；
步骤4、粉碎；将合金锭用粉碎机进行粉碎，过筛后得到粒径为0.1mm～2.5mm的包芯线用合金粉，所述合金粉包括以下质量百分数的元素：
Mg 30.0％，Re 5％、Si 45％、Ca 3.0％、Al<1.0％、Ti<0.3％，其余为Fe和不可避免的杂质；
步骤5、混粉；将步骤4所述合金粉与WC粉按质量比为15:85混合搅拌均匀，得到包芯线混合粉；其中WC粉粒径为1.0～1.4um；
步骤6、检验；对包芯线混合粉中的成分进行检验，合格后备用；
步骤7、卷制成线；用薄钢带在包芯线机上把包芯线混合粉包覆并制成包芯线，然后用卷线机把包芯线卷成卷，其中薄钢带包覆线芯粉时，钢带接口采用机械咬合方式；
步骤8、对包芯线进行检验、包装并入库。
实施例3
一种高红硬性球墨铸铁用包芯线，制备步骤如下：
步骤1、原料配制；按包芯线合金粉的化学成分要求，计算并称取所需要的镁锭、稀土、硅钙、硅铁原料的量；
步骤2、熔炼；将称取的硅铁和硅钙置于中频炉中进行熔化，然后再加入镁锭和稀土，同时以CO2为载气，向熔炼炉喷入SF6气体进行熔炼，得到合金熔体；其中熔炼加入镁锭和稀土时，需要加入镁合金熔炼覆盖剂，同时需要控制熔炼炉功率，使得镁锭和稀土快速熔化和混合均匀后，并快速升温到690℃；
步骤3、浇铸成锭；采用水冷锭模把所述合金熔体浇铸成锭，得到合金锭，其中浇铸时中频炉炉口与锭模的距离为300mm；
步骤4、粉碎；将合金锭用粉碎机进行粉碎，过筛后得到粒径为0.1mm～2.5mm的包芯线用合金粉，所述合金粉包括以下质量百分数的元素：
Mg 28.0％，Re 3％、Si 42％、Ca 2.5％、Al<1.0％、Ti<0.3％，其余为Fe和不可避免的杂质；
步骤5、混粉；将步骤4所述合金粉与WC粉按质量比为13:87混合搅拌均匀，得到包芯线混合粉；其中WC粉粒径为1.0～1.4um；
步骤6、检验；对包芯线混合粉中的成分进行检验，合格后备用；
步骤7、卷制成线；用薄钢带在包芯线机上把包芯线混合粉包覆并制成包芯线，然后用卷线机把包芯线卷成卷，其中薄钢带包覆线芯粉时，钢带接口采用机械咬合方式；
步骤8、对包芯线进行检验、包装并入库。
本发明实施例1-3制备的包芯线均符合JB/T13472-2108的规定。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种高红硬性球墨铸铁用包芯线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、原料配制；按包芯线合金粉的化学成分要求，计算并称取所需要的镁锭、稀土、硅钙、硅铁原料的量；
步骤2、熔炼；将称取的硅铁和硅钙置于中频炉中进行熔化，然后再加入镁锭和稀土，同时以CO2为载气，向熔炼炉喷入SF6气体进行熔炼，得到合金熔体；
步骤3、浇铸成锭；采用水冷锭模把所述合金熔体浇铸成锭，得到合金锭；
步骤4、粉碎；将合金锭用粉碎机进行粉碎，过筛后得到包芯线用合金粉，所述合金粉包括以下质量百分数的元素：
Mg 25.0～30.0％，Re 2～5％、Si 40～45％、Ca 2.0～3 .0％、Al<1.0％、Ti<0.3％，其余为Fe和不可避免的杂质；
步骤5、混粉；将步骤4所述合金粉与WC粉按比例混合搅拌均匀，得到包芯线混合粉；
步骤6、检验；对包芯线混合粉中的成分进行检验，合格后备用；
步骤7、卷制成线；用薄钢带在包芯线机上把包芯线混合粉包覆并制成包芯线，然后用卷线机把包芯线卷成卷；
步骤8、对包芯线进行检验、包装并入库；
所述高红硬性球墨铸铁用包芯线由10wt％～15wt％WC粉和85wt％～90wt％合金粉组合而成；
所述WC粉的粒径范围为1.0～1.4um；
所述合金粉的粒径为0.1mm～2.5mm。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中熔炼加入镁锭和稀土时，需要加入镁合金熔炼覆盖剂，同时需要控制熔炼炉功率，使得镁锭和稀土快速熔化和混合均匀后，并快速升温到680～700℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3浇铸时中频炉炉口与锭模的距离为200～400mm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4中粉碎和筛分是在氮气或氩气保护气氛中进行的，以防止线芯合金粉碎过程中的氧化。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤7薄钢带包覆线芯粉时，钢带接口采用机械咬合方式。
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