低成本鑄態高延伸率球墨鑄鐵的生產工藝的製作方法
2023-06-10 23:25:31
專利名稱：低成本鑄態高延伸率球墨鑄鐵的生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及鑄造技術領域，尤其涉及一種低成本鑄態高延伸率球墨鑄鐵的生產工藝。
背景技術：
在鑄造領域，將延伸率大於10%的球墨鑄鐵稱為高延伸率球墨鑄鐵，這種球墨鑄鐵在機械行業、汽車製造行業都有廣泛的應用。一般的高延伸率球磨鑄鐵的生產工藝是用化學成分為碳(C) 3. 5-4%、矽(Si)2. 0-2. 5%、猛(Mn) O. 2-0. 6%、磷(P) ( O. 06%、硫(S) ( O. 03% 鑄態球墨鑄鐵，經 800-950 °C 以上的中高溫退火來達到延伸率滿足10%以上的要求。上述高延伸率球墨鑄鐵的生產工藝所存在以下三處不足越來越為業界所認識並重視，一是由於高溫退火會帶來能源消耗，並對環境產生影響，不僅影響經濟效益而且影響社會效益；二是由於化學鑄件需要高溫退火，導致生產周期的延長，遲滯了鑄件交貨；三是由於化學成分含矽量較低(2. 0-2.5%)，在配料時限制了含矽量較高的Z18及以上的新生鐵的應用。見此，國內外生產廠商和科研機構都在積極探索新的工藝，藉以彌補上述欠缺，並且在文獻中也已有報導。中國專利CN1702182A公開有一種高韌性球墨鑄鐵的生產工藝，採用化學成分碳(C) 3-3. 2%、矽(Si) 2. 5-3. 2%、錳(Mn) O. 25-0. 6%、磷(P) ( O. 06%、硫(S)(O. 03% ;熱處理工藝為加熱到820±20°C、保溫2. 0±0· 5h、隨爐冷到600_550°C出爐。這是一種相對低碳高矽的高韌性球墨鑄鐵生產工藝，由於其需要經過820±20°C的退火處理，因此既浪費能源，又增加生成成本，而且還給生產周期造成延長；由於成分含碳相對較低，在3. 0-3. 2%,球墨鑄鐵的石墨化能力不足，鑄件很容易產生縮孔類缺陷，而為了防止鑄件產生縮孔，則需要增加冒口或冷鐵；由於鐵水相對含碳低，在3. 0-3. 2%，因此石墨形成核能力下降，導致鑄件球化率降低和石墨形態變差。現行的球墨鑄鐵生產主要是利用新生鐵(Q 10-Q16)和回爐料溶化後進行球化處理而得，或者在傳統的球墨鑄鐵配料中加入少量的廢鋼，其加入量最多不大於15%，仍需要加入大量新生鐵，其鑄造材料均以新生鐵為主,成本高,利潤低。
發明內容
本發明的任務是要提供一種無需進行高溫鐵素體化退火併且有利於節能降本的低成本鑄態高延伸率球墨鑄鐵的生產工藝。本發明的主要任務是這樣來完成的，一種低成本鑄態高延伸率球墨鑄鐵的生產工藝，包括以下步驟
100)選料選取Z18和Z22鑄造新生鐵中的任意一種新生鐵為原料；
200)配料按重量百分比取Z18或Z22新生鐵20-45%、回爐料< 55%、廢鋼30%_55% ； 300)熔煉將所配取的料投入爐內熔煉；400)球化用衝入法球化，加入由 85%-90wt% 的 Cu,5. 5%-16. 5 wt % 的 Mg、I. 2-1. 5 wt%RE組成的球化劑加入量為鐵水重量的I. 4-1. 8%，用鐵水量的O. 3-0. 5%的75號矽鐵覆蓋在球化劑上並打實，放鐵水球化時爐前再孕育鐵水量的O. 3-0. 5%的75號矽鐵，鐵水所含化學成分的重量百分比為 C3. 5-4%、Si2. 6-3. 2%, MnO. 15-0. 5%、P ( O. 06%、S 彡 O. 03% ；
500)澆鑄時用孕育劑瞬時孕育，同時加入鐵水淨化劑進行淨化，所述鐵水淨化劑的加入量為鐵水重量的O. 5%，得到鑄態高延伸率球墨鑄鐵。在本發明一個較佳實施例中，步驟100)中所述的Z18鑄造新生鐵所含化學成分的重量百分比 C > 3. 3、Si > I. 6-2. O、Mn 彡 O. 3、P 彡 O. 06、S 彡 O. 03。在本發明一個較佳實施例中，步驟100)中所述的Z22鑄造新生鐵所含化學成分的重量百分比 C > 3. 3、Si > 2-2. 4、Mn 彡 O. 3、P 彡 O. 06、S 彡 O. 03。在本發明一個較佳實施例中，步驟200)中所述的回爐料為步驟400)中所述的鐵水的球墨鑄鐵澆冒口及報廢鑄件中的任意一種或者其混合料。在本發明一個較佳實施例中，所述步驟300)中，所述步驟300)中，所述增碳劑為石墨增碳劑，所述脫硫劑為低熔點氧化鈣複合脫硫劑。在本發明一個較佳實施例中，步驟300)中所述的娃鐵為含娃量72-80%的75號娃
鐵合金。在本發明一個較佳實施例中，步驟400)中所述的球化劑為高鎂低稀土鐵素體基本球化劑。在本發明一個較佳實施例中，所述的高鎂低稀土鐵素體基體球化劑所含化學成分的重量百分比為Mg7-9、Re2. 5-4。在本發明一個較佳實施例中，所述步驟300)具體為溶化成鐵水後升溫至1600-1650°C，加入3. 5-4. 8%質量百分比的增碳劑，O. 6-2. 5%質量百分比的矽鐵，進行增碳補矽；接著加入O. 3-0. 5%質量百分比的脫硫劑進行脫硫處理；然後進行補氧降錳和脫磷處理；最後進行爐前化學成分分析，調整化學成分，合格後進行下步操作。在本發明一個較佳實施例中，步驟400)中所述的孕育劑為含矽量為72-80%的75號矽鐵合金、或75號矽鐵合金與SiBaCa孕育劑的組合；所述的瞬時孕育為邊澆鑄邊孕育的隨流孕育和孕育劑加入抬包中進行孕育的任意一種孕育。本發明的有益效果是本發明低成本鑄態高延伸率球墨鑄鐵的生產工藝，所得到的球墨鑄鐵為一種鑄態聞延伸率球墨鑄鐵，不需要中聞溫鐵素體化退火延伸率就可以達到10%以上，並採用大量的廢鋼材料和回爐料，可降低成本，縮短鑄件生產周期；擴大了球鐵原料的選用範疇；鑄件不易產生縮孔；節約成本，且爐後可不加或少加矽鐵合金。
圖I是本發明低成本鑄態高延伸率球墨鑄鐵的生產工藝一較佳實施例的流程示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護範圍做出更為清楚明確的界定。、
實施例I :
A)選料，選取由中國江蘇省徐州鋼鐵廠生產的所含化學成分的重量百分比由表I所示的Z18鑄造新生鐵；
B)配料，用步驟A)所選的Z18鑄造新生鐵、此種鐵水的球墨鑄鐵澆冒口為回爐料、以所含化學成分的重量百分比為CO. 12-0. 6、SiO. 12-0. 6、MnO. 35-0. 65的普通碳素鋼作為廢鋼；各組分質量百分比為新生鐵45%，回爐料25%，廢鋼30% ；
C)熔煉採用5T/h熱風爐膽沖天爐熔煉，將所配取的料投入爐內熔煉，溶化成鐵水後升溫至1650°C，加入3. 5-4. 8%質量百分比的增碳劑，O. 6-2. 5%質量百分比的以中國國家標準GB2272-87中所定義的含矽量為72. 0-80. 0%的75號矽鐵合金為矽鐵，進行增碳補矽；保持溫度，接著加入O. 3-0. 5%質量百分比的脫硫劑進行脫硫處理；然後進行補氧降錳和脫磷處理；最後進行爐前化學成分分析，調整化學成分，合格後進行下步操作；所述脫硫劑優選 為低熔點氧化鈣複合脫硫劑，主要包括CaO、CaC2和CaF2。D)球化，包內衝入法球化，加入由 85%-90wt9^3Cu、5. 5%_16· 5 wt %的]\%、1· 2-1. 5wt %RE組成的球化劑，加入量為鐵水量的I. 7%，並且用鐵水量的O. 4%的75號矽鐵(大小5-20mm)覆蓋在球化劑上，搗緊打實後再撒一層珍珠巖，球化的同時加入在放鐵水時用O. 4%的75號矽鐵(大小5-20mm)通過出鐵槽加入到包內進行孕育；
E)澆注，澆鑄時向抬包內加入O. 05-0. 1%的SiBaCa孕育劑進行瞬時孕育，同時加入鐵水淨化劑進行淨化，所述鐵水淨化劑的加入量為鐵水重量的O. 5%，得到延伸率為24. 8%的高延伸率球墨鑄鐵。實施例2
以鑄造為中國江蘇省常熟汽車零部件有限公司生產千斤頂頂帽、卡舌等鑄件為例。A)選料，選取由中國江蘇省徐州鋼鐵廠生產的表I所示的化學成分的Z18鑄造新生鐵；
配料，回爐料採用此種鐵水的球墨鑄鐵澆帽口與報廢鑄件各佔50%，各組分質量百分比為新生鐵25%，回爐料20%，廢鋼50% ；
B)熔煉、球化同實施例1，球化劑加入量為鐵水量的I. 6%，得到延伸率為22. 9%的高延伸率球墨鑄鐵。其餘同對實施例I的描述。實施例3
以鑄造為中國江蘇省常熟市常熟機械總廠的半軸套鑄件為例。A)選料，選取由中國江蘇省徐州鋼鐵廠生產的表I所示化學成分的Z18鑄造新生鐵；
B)配料，回爐料採用此種鐵水的報廢鑄件回用料，各組分質量百分比為新生鐵37.5%，回爐料20%，廢鋼42. 5% ；
C)熔煉、球化同實施例I，球化劑加入量為鐵水量的I.7%，得到延伸率為18. 7%的高延伸率球墨鑄鐵。其餘同對實施例I的描述。實施例4
以鑄造為中國江蘇省常熟長方紡織機械廠的回綜臂、拉鉤等鑄件為例。A)選料，選取由中國江蘇省徐州市徐州牛頭山鋼鐵有限公司生產的所含化學成分 由表I所不的Z18鑄造新生鐵；B)配料，採用此種鐵水的報廢鑄件與球墨鑄鐵澆冒口相混合的回用料作為回爐料，各組分質量百分比為新生鐵20%，回爐料50%，廢鋼30% ；
C)熔煉、球化同實施例1，球化劑加入量為鐵水量的I.5%，得到延伸率為23%的高延伸率球墨鑄鐵。其餘同對實施例I的描述。實施例5
以鑄造為中國江蘇省常熟汽車零部件有限公司生產各型號的油缸鑄件為例。A)選料，選取由中國江蘇省徐州市徐州牛頭山鋼鐵有限公司生產的所含化學成分由表I所不的Z18鑄造新生鐵；
B)配料，採用此種鐵水的報廢鑄件與球墨鑄鐵澆冒口相混合的回用料作為回爐料，各組分質量百分比為新生鐵40%，回爐料20%，廢鋼40% ；C)熔煉、球化如實施例1，球化劑加入量為鐵水量的I.65%，得到延伸率為21. 1%的高延伸率球墨鑄鐵。其餘同對實施例I的描述。實施例6:
以鑄造為中國江蘇省常熟市常熟機械總廠的前橋殼鑄件為例。A)選料，選取由中國江蘇省徐州市徐州牛頭山鋼鐵有限公司生產的所含化學成分由表I所不的Z18鑄造新生鐵；
B)配料，採用此種鐵水的報廢鑄件與球墨鑄鐵澆冒口相混合的回用料作為回爐料，按表2配取；
C)熔煉、球化同實施例1，球化劑加入量為鐵水量的I.7%，得到延伸率為19. 9%的高延伸率球墨鑄鐵。其餘同對實施例I的描述。實施例7
以鑄造為中國江蘇省常熟市常熟機械總廠的前橋支架鑄件為例。A)選料，選取由中國江蘇省徐州鋼鐵廠生產的所含化學成分由表I所示的Z22鑄造新生鐵；
B)配料，採用此種鐵水的報廢鑄件和球墨鐵澆冒口相混合的回用料作為回爐料，各組分質量百分比為新生鐵45%，回爐料0%，廢鋼55% ；
C)熔煉、球化同實施例1，球化劑加入量為鐵水量的I.7%，得到高延伸率為20的高延伸率球墨鑄鐵。其餘同對實施例I的描述。實施例8
以鑄造為中國江蘇省常熟汽車零部件有限公司生產千斤頂活塞鑄件為例。A)選料，選取由中國江蘇省徐州鋼鐵廠生產的表I所示的化學成分的Z22鑄造新生鐵；
B)配料，採用此種鐵水的報廢鑄件和球墨鑄鐵澆冒口相混合的回用料作為回爐料，各組分質量百分比為新生鐵35%，回爐料35%，廢鋼30% ；
O熔煉、球化同實施例1，球化劑加入量為鐵水量的1.6%，得到延伸率為19%的高延伸率球墨鑄鐵。其餘同對實施例I的描述。實施例9
以鑄造為中國江蘇省常熟汽車零部件有限公司生產千斤頂齒條鑄件為例。A)選料，選取由中國江蘇省徐州鋼鐵廠生產的表I所示的化學成分的Z22鑄造新生鐵；
B)配料，採用此種鐵水的報廢鑄件與球墨鑄鐵澆冒口相混合的回用料作為回爐料，各組分質量百分比為新生鐵37. 5%，回爐料10%，廢鋼52. 5% ；
C)熔煉、球化同實施例1，球化劑加入量為鐵水量的I.6%，得到延伸率為20. 1%的高延伸率球墨鑄鐵。其餘同對實施例I的描述。實施例10
以鑄造為中國江蘇省常熟曳引機有限公司的輪緣鑄件為例。A)選料，選取由中國江蘇省徐州鋼鐵廠生產的表I所示的化學成分的Z22鑄造新 生鐵；
B)配料，採用此種鐵水的報廢鑄件與球墨鑄鐵澆冒口相混合的回用料作為回爐料，各組分質量百分比為新生鐵35. 5%，回爐料25%，廢鋼39. 5% ；
C)熔煉、球化同實施例1，球化劑加入量為鐵水量的I.7%，得到延伸率為22. 9%的高延伸率球墨鑄鐵。其餘同對實施例I的描述。實施例11
以鑄造為中國江蘇省常熟長方紡織機械廠的拉杆、拉刀臂等鑄件為例。A)選料，選取由中國江蘇省徐州鋼鐵廠生產的表I所示的化學成分的Z22鑄造新生鐵；
B)配料，採用此種鐵水的報廢鑄件與球墨鑄鐵澆冒口相混合的回用料作為回爐料，各組分質量百分比為新生鐵37. 5%，回爐料12. 5%，廢鋼50% ；；
C)熔煉、球化同實施例1，球化劑加入量為鐵水量的I.5%，得到延伸率為20. 6%的高延伸率球墨鑄鐵。其餘同對實施例I的描述。以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。表I為Z18、Z22鑄造新生鐵所含化學成分(重量百分比)
權利要求
1.一種低成本鑄態高延伸率球墨鑄鐵的生產エ藝，其特徵在於，包括以下步驟 100)選料選取Z18和Z22鑄造新生鐵中的任意ー種新生鐵為原料； 200)配料按重量百分比取Z18或Z22新生鐵20-45%、回爐料< 55%、廢鋼30%_55% ； 300)熔煉將所配取的料投入爐內熔煉； 400)、球化:用衝入法球化，加入由 85%-90wt%的Cu、5. 5%-16. 5 wt %的Mg、l. 2-1. 5 wt%RE組成的球化劑加入量為鐵水重量的I. 4-1. 8%，用鐵水量的O. 3-0. 5%的75號矽鐵覆蓋在球化劑上並打實，放鐵水球化時爐前再孕育鐵水量的O. 3-0. 5%的75號矽鐵，鐵水所含化學成分的重量百分比為 C3. 5-4%、Si2. 6-3. 2%, MnO. 15-0. 5%、P く O. 06%、S 彡 O. 03% ； 500)澆鑄時用孕育劑瞬時孕育，同時加入鐵水淨化劑進行浄化，所述鐵水淨化劑的加入量為鐵水重量的O. 5%，得到鑄態高延伸率球墨鑄鐵。
2.根據權利要求I所述的低成本鑄態高延伸率球墨鑄鐵的生產エ藝，其特徵在於步驟100)中所述的Z18鑄造新生鐵所含化學成分的重量百分比C > 3. 3、Si > 1.6-2. O、Mn ≤ O. 3、P ≤ O. 06、S ≤ O. 03。
3.根據權利要求I所述的低成本鑄態高延伸率球墨鑄鐵的生產エ藝，其特徵在於步驟100)中所述的Z22鑄造新生鐵所含化學成分的重量百分比C > 3. 3、Si > 2-2.4、Mn ≤ O. 3、P ≤ O. 06、S ≤ O. 03。
4.根據權利要求I所述的低成本鑄態高延伸率球墨鑄鐵的生產エ藝，其特徵在於步驟200)中所述的回爐料為步驟400)中所述的鐵水的球墨鑄鐵澆冒ロ及報廢鑄件中的任意一種或者其混合料。
5.根據權利要求I所述的低成本鑄態高延伸率球墨鑄鐵的生產エ藝，其特徵在於所述步驟300)中，所述增碳劑為石墨增碳劑，所述脫硫劑為低熔點氧化鈣複合脫硫劑。
6.根據權利要求I所述的低成本鑄態高延伸率球墨鑄鐵的生產エ藝，其特徵在於步驟300)中所述的矽鐵為含矽量72-80%的75號矽鐵合金。
7.根據權利要求I所述的低成本鑄態高延伸率球墨鑄鐵的生產エ藝，其特徵在於步驟400)中所述的球化劑為高鎂低稀土鐵素體基本球化劑。
8.根據權利要求7所述的低成本鑄態高延伸率球墨鑄鐵的生產エ藝，其特徵在於所述的高鎂低稀土鐵素體基體球化劑所含化學成分的重量百分比為Mg7-9、Re2. 5_4。
9.根據權利要求I所述的低成本鑄態高延伸率球墨鑄鐵的生產エ藝，其特徵在於所述步驟300)具體為溶化成鐵水後升溫至1600-1650°C，加入3. 5-4. 8%質量百分比的增碳齊IJ，0. 6-2. 5%質量百分比的矽鐵，進行增碳補矽；接著加入O. 3-0. 5%質量百分比的脫硫劑進行脫硫處理；然後進行補氧降錳和脫磷處理；最後進行爐前化學成分分析，調整化學成分,合格後進行下步操作。
10.根據權利要求I所述的低成本鑄態高延伸率球墨鑄鐵的生產エ藝，其特徵在於步驟400)中所述的孕育劑為含矽量為72-80%的75號矽鐵合金、或75號矽鐵合金與SiBaCa孕育劑的組合；所述的瞬時孕育為邊澆鑄邊孕育的隨流孕育和孕育劑加入抬包中進行孕育的任意ー種孕育。
全文摘要
本發明公開了一種低成本鑄態高延伸率球墨鑄鐵的生產工藝，包括以下步驟選料；配料按重量百分比取Z18或Z22新生鐵20-45%、回爐料＜55%、廢鋼30%-55%；熔煉將所配取的料投入爐內熔煉；球化用衝入法球化；澆鑄時用孕育劑瞬時孕育同時進行淨化，得到鑄態高延伸率球墨鑄鐵。本發明低成本鑄態高延伸率球墨鑄鐵的生產工藝，所得到的球墨鑄鐵為一種鑄態高延伸率球墨鑄鐵，不需要中高溫鐵素體化退火延伸率就可以達到10%以上，並採用大量的廢鋼材料和回爐料，可降低成本，縮短鑄件生產周期；擴大了球鐵原料的選用範疇；鑄件不易產生縮孔；節約成本，且爐後可不加或少加矽鐵合金。
文檔編號C21C1/10GK102660657SQ20121014283
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月10日 優先權日2012年5月10日
發明者周健康, 張恩禮, 鄭雲飛 申請人:常熟市千斤頂鑄造有限公司