一種鑄鐵型材的熔煉製備方法與流程
2023-07-16 05:37:21
本發明涉及一種抗屈服鑄鐵型材的熔煉製備方法，屬於鑄鐵材料加工技術領域。
技術背景
鑄鐵是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械製造、船舶中已大量應用。隨著近年來科學技術以及工業經濟的飛速發展，對鑄鐵焊接結構件的需求日益增多，使鑄鐵的焊接性研究也隨之深入。鑄鐵的廣泛應用促進了鑄鐵焊接技術的發展，同時焊接技術的發展又拓展了鑄鐵的應用領域，因此鑄鐵的焊接技術正成為研究的熱點之一。鋁塑板是由經過表面處理並用塗層烤漆的3003鋁錳合金、5005鋁鎂合金板材作為表面，PE塑料作為芯層，高分子粘結膜經過一系列工藝加工複合而成的新型材料。現有技術中的鑄鐵型材在熔煉過程中經常會出現雜質含量大，整個工藝過程複雜等缺點。
技術實現要素：
本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種抗屈服鑄鐵型材的熔煉製備方法，提高鑄鐵型材的綜合性能。
本發明採用的技術方案如下：
一種抗屈服鑄鐵型材的熔煉製備方法，包括有以下操作步驟：
（1）配置鑄鐵熔體：
按下列重量份原料：55-65 3003鋁錠、32-42廢棄的鋁製品、5-10碳化硼、5-10納米石英砂粉末進行配比，將上述原料加入熔煉爐，升溫至爐料開始軟化下塌時，向熔液表面撒上一層覆蓋劑覆蓋，所述覆蓋劑是由以下重量份組分組成：10-20份CaO、10-25份 AL2O3、35-45份SiO2、12-30份木炭、12-23份 粉煤灰；當爐料完全熔化後，應適當攪動熔體，以使熔池裡各處溫度均勻一致，最後向熔體內加入鎂錠；
2）精煉處理：利用精煉劑對鑄鐵熔體進行精煉處理，當鑄鐵熔體經過精煉處理，並扒出表面浮渣後，即可將熔體輸注到靜置爐，鑄鐵熔體進入靜置爐後升溫至700-750℃保持20-30min，然後利用氬氣將鑄鐵熔體中的氫及細小雜質帶到表面，從而降低鋁液中的氫含量；再按每噸鑄鐵熔體加入20-30Kg 除鈉劑，所述的除鈉劑由以下重量份組分組成：活性碳酸鈣粉 50-60、氯化鎂 30-40、六氯化二碳 2-10，在靜置爐內鑄造得鑄鐵圓鑄棒；
（3）熱處理
鑄鐵圓鑄棒鋸切後進行水霧化蒸汽處理，處理時間為4-5小時，溫度為450-550℃，鑄鐵圓鑄棒送入熱處理爐中加熱到450-490℃，並保溫2-3小時；然後，用淬火油冷卻，將淬火後的鑄鐵圓鑄棒送入回火爐中加熱到300-400℃，保溫50-70min；
（4）成型加工
將鑄鐵圓鑄棒加熱至450-500℃，然後利用擠壓機將加熱好的圓鑄棒從模具中擠出成形，擠壓模具溫度240-260℃，擠壓速度7-8米/分鐘；風冷型材表面溫度至100-130℃後，放入1-5℃水性淬火液中進行淬火處理6-7分鐘；
（5）對鑄鐵型材經過校直處理後，對鑄鐵型材進行淬火，淬火溫度400-500℃，冷卻方式選擇為強風配合水霧淬火冷卻，保證基體中獲得高的過飽和的固溶體；
（6）在擠壓結束後8 小時之內對鑄鐵型材進行時效處理，時效溫度為165-185℃，保溫時間為6-8h；
（7）對經過時效處理後的型材進行深冷處理,液氮溫度為-125～-150℃,深冷處理的時間為2-5小時，在液氮中的等溫時間為: 型材的橫截面積的乘以2～3min/mm2，深冷處理後將溫度已回升到室溫的型材放入100℃的沸水中加熱60-80分鐘；
（8）靜電粉末噴塗
鑄鐵型材經脫脂劑清洗、鉻化劑鉻化等預處理後，通過噴槍將靜電粉末塗料噴在鑄鐵型材上。
所述的碳化硼的細度為5-8μm。
所述熱處理，鑄鐵圓鑄棒鋸切後進行水霧化蒸汽處理，處理時間為4.5小時，溫度為500℃，鑄鐵圓鑄棒送入熱處理爐中加熱到480℃，並保溫2.5小時；然後，用淬火油冷卻，將淬火後的鑄鐵圓鑄棒送入回火爐中加熱到350℃，保溫60min。
本發明原料配料中添加了廢鋁材料，由於廢鋁材料經過一次冶煉，其成分穩定，故不發明配方中增加廢鋁材料有利於鋁型材性能穩定，減少了鋁液冶煉時出現沒有檢測的材料影響鋁型材質量的可能性；調整鋁材配方中有關成分的用量比例，對配方進一步優化，增加了鑄鐵的強度和硬度，有利於提高鑄鐵型材的綜合性能；退火處理、淬火處理、校直處理等步驟，增加了鋁材料的內部組織的均勻性與晶粒的細化，大大改善了鑄鐵型材的質量與加工性能；對鑄鐵型材表面進行鉻化處理，提高了鑄鐵型材表面氧化膜的抗腐蝕能力和鑄鐵型材與塗層的結合力。
具體實施方式
下面結合施例對本發明作進一步描述，但不局限於下列實施例。
一種抗屈服鑄鐵型材的熔煉製備方法，包括有以下操作步驟：
（1）配置鑄鐵熔體：
按下列重量份（公斤）原料：55份鋁錠、32份廢棄的鋁製品、5份碳化硼、5份納米石英砂粉末進行配比，碳化硼的細度為5-8μm，將上述原料加入熔煉爐，升溫至爐料開始軟化下塌時，向熔液表面撒上一層覆蓋劑覆蓋，所述覆蓋劑是由以下重量份（公斤）組分混合組成：20份CaO、25份 AL2O3、35份SiO2、12份木炭、12份 粉煤灰；當爐料完全熔化後，應適當攪動熔體，以使熔池裡各處溫度均勻一致，最後向熔體內加入鎂錠；
2）精煉處理：利用精煉劑對鑄鐵熔體進行精煉處理，當鑄鐵熔體經過精煉處理，並扒出表面浮渣後，即可將熔體輸注到靜置爐，鑄鐵熔體進入靜置爐後升溫至700-750℃保持20-30min，然後利用氬氣將鑄鐵熔體中的氫及細小雜質帶到表面，從而降低鋁液中的氫含量；再按每噸鑄鐵熔體加入20Kg 除鈉劑，所述的除鈉劑由以下重量份（公斤）組分混合組成：活性碳酸鈣粉 60、氯化鎂 30、六氯化二碳 2，在靜置爐內鑄造得鑄鐵圓鑄棒；
（3）熱處理
鑄鐵圓鑄棒鋸切後進行水霧化蒸汽處理，處理時間為4.5小時，溫度為500℃，鑄鐵圓鑄棒送入熱處理爐中加熱到480℃，並保溫2.5小時；然後，用淬火油冷卻，將淬火後的鑄鐵圓鑄棒送入回火爐中加熱到350℃，保溫60min；
（4）成型加工
將鑄鐵圓鑄棒加熱至450-500℃，然後利用擠壓機將加熱好的圓鑄棒從模具中擠出成形，擠壓模具溫度240-260℃，擠壓速度7-8米/分鐘；風冷型材表面溫度至100-130℃後，放入1-5℃水性淬火液中進行淬火處理6-7分鐘；
（5）對鑄鐵型材經過校直處理後，對鑄鐵型材進行淬火，淬火溫度400-500℃，冷卻方式選擇為強風配合水霧淬火冷卻，保證基體中獲得高的過飽和的固溶體；
（6）在擠壓結束後8 小時之內對鑄鐵型材進行時效處理，時效溫度為165-185℃，保溫時間為6-8h；
（7）對經過時效處理後的型材進行深冷處理,液氮溫度為-125～-150℃,深冷處理的時間為2-5小時，在液氮中的等溫時間為: 型材的橫截面積的乘以2～3min/mm2，深冷處理後將溫度已回升到室溫的型材放入100℃的沸水中加熱60-80分鐘；
（8）靜電粉末噴塗
鑄鐵型材經脫脂劑清洗、鉻化劑鉻化等預處理後，通過噴槍將靜電粉末塗料噴在鑄鐵型材上。
經檢測，產物化學成分為：Si 0.227%、Mg 2.626%、Fe 0.394%、Cu 0.062%、Mn 0.059%、Cr 0.292%、Zn 0.0856%、其他元素合計0.121%、其餘為Al；除鎂外，其它合金成分由原料帶入，力學性能為：抗拉強度為324MPa，屈服強度為260MPa，延伸率為16.9%；表面性能為：單件局部膜厚29μm，落砂試驗磨耗係數559 g/μm，滴鹼試驗 142s。