CN106086607A - 一种高铬白口铸铁的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种黑色金属铸铁材料的生产工艺，具体地说，是一种高铬白口铸铁的生产工艺，该高铬白口铸铁可以用来制造混凝土搅拌机的搅拌叶片，包括Cr、Mo、Cu金属元素，Cr、Mo、Cu质量分数分别为15‑26Cr，0.8‑1.4Mo，0.4‑0.8Cu，铸造过程中采用稀土硅合金进行变质处理，铸件热处理工艺采用等温淬火工艺，该高铬白口铸铁可以用来制造混凝土搅拌机的搅拌叶片，可以提高搅拌叶片的强度，延长搅拌叶片的使用寿命。

Description

一种高铬白口铸铁的生产工艺

技术领域

本发明涉及一种黑色金属铸铁材料的生产工艺，具体地说，是一种高铬白口铸铁的生产工艺，该高铬白口铸铁可以用来制造混凝土搅拌机的搅拌叶片。

背景技术

高铬白口铸铁是一类应用非常广泛的重要耐磨材料，由于其组织中大量存在的高硬度M₇C ₃ 型碳化物而具有优良的耐磨性，同时该碳化物呈杆状分布而较其它白口铸铁的韧性有所改善。高铬白口铸铁中大量存在的含铬的硬质相M₇C₃型碳化物有力提高了材料的磨损抗力。因此广泛用于磷化工、有色冶炼、水泥、火力发电、矿山的耐磨件（如破碎机板锤、锤头、鳄板、球磨机衬板等）。

混凝土搅拌机广泛应用于建筑及工程建设等部门，是一种重要的工程机械，其搅拌叶片是搅拌机的重要部件，在工作中承受挤压、弯曲和磨损等多种载荷，工作条件非常苛刻。混凝土搅拌机衬板和搅拌叶片多用耐磨材料制作，其中，高铬白口铁是一种常用材质，应用范围很广。

高铬白口铸铁是指含Cr量在12-28%之间的白口铸铁，其Cr含量选择的范围较宽，为了提高其使用性能，通常会加入Mo、Cu等合金元素。工件铸造成型并清理后，通常采用淬火加回火的热处理工艺。因此，优化混凝土搅拌机高铬白口铸铁搅拌叶片的生产工艺，即合理地选择合金元素的含量和改进热处理工艺，提高其使用寿命，有着重要的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种高铬白口铸铁的生产工艺，该高铬白口铸铁可以用来制造混凝土搅拌机的搅拌叶片，可以提高搅拌叶片的强度，延长搅拌叶片的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高铬白口铸铁的生产工艺，包括Cr、Mo、Cu金属元素，Cr、Mo、Cu质量分数分别为15-26Cr，0.8-1.4Mo，0.4-0.8Cu，铸造过程中采用稀土硅合金进行变质处理，铸件热处理工艺采用等温淬火工艺。

本发明的进一步改进，铸造过程中采用稀土硅合金进行变质处理，稀土硅合金质量分数为0.3-0.6。

本发明的进一步改进，铸件热处理工艺采用等温淬火工艺，淬火加热温度为1050℃，控制在280-360℃等温温度，经过0.8-1.5h后冷却至室温。

本发明的进一步改进，生产工艺包括以下步骤：

（1）根据权利要求1的高铬白口铸铁的质量分数要求确定Cr、Mo、Cu金属元素的质量比，确定它们的配比关系，并进行配料；

（2）在浇包中加入铁水质量的0.2-0.5%重量的稀土硅合金，稀土硅合金破碎成小块状待用；

（3）将生铁在中频感应电炉中加热至熔化，待铁水熔清后，在铁水包中加入铁水质量的0.2-0.5%重量的稀土硅合金，依次加入Cr、Mo、Cu金属元素加入再进一步熔清；

（4）采用铝丝脱氧后，将铁水倒入存有小块状的稀土硅合金的浇包内，进行变质、除渣处理；

（5）当铁水温度为1050℃时，将铁水浇入水玻璃砂型或消失模砂型浇注成型，即得到高铬白口铸铁铁件；

（6）将高铬白口铸铁铁件放置在热处理炉内进行热处理，具体为：先淬火，热处理炉以小于200℃/小时均匀升温至280-360℃保温，经过0.8-1.5h后出炉喷雾淬火或强制风冷至室温。

本发明的有益效果：采用本发明披露的生产工艺生产出来的高铬白口铸铁与普通白口铸铁相比，前者形成的（Cr，Fe）₇C₃碳化物不仅比后者的Fe₃C型碳化物硬度高，而且尺寸小，连续程度显著降低，对基体的切割作用大为减少，因而提高使用寿命。根据用户的需求，合理地确定铸铁的Cr含量，不仅可以满足工件的使用要求，同时也降低生产成本，合理利用资源。

Mo加入到高铬白口铸铁中，可以有效改变（Cr，Fe）₇C₃碳化物的形态和分布，使其呈非连续分布的方块或短棒状，提高材质的冲击韧性。由于Mo是一种昂贵的金属，因而根据铸铁含Cr量高低加入适量的Mo，既能取得一定效果，又能降低生产成本。

在高铬白口铸铁的铁水中加入稀土硅合金，稀土在铁水凝固结晶时发挥变质作用，使碳化物尺寸变小，形状趋于秃钝，分布趋于孤立化。稀土的变质作用能进一步提高高铬白口铸铁的耐磨性。

高铬白口铸铁经等温淬火后得到的部分下贝氏体组织，由于下贝氏体强度高韧性好，不仅自身耐磨性好而且与碳化物结合力强，因而能提高高铬白口铸铁的耐磨性。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

实施例，一种高铬白口铸铁的生产工艺，包括Cr、Mo、Cu金属元素，Cr、Mo、Cu质量分数分别为15-26Cr，0.8-1.4Mo，0.4-0.8Cu，铸造过程中采用稀土硅合金进行变质处理，铸件热处理工艺采用等温淬火工艺，铸造过程中采用稀土硅合金进行变质处理，稀土硅合金质量分数为0.3-0.6，铸件热处理工艺采用等温淬火工艺，淬火加热温度为1050℃，控制在280-360℃等温温度，经过0.8-1.5h后冷却至室温。

在本实施例中，生产工艺包括以下步骤：

（1）根据权利要求1的高铬白口铸铁的质量分数要求确定Cr、Mo、Cu金属元素的质量比，确定它们的配比关系，并进行配料；

（2）在浇包中加入铁水质量的0.2-0.5%重量的稀土硅合金，稀土硅合金破碎成小块状待用；

（3）将生铁在中频感应电炉中加热至熔化，待铁水熔清后，在铁水包中加入铁水质量的0.2-0.5%重量的稀土硅合金，依次加入Cr、Mo、Cu金属元素加入再进一步熔清；

（4）采用铝丝脱氧后，将铁水倒入存有小块状的稀土硅合金的浇包内，进行变质、除渣处理；

（5）当铁水温度为1050℃时，将铁水浇入水玻璃砂型或消失模砂型浇注成型，即得到高铬白口铸铁铁件；

（6）将高铬白口铸铁铁件放置在热处理炉内进行热处理，具体为：先淬火，热处理炉以小于200℃/小时均匀升温至280-360℃保温，经过0.8-1.5h后出炉喷雾淬火或强制风冷至室温。

下面结合XXXXXX搅拌机的搅拌叶片的生产实例，对本发明作进一步说明：

该搅拌机搅拌叶片长XXX mm，宽XXX mm，厚度XXX mm，单件质量XXX千克。

生产工序如下：

（1）采用容量为1吨的中频感应电炉熔炼铁水，主要化学成分（wt%）：C3%，Cr26%，Mo1.4%，Cu0.8%；

（2）铁水化学成分及温度合格后开始浇注；

（3）铁水浇注前将稀土硅合金破碎成5mm左右的小块，烘干，放入铁水浇包底，稀土硅合金的加入量为铁水质量的0.2-0.5%，铁水冲入铁水浇包后静止3-5分钟后再开始浇注铸件；

（4）铸箱冷却后开箱，将铸件清理干净；

（5）清理干净后的铸件进行热处理，热处理工艺为：

淬火加热：箱式电阻炉加热，温度为1050℃，保温1.5小时；

等温处理：工件加热后放入280℃硝盐炉中，保温1小时后出炉空冷至室温；

（6）铸件热处理后硬度为65HRc，使用寿命比常规淬、回火提高30%。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种高铬白口铸铁的生产工艺，其特征在于，包括Cr、Mo、Cu金属元素，所述Cr、Mo、Cu质量分数分别为15-26Cr，0.8-1.4Mo，0.4-0.8Cu，铸造过程中采用稀土硅合金进行变质处理，铸件热处理工艺采用等温淬火工艺。

2.根据权利要求1所述的高铬白口铸铁的生产工艺，其特征在于，所述铸造过程中采用稀土硅合金进行变质处理，所述稀土硅合金质量分数为0.3-0.6。

3.根据权利要求2所述的高铬白口铸铁的生产工艺，其特征在于，铸件热处理工艺采用等温淬火工艺，淬火加热温度为1050℃，控制在280-360℃等温温度，经过0.8-1.5h后冷却至室温。

4.根据权利要求3所述的高铬白口铸铁的生产工艺，其特征在于，生产工艺包括以下步骤：

（1）根据权利要求1所述的高铬白口铸铁的质量分数要求确定Cr、Mo、Cu金属元素的质量比，确定它们的配比关系，并进行配料；

（2）在浇包中加入铁水质量的0.2-0.5%重量的稀土硅合金，稀土硅合金破碎成小块状待用；

（3）将生铁在中频感应电炉中加热至熔化，待铁水熔清后，在铁水包中加入铁水质量的0.2-0.5%重量的稀土硅合金，依次加入Cr、Mo、Cu金属元素加入再进一步熔清；

（4）采用铝丝脱氧后，将铁水倒入存有小块状的稀土硅合金的浇包内，进行变质、除渣处理；

（5）当铁水温度为1050℃时，将铁水浇入水玻璃砂型或消失模砂型浇注成型，即得到高铬白口铸铁铁件；

（6）将高铬白口铸铁铁件放置在热处理炉内进行热处理，具体为：先淬火，热处理炉以小于200℃/小时均匀升温至280-360℃保温，经过0.8-1.5h后出炉喷雾淬火或强制风冷至室温。