一種用於液壓件生產的合成鑄鐵及其製備方法

2023-09-20 04:17:50

專利名稱：：一種用於液壓件生產的合成鑄鐵及其製備方法
技術領域：
：本發明屬冶金、鑄造
技術領域：
，涉及一種用於液壓件生產的合成鑄鐵材料，本發明還涉及該合成鑄鐵材料的製備方法。技術背景艦船動力主、輔機系統複雜關鍵件，如缸蓋、控制器、泵殼體等鑄件，結構十分緊湊、內腔特別複雜且壁厚相差懸殊。材料設計主要以高強度灰鑄鐵為主，其驗收標準不僅僅考核試棒性能，還包括顯微組織、本體性能和水壓試驗等。採用傳統生產方法，鑄件組織中石墨片長而粗大，導致本體性能過低，不同部位差別較大，且鑄件內部極易產生縮松缺陷，導致試壓滲漏，報廢率很高。目前國外採用合成鑄鐵技術日趨普遍，國內主要以生鐵加合金化為主，也有少數採用合成鑄鐵技術進行鑄件生產。但技術主要集中在降低成本，提高試棒性能上，而在鑄件本體性能、內部組織緻密性方面研究不夠。
發明內容本發明的目的在於提供一種用於液壓件生產的合成鑄鐵，此種合成鑄鐵可以全面提高鑄件的綜合性能，既能保證試棒性能、金相組織、本體性能等符合要求，又能消除縮松缺陷，保證鑄件內部緻密，在水壓下不滲漏。本發明的另一目的是提供上述合成鑄鐵的製備方法。本發明所採用的技術方案是，用於液壓件生產的合成鑄鐵，按質量百分比，其組成為C3.0%3.3%、Si1.8%2.0%、Mn0.4%0.7%、Cr0%0.3%、Cu0%0.5%,其餘為Fe。本發明所採用的另一技術方案是，上述合成鑄鐵的製備方法，控制該合成鑄鐵的的組分為C3.0%3.3%、Si1.8%2.0%、Mn0.4%0.7%、Cr0%0.3%、Cu0%0.5%，其餘為Fe,該方法按以下步驟進行，a.按以下質量配比選配爐料廢鋼50%75%，其成分為C0%0.6%、Mn0%0.7t)%、Si0%1.0%、p^).04%、SSO.04%;回爐料10%3O%，生鐵10%20%,其成份為Mn》0.5%0.80%、p《0.05%、S《0.020/o;增碳劑1.5%2.6%，含碳量》98%,含硫量《0.1%;鉻鐵合金和銅；b.熔化鐵水按上述質量配比將生鐵和回爐料加入爐底，然後加入上述質量比30%左右的廢鋼，進行熔煉至熔敵狀態，加入上述質量比50%的增碳劑，同時一邊熔煉一邊將剩餘廢鋼全部加入，待完全熔煉至液態加入剩餘增碳劑，通過不斷攪拌，將增碳劑壓入鐵液，同時將適量鉻鐵合金和銅加入爐內熔煉，升溫至1520。C155(TC時扒渣，淨化鐵液表面；c.調整C、Si量在上步鐵液升溫至152(TC1550。C時進行取樣，用爐前檢測設備快速測定C、Si含量並按所需量進行調整，補加順序為先加增碳劑，510分鐘後再補加矽鐵，直到檢測數據達到控制要求；d.鐵水孕育在澆包內預先裝入鐵液總量0.4%的75矽鐵孕育劑，將上步的鐵液傾入澆包進行孕育處理，同時充分攪拌、進行扒渣處理，即完成整個熔煉過程。本發明的有益效果是，a、本發明的合成鑄鐵材料能全面提高液壓件的各項指標明顯提高機械性能，尤其是本體性能；組織細化，石墨形態短而細，機體組織明顯細化;大幅降低縮松、縮孔產生趨向，在無冒口補縮情況下可消除縮松、縮孔缺陷;成品率可達鄰％以上。b、由於大量採用廢鋼，降低合金加入量，可降低成本50%以上。圖1是現有技術用生鐵生產的石墨形態金相100倍圖；衝2是現有技術用生鐵生產的基體組織形態金相100倍衝；圖3是本發明方法用合成鑄鐵生產的石墨形態金相100倍圖；街4是本發明方法用合成鑄鐵生產的基體組織金相100倍衝。具體實施方式下面結合附衝和具體實施例對本發明進行詳細說明。本發明合成鑄鐵的製備方法，按以下步驟進行，a.按以下質量配比選配爐料廢鋼50%75%，要求1)成分00%0.6%、MnO%0.70%、Si0%I.O%、p^T.04%、2)品質無鏽斑、無氧化皮、無油汙。回爐料10%30%，使用相同牌號。生鐵10%20%，其成份為Mn》0.5%0.80%、pS0.05%、S^O.02%;選自QIO。增碳劑t.5%2.6%，要求:含碳量》鄰y。，含硫量^o.iy。。鉻鐵合金和銅選自鉻鐵FeCr55C1000，銅(電解紅銅)。Cr、Cu元素根據計算所需量補加。控制合成鑄鐵的化學成分為C3力％3.3%、Si1名％2力％、Mn0.4%0.7%、Cr0%0.3%、Cu0%0.5%，其餘為Fe。b.熔化鐵水按上述質量配比將生鐵和回爐料加入爐底，然後加入上述質量比30%左右的廢鋼，進行熔煉至熔敞狀態，加入上述質量比50%的增碳劑，同時一邊熔煉一邊將剩餘廢鋼全部加入，待完全熔煉至液態加入剩餘增碳劑，通過不斷攪拌，將增碳劑壓入鐵液，同時將適量鉻鐵合金和銅加入爐內熔煉，升溫至152(TC1550'C時扒渣，淨化鐵液表面；c.調整C、Si量在上步鐵液升溫至152(TC155(TC時進行取樣，用爐前檢測設備快速測定C、Si含量並按所需量進行調整，補加順序為先加增碳劑，510分鐘後再加矽鐵，直到檢測數據達到控制要求；d.鐵水孕育在澆包內預先裝入鐵液總量0.4%的75SiFe孕育劑，將上步熔融的鐵液傾入澆包進行孕育處理，苘時充分攪拌、進行扒渣處理，即完成整個熔煉過程。本發明合成鑄鐵的製備方法的熔煉要點為a)低溫增碳，高溫補碳，確保快速、高效熔煉，降低能耗。b)控制增碳劑的加入時機及方式，確保提高增碳劑吸收率。實施例用本發明的方法生產某型柴Wl缸蓋一、主要技術要求如下技術要求單鑄試棒要求Rm^300Mpa;HB230260金相珠光^95%，石墨形態A型本體性能要求Rir^200Mpa水壓試驗進行0.7MPa的水壓試驗，歷時30分鐘不得有滲漏現象發生。二、生產方法如下爐料配比爐號廢鋼回爐料生鐵增碳劑ZP06-8950%(500Kg)30%(300Kg)20%(200Kg)L5%(15Kg)ZP06陽11775%(750Kg)跳(100Kg)10%(100Kg)2.6%(26Kg)吞5%(450Kg)2線(2柳Kg)15%"50Kg)2.線(2AKg)爐號ZP06-89的熔煉過程:在爐底加入200Kg的生鐵及300Kg回爐料，上面加入lSaKg的廢鋼，熔煉至融熔狀態襯加入增碳劑7.5Kg，繼續熔煉，同時不斷補加剩餘廢鋼，待廢鋼全部融熔後加入剩餘7.5&8增碳劑，不斷攪拌，將增碳劑壓入鐵液，周對加入合金電解銅5Kg<0.5%)，FeCr55Cl儒鉻鐵4Kg(0.3%)。升溫至152(TC左右時，扒渣，淨化鐵液表面。用爐前快速分析儀檢測碳、矽含量，補加增碳劑2Kg，6分鐘後加入5Kg的75SiFe，檢測成分合格後，準備出爐。在澆包內預先加入4Kg的75矽鐵孕育劑，將鐵水傾入澆包進行孕育處理，苘時充分攪拌扒渣，準備澆注。爐號ZP06-117的熔煉過程在爐底加入100Kg的生鐵及100Kg回爐料，上面加入250Kg的廢鋼，熔煉至融熔狀態時加入增碳劑13Kg,繼續熔煉，同時不斷補加剩餘廢鋼，待廢鋼全部融熔後加入剩餘13Kg增碳劑，不斷攪拌，將增碳劑壓入鐵液，苘時加入合金FeCr55C1000鉻鐵3Kg(0.2%)。升溫至1550'C左右時，扒渣，淨化鐵液表面。用爐前快速分析儀檢測碳、矽含量後，補加增碳劑3.51&，10分鐘後補加6Kg的75SiFe，檢測成分合格後，準備出爐。在澆包內預先加入4Kg的75矽鐵孕育劑，將鐵水傾入澆包進行孕育處理，同時充分攪拌扒渣，準備澆注。爐號ZP06-120的熔煉過程在爐底加入150Kg的生鐵及200Kg回爐料，上面加入217Kg的廢鋼，熔煉至融熔狀態時加入增碳劑10Kg，繼續熔煉，同時不斷補加剩餘廢鋼，待廢鋼全部融熔後加入剩餘IOKg增碳抓不斷攪拌，將增碳劑壓入鐵液，同時加入合金電解銅3Kg(0.3%)，FeCr55C1000鉻鐵3Kg(0.2%)。升溫至153(TC左右時，扒渣，淨化鐵液表面。用爐前快速分析儀檢測碳、矽含量後，補加增碳劑3Kg，8分鐘後補加5Kg的75SiFe，檢測成分合格後，準備出爐。在澆包內預先加入4Kg的75矽鐵孕育劑，將鐵水傾入澆包進行孕育處理，同時充分攪拌扒渣，準備澆注。三、鑄件檢驗結果如下:爐號化學成份力學性能金相艦本體單鑄試棒cSiMnCrMoCuRmHbRmHB珠光體含量》98%石墨A型ZP06-893.01.800.40.30.5240191325260ZP06-1173.32.000.530.190270174320244ZP06-1203.11.990.700.20.3260185336254經解剖發現用本發明方法生產的鑄件內部組織緻密，剖面光潔，無任何縮松縮孔缺陷。本發明與傳統生鐵生產方法對比t、從冶金質量及鑄件的各項M指標兩方面將本發明與傳統生鐵生產方法進行對比，結果如下表l用本發明生產的8爐次tableseeoriginaldocumentpage10化學成份控制為:C:3.1-3.3%，Si:1.8-2.0%，Mn:0.4-0.7%，Cr:0-0.2%，Cu:0-0.5%表2用傳統生鐵生產的方法8爐次tableseeoriginaldocumentpage10從表1和表2可以明顯看出，本發明有以下優勢1)合金量加入較少且不加鉬鐵，極大降低了成本;2)單鑄試棒性能提高3060MPa;3)本體性能提高6080MPa;4)鐵液品質明顯提高，冶金質量水平高。2、本發明與傳統生鐵方法生產鑄件微觀組織對比圖1、圖2是現有方法生產的鑄件微觀組織金相圖片，圖3、圖4是本發明方法生產的鑄件微觀組織金相圖片，從金相圖片可以明顯看出用傳統生鐵方法生產的A型石墨片粗大且長，基體組織粗大、不緻密。用本發明方法生產的鑄件^[觀組織A型石墨明顯細小且短，基體組織非常細小、緻密。3、本發明使用效果Xt鑄件解剖和精加工後水壓試驗統計表明傳統生鐵方法生產的鑄件緻密度差，水壓試驗通過率僅為75%;用本發明方法生產的鑄件緻密度高，水壓試驗通過率高達99%。權利要求1.一種用於液壓件生產的合成鑄鐵，按質量百分比，其組成為C3.0％～3.3％、Si1.8％～2.0％、Mn0.4％～0.7％、Cr0％～0.3％、Cu0％～0.5％，其餘為Fe。2.—種權利要求1所述合成鑄鐵的製備方法，其特徵在於，控制該合成鑄鐵的的組分為C3.0%3.3%、Si1.8%2.0%、Mn0.4%0.7%、Cr0%0.3%、Cu0%0.5%,其餘為Fe,該方法按以下步驟進行，a.按以下質量配比選配爐料廢鋼50%75%,其成分為C0%0.6%、Mn0%0.70%、Si0%l馬、p^0.04%、回爐料10%30%，生鐵10°/。20%,其成份為Mn》0.5%0.80%、p《0.05%、S《0.02%;增碳劑1.5%2.6%,含碳量》98%，含硫量《0.1%;鉻鐵合金和銅b.熔化鐵水按上述質量配比將生鐵和回爐料加入爐底，然後加入上述質量比30%左右的廢鋼，進行熔煉至熔融狀態，加入上述質量比50。/。的增碳劑，同時一邊熔煉一邊將剩餘廢鋼全部加入，待完全熔煉至液態加入剩餘增碳劑，通過不斷攪拌，將增碳劑壓入鐵液，同時將適量鉻鐵合金和銅加入爐內熔煉，升溫至1520。C155(TC時扒渣，淨化鐵液表面；c.調整C、Si量在上步鐵液升溫至152(TC1550'C時進行取樣，用爐前檢測設備快速測定C、Si含量並按所需量進行調整，補加順序為先加增碳劑，510分鐘後再補加矽鐵，直到檢測數據達到控制要求；d.鐵水孕育在澆包內預先裝入鐵液總量0.4%的75矽鐵孕育劑，將上步的鐵液傾入澆包進行孕育處理，同時充分攪拌、進行扒渣處理，即完成整個熔煉過程。全文摘要本發明公開了一種用於液壓件生產的合成鑄鐵，按質量百分比其組成為C3.0％～3.3％、Si1.8％～2.0％、Mn0.4％～0.7％、Cr0％～0.3％、Cu0％～0.5％，其餘為Fe。爐料配料為廢鋼50％～75％、回爐料10％～30％、生鐵10％～20％、增碳劑1.5％～2.6％。熔煉時對鐵水進行低溫增碳，高溫補碳，使其達到要求的成分。該發明能有效消除高強度灰鑄鐵內部縮松缺陷，大幅提高本體強度，使顯微組織細小，鑄件質地緻密。文檔編號C22C37/10GK101161845SQ200710019198公開日2008年4月16日申請日期2007年11月28日優先權日2007年11月28日發明者宇文建鵬,焦有生,解衛紅,韓登峰,馬曉琴申請人:中國船舶重工集團公司第十二研究所