一種新型奧氏體球鐵生產及改進工藝的製作方法

2023-06-19 09:09:21

一種新型奧氏體球鐵生產及改進工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種新型奧氏體球鐵生產及改進工藝，其中，奧氏體球鐵各生產成份的質量份數配比如下：C2.5%~2.6%、Si4.6%~4.8%、Mn0.55%~0.65%、Ni19%~20%、Cr1.55%~1.65%；奧氏體球鐵熔煉生產時的配料質量份數配比為：58%回爐料、30.95%生鐵、7.7%鎳板、2%的75A型號矽鐵、0.25%電解錳、1.1%鉻鐵，具有成本低、應用範圍廣的特點，常溫靜態性能與高溫動態性能均達到或超過高鎳球鐵的要求。該奧氏球鐵配比合理、性能穩定，鐵水流動性和充型能力提高，鑄件縮松傾向減少，常溫靜態性能明顯提高，達到了從成本和性能雙重優化的目的，能夠保證生產的快捷進行，提高生產效率。
【專利說明】一種新型奧氏體球鐵生產及改進工藝

【技術領域】
[0001] 本發明屬於金屬材料生產【技術領域】，特別涉及一種新型奧氏體球鐵生產及改進工 藝。

【背景技術】
[0002] 奧氏體球鐵是由奧氏體基體、球狀石墨以及碳化物所組成的，由於鎳能無限溶於 鐵中，只要有足夠的加入量，就可在室溫下獲得單一的奧氏體組織，通常奧氏體球鐵的常溫 力學性能好，高溫蠕變極限高，具有極好的抗熱衝擊性、耐腐蝕性和高溫抗氧化性，因此被 廣泛應用於汽車排氣管、增壓器殼體、工業鍋爐等高溫環境。
[0003] 在現有的奧氏體球鐵鑄件中，為追求性能的優越度，多採用高鎳製件，申請號為 201410125453. 7的發明涉及一種高鎳奧氏體球鐵用球化劑，球化劑的組份按質量百分比， 包括鎳：25%?35%，鎂：8%?15%，矽：> 30%?40%，稀土：彡0.1%，以及餘量為鐵 及不可避免的雜質，球化劑粒徑在10?20mm。該發明具有能降低氧化鎂含量，能提高 鎂收得率，提高球化率和生產效率，製造成本較低的特點。申請號為201410000565. X的 發明涉及一種高Ni奧氏體球鐵排氣管的生產方法，經配料、熔化、球化處理、澆注及爐前 化驗而完成。爐料配比為：生鐵30%±0. 5%，廢鋼10%±0. 5%、回爐料20%±0. 5%、高純鎳 30%±0. 3%、錳鐵合金1%±0. 1%、矽鐵合金6. 4%±0. 2%、鉻鐵合金2. 2%±0. 1%以及電解 銅0. 4%±0. 1%。熔化時，先加入高純鎳，後加入其它合金，原鐵水的Si含量為3. 4%?3. 6% ;球化處理時，球化劑選用Mg含量在18%?20%的Ni-Mg合金；鐵水的球化處理溫度 為1600°C?1620°C ;澆注時，採用長效孕育劑和75FeSi，加入量均為熔化重量的0.5% ; 並採用熔化重量〇. 2%的瞬時孕育，澆注溫度為1420°C?1460°C。實驗證明，採用本發明 之生產工藝製做的柴油機排氣管，成品率達到90%以上。
[0004] 以目前應用最廣泛的是德國牌號的GGG-NiSiCr3552為例，它被譽為是奧氏體球 鐵中，性能最優異的材料之一，但其與上述所涉及的類型都具有有鎳含量過高的缺點，約為 25%?35%左右，導致這些類型的球鐵價格過於昂貴，難以在汽車排氣管大範圍應用，僅在 一些重要的零件上應用，因此需要一種與GGG-NiSiCr3552性能相近但是成本較低的替代 品，使其能夠廣泛應用於金屬鑄件領域。申請號為200810235041. 3的發明公開了一種奧 氏體球鐵及其生產方法，涉及冶金製造【技術領域】，特別是奧氏體球鐵的熔煉技術。包括熔 化、精煉、澆注，形成的奧氏體球鐵的各成份的質量份分別為：C 2. 80?3. 00%、SI 2. 00? 3. 00%、MN 0· 50 ?L 50%、NI 18. 00 ?22. 00%、CR L 00 ?2. 50%，雖然鎳含量得到 了有效 控制，但還可以通過配比的合理分配，取得更優效果。


【發明內容】

[0005] 本發明是為了彌補現有技術的上述不足，提供一種新型奧氏體球鐵生產及改進工 藝，具有成本低、應用範圍廣的特點，常溫靜態性能與高溫動態性能均達到或超過高鎳球鐵 的要求。
[0006] 為實現上述目的，本發明所採取的技術方案是：一種新型奧氏體球鐵生產及改 進工藝，其中，奧氏體球鐵各生產成份的質量份數配比如下：C 2. 59Γ2. 6%、Si4. 69Γ4. 8%、 MnO. 559Γ0. 65%、ΝΠ 99Γ20%、CrL 559Γ1. 65%。 奧氏體球鐵熔煉生產時的配料質量份數配比為：58%回爐料、30. 95%生鐵、7. 7%鎳板、 2%的75A型號矽鐵、0. 25%電解錳、1. 1%鉻鐵。
[0007] 作為優選，奧氏體球鐵各生產成份的質量份數配比可具體為：C 2. 5%、Si 4. 6%、Mn 0. 55%、Ni 20%、Cr 1. 65%。
[0008] 進一步地,奧氏體球鐵各生產成份的質量份數配比可具體為：C 2. 6%、Si 4. 7%、Mn 0. 6%、Ni 19. 5%、Cr 1. 6%。
[0009] 進一步地,奧氏體球鐵各生產成份的質量份數配比可具體為：C 2. 55%、Si 4. 8%、 Mn 0. 6%、Ni 19%、Cr 1. 55%。
[0010] 球鐵生產進行球化處理時，採用包深徑比較大，即鐵水包深度與內徑之比較大的 澆包進行鐵水處理，球化處理包窩深度在200mnT250mm，包窩寬度選取地面直徑的1/3。
[0011] 球鐵生產進行球化處理時，球化反應時間控制在40S以上，鐵水澆注時間控制在6 分鐘以內。
[0012] 球鐵生產的球化工藝採用包內處理法，最下層為鎳鎂合金，壓包後殘留鎂量必須 大於或等於〇. 06%。
[0013] 球鐵進行固熔處理後，為消除鑄件較大的內應力，使用450-650°C之間的溫度進行 去應力處理。
[0014] 與現有技術相比，本發明有益效果主要體現在以下幾個方面： 1、 本發明奧氏球鐵中的鎳含量由德制3552球鐵鑄件中的35%降為現在的19%左右，其 成本降低45%左右，價格較3552低的多，可以得到大範圍應用； 2、 本發明奧氏球鐵中的碳含量較德制3552球鐵鑄件明顯提高，鐵水流動性和充型能 力提高，鑄件縮松傾向減少；鑄件常溫靜態性能經多次試驗均達到或超過3552產品性能， 高溫靜態性能優於3552材質性能，可替代部分3552材質產品。
[0015] 3、熔煉生產時的配料中，可循環資源佔用比例較大，在不影響使用性能的基礎上， 能明顯降低材料成本。。
[0016] 4、為防止球化處理時，為避免類似3352的工藝缺陷，採用包深徑比較大的澆包進 行鐵水處理，能有效防止出現球化衰退現象。
[0017] 5、採用球墨鑄鐵包內處理法，最下層為鎳鎂合金，上層為孕育劑、覆蓋劑，壓包完 成後用工具拍實。殘留鎂量必須大於或等於0.06%，從而有效避免了澆注後期所出現的嚴重 球化衰退現象。。
[0018] 6、進行球化處理時出鐵水應掌握好角度，防止鐵水衝住合金而提前球化反應，球 化反應時間控制在40S以上。鐵水澆注時間嚴格控制在6分鐘以內。實踐證明：生產該鑄 鐵時，瞬時孕育極其重要，瞬時孕育不到位的鑄件石墨球稀少、石墨球徑較大球化率達不到 技術要求，因此，在澆注的同時應採用0. 15、. 2%的瞬時孕育。
[0019] 7、經現場試用，該奧氏球鐵配比合理、性能穩定，鐵水流動性和充型能力提高，鑄 件縮松傾向減少，常溫靜態性能明顯提高，達到了從成本和性能雙重優化的目的，能夠保證 生產的快捷進行，提高生產效率。 具體實施例
[0020] 本發明的一種新型奧氏體球鐵生產及改進工藝，包括原砂、潤滑劑、粘結劑、 固化劑和偶聯劑，其中，奧氏體球鐵各生產成份的質量份數配比如下：C 2. 59Γ2. 6%、 Si4. 6%?4. 8%、MnO. 55%?0. 65%、Nil9%?20%、Crl. 55%?1. 65% ;奧氏體球鐵熔煉生產時的配料 質量份數配比為：58%回爐料、30. 95%生鐵、7. 7%鎳板、2%的75A型號矽鐵、0. 25%電解錳、 1. 1%鉻鐵。
[0021] 下面結合實施例對本發明作進一步說明。
[0022] 實施例一 本發明的新型奧氏體球鐵生產及改進工藝的成分配比如下： 奧氏體球鐵各生產成份的質量份數配比可具體為：C 2. 5%、Si 4. 6%、Mn 0.55%、Ni 20%、Cr 1.65%。球鐵生產進行球化處理時，球化處理包窩深度在200mmmm，包窩寬度選取地 面直徑的1/3。
[0023] 球鐵生產進行球化處理時，球化反應時間控制在45S，鐵水澆注時間控制在5分 鍾。球鐵生產的球化工藝採用包內處理法，最下層為鎳鎂合金，壓包後殘留鎂量必須大於或 等於0. 06%。球鐵進行固熔處理後，為消除鑄件較大的內應力，使用450°C的溫度進行去應 力處理。
[0024] 實施例二 本發明的新型奧氏體球鐵生產及改進工藝的成分配比如下： 奧氏體球鐵各生產成份的質量份數配比可具體為：C 2. 6%、Si 4. 7%、Mn 0.6%、Ni 19. 5%、Cr 1.6%。球鐵生產進行球化處理時，採用包深徑比較大，即鐵水包深度與內徑之比 較大的澆包進行鐵水處理，球化處理包窩深度在230mm，包窩寬度選取地面直徑的1/3。
[0025] 球鐵生產進行球化處理時，球化反應時間控制在50S，鐵水澆注時間控制在6分 鍾。球鐵生產的球化工藝採用包內處理法，最下層為鎳鎂合金，壓包後殘留鎂量必須大於或 等於0.06%。球鐵進行固熔處理後，為消除鑄件較大的內應力，使用500°C的溫度進行去應 力處理。
[0026] 實施例三 本發明的新型奧氏體球鐵生產及改進工藝的成分配比如下： 奧氏體球鐵各生產成份的質量份數配比可具體為：C 2. 55%、Si 4. 8%、Mn 0.6%、Ni 19%、Cr 1. 55%。球鐵生產進行球化處理時，採用包深徑比較大，即鐵水包深度與內徑之比較 大的澆包進行鐵水處理，球化處理包窩深度在250mm，包窩寬度選取地面直徑的1/3。
[0027] 球鐵生產進行球化處理時，球化反應時間控制在40S，鐵水澆注時間控制在4分 鍾。球鐵生產的球化工藝採用包內處理法，最下層為鎳鎂合金，壓包後殘留鎂量必須大於或 等於0. 06%。球鐵進行固熔處理後，為消除鑄件較大的內應力，使用600°C的溫度進行去應 力處理。
[0028] 性能測定：將上述三組實施例依次分組，按照常規測定方法，分別檢測新型奧氏體 球鐵生產及改進工藝的含量、時間、溫度、球鐵性能等基本參數，如下列表格所示：

【權利要求】
1. 一種新型奧氏體球鐵生產及改進工藝，其特徵在於：奧氏體球鐵各生產成份的質量 份數配比如下：C 2. 5%?2. 6%、Si4. 6%?4· 8%、ΜηΟ· 55%?0· 65%、Nil9%?20%、Crl. 55%?1· 65%。
2. 如權利要求1所述的新型奧氏體球鐵生產及改進工藝，其特徵在於：奧氏體球鐵熔 煉生產時的配料質量份數配比為：58%回爐料、30. 95%生鐵、7. 7%鎳板、2%的75A型號矽鐵、 0. 25%電解錳、1. 1%鉻鐵。
3. 如權利要求2所述的新型奧氏體球鐵生產及改進工藝，其特徵在於：所述奧氏體球 鐵各生產成份的質量份數配比可具體為：C 2. 5%、Si 4. 6%、Μη 0.55%、Ni 20%、Cr 1.65%。
4. 如權利要求2所述的新型奧氏體球鐵生產及改進工藝，其特徵在於：所述奧氏體球 鐵各生產成份的質量份數配比可具體為：C 2. 6%、Si 4. 7%、Μη 0.6%、Ni 19. 5%、Cr 1.6%。
5. 如權利要求2所述的新型奧氏體球鐵生產及改進工藝，其特徵在於：所述奧氏體球 鐵各生產成份的質量份數配比可具體為：C 2. 55%、Si 4. 8%、Μη 0.6%、Ni 19%、Cr 1.55%。
6. 如權利要求1或2所述的新型奧氏體球鐵生產及改進工藝，其特徵在於：所述球鐵 生產進行球化處理時，採用包深徑比較大，即鐵水包深度與內徑之比較大的澆包進行鐵水 處理，球化處理包窩深度在200mnT250mm，包窩寬度選取地面直徑的1/3。
7. 如權利要求1或2所述的新型奧氏體球鐵生產及改進工藝，其特徵在於：所述球鐵 生產進行球化處理時，球化反應時間控制在40S以上，鐵水澆注時間控制在6分鐘以內。
8. 如權利要求1或2所述的新型奧氏體球鐵生產及改進工藝，其特徵在於：所述球 鐵生產的球化工藝採用包內處理法，最下層為鎳鎂合金，壓包後殘留鎂量必須大於或等於 0· 06%。
9. 如權利要求1或2所述的新型奧氏體球鐵生產及改進工藝，其特徵在於：所述球鐵 進行固熔處理後，為消除鑄件較大的內應力，使用450-650°C之間的溫度進行去應力處理。
【文檔編號】C22C37/04GK104264034SQ201410447813
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月4日 優先權日:2014年9月4日
【發明者】劉松奇, 王瑞金, 劉書巖, 彭德樓, 李剛 申請人:河南省西峽汽車水泵股份有限公司