CN1006077B - 蠕虫状石墨铸铁的制造方法 - Google Patents

Abstract

蠕虫状石墨铸铁的制造，采用ＧＧＧ－熔体作为起始熔体，它可在一个转炉中以精确的方式重复生产，其中硫和氧含量恒定。根据ＧＧＧ熔体的特征值，可在熔体中加入硫并与熔体混合，加入的量根据公式确定：Ｓ＝Ａ·Ｍｇ－Ｂ式中：Ｓ＝按纯硫％（重量）计算的含硫物的加入量Ｍｇ＝起始熔体的镁含量％（重量）Ａ＝镁系数：０．９≤Ａ≤１．２Ｂ＝硫常数：－０．０２≤Ｂ≤＋０．０５。

Description

蠕虫状石墨铸铁的制造方法

本发明涉及一种蠕虫状石墨铸铁的制造方法。

蠕虫状石墨铸铁（GGV）是一种介于鳞片石墨铸铁（GGL）和球状石墨铸铁（GGG）之间的材料。由于它特殊的机械性能如拉伸强度、韧性和弹性模数，这种材料比GGL材料优越。与GGG材料相比，蠕虫状石墨铸铁显示出一种更高的导热性和在热负荷时有良好的挠曲性，特别它显示了更好的浇铸性能。

近年来对GGV材料的需求量显著增长，但随着这种增长一种可准确控制的重复的制作技术却未有进展，因而很多工厂里都停止生产GGV，人们不愿为分散制作付出代价。

由DE-OS24 58 033知道一种方法，用这种方法时，起始熔体要用镁预处理至硫含量降至0.01%，决定镁处理和加入稀土金属之间的时间是没有形成球状石墨。

此外，由DE-OS 24 58 033知道一种方法，用此法时，原料铁在用稀土金属（例如铈镧合金）处理前要用镁处理，此时镁加入量要控制到把硫脱至最高含量为0.01%，但只有少量的镁溶在铁中，它不足以导至球状石墨的析出。

本发明的任务在于改进已知的方法，以快速准确和可再现的方式制造蠕虫状石墨铸铁。

此任务按发明方法通过在第一项权利要求的特征部分（即用球墨铸铁的熔体作为起始熔体，其镁-硫比例可通过加入含硫物改变）得到了解决。优点的其它部分由从属的权利要求中引伸出来〔即是说，用铸铁熔体作为起始熔体，其他化学组成调节到这种凝固的铸铁块基本上具有球状石墨，其中至少有60%有相当于德国铸造专家协会（VDG）须知第441页所示的形态Ⅴ+Ⅵ;实施本发明的方法可在铸型装置中进行，浇铸可选择或交替用GGG（球墨铸铁）及GGV（蠕虫状石墨铸铁。其他的优点均体现在以下说明中〕。

本发明的方法与迄今为止所用方法之间的区别特别体现在制作上不是用直接法实现的，说得确切些是用所谓两步间接法。

首先制作成起始熔体，即一种GGG熔体。申请人已准确地掌握了这种制作方法。对一种GGG熔体制作的开创性建议，是由申请人特别提出来的。这种GGG熔体是通过脱硫、脱氧和将熔体制成镁合金得到的。若GGG熔体的制作是在按申请人设计的转炉内实施，则可计算出近乎恒定的硫和氧含量。此外还可以看出一个特别的优点，因为用这种方法制造蠕虫状石墨铸铁，在制造方法的第一步已把偏差范围显著降低或排除，而这种偏差范围对于最终熔体的再现性具有本质的影响。当然GGG也可通过其它方法制造。

然后，方法的第二步，按下式在GGG熔体中加入一种含硫物，

S＝A·Mg-B

式中：

S＝按纯硫%（重量）计算的含硫物加入量，

Mg＝起始熔体的镁含量，%重量，

A＝镁系数：0.9≤A≤1.2，

B＝硫常数：-0.02≤B≤+0.05，

加入的含硫物可以是元素型或化合物型，例如含硫矿石或硫化铁。硫也可以元素硫和/或硫的化合物与一种或几种其它物质加入（例如铈、铈镧合金、钛、钙、铝、锆、铋）的混合物。通过加入添加的硫量、使石墨的球形发生变化。下面以实例进一步阐述本发明。

例1

一种按NiMg法制作的GGG-熔体的组成。

3.54 %（重量）C

2.27 %（重量）Si

0.12 %（重量）Mn

0.02 %（重量）Cu

0.01 %（重量）P

0.92 %（重量）Ni

0.006 %（重量）S

0.079 %（重量）Mg

根据公式S＝A·Mg-B，0.050%（重量）的S以黄铁矿石（40%S）形式加入，并加0.3%（重量）FeSi孕育。依壁厚，铸件有50%（5mm）至80%（40mm）的石墨为形态Ⅲ，其余部分各为形态Ⅴ+Ⅵ（按VDG须知第441页所示的形态Ⅲ、Ⅴ+Ⅵ）。

例2

一种同样按NiMg法制作的GGG-熔体，其组成为

3.52 %（重量）C

2.32 %（重量）Si

0.12 %（重量）Mn

0.02 %（重量）Cu

0.71 %（重量）Ni

0.005 %（重量）S

0.052 %（重量）Mg

根据公式S＝A·Mg-B，0.020%（重量）的S以硫化铁（40%S）形式加入，并加0.3%（重量）FeSi75孕育，壁厚为15-18mm的缩孔样品具有70的石墨为形态Ⅲ，其余部分各为形态Ⅴ+Ⅵ（按VDG须知第441页所示的形态Ⅲ、Ⅴ+Ⅵ`）且无缩孔缺陷，因此，也显示出其缩孔与灰铸铁相等。

例3

一种+GF+-转炉法制成的GGG熔体，其组成为

3.50 %（重量）C

2.03 %（重量）Si

0.10 %（重量）Mn

0.006 %（重量）S

0.055 %（重量）Mg

根据公式S＝A·Mg-B，0.041%（重量）的S以含18%（重量）的S和0.3%（重量）FeSi75的混合物加入于GGG熔体。依壁厚，铸件有80%（6mm）至95%（30mm）的石墨为形态Ⅲ，其余部分各为形态Ⅴ+Ⅵ（按VDG须知第441页所示的形态Ⅲ、Ⅴ+Ⅵ）。

例4

一种按+GF+转炉法制成的GGG熔体，其组成为

3.57 %（重量）C

2.06 %（重量）Si

0.41 %（重量）Mn

0.11 %（重量）Cu

0.05 %（重量）P

0.006 %（重量）S

0.045 %（重量）Mg

根据公式S＝A·Mg-B，0.035%（重量）的硫以磁黄铁矿石（36%S）的形式加入GGG熔体中，在浇涛系统中插入一个泡沫陶瓷过滤器，在过滤器前面放置一块成型孕育剂。依壁厚，铸件有50%（5mm）至80%（40mm）为的石墨为形态Ⅲ，其余部分各为形态Ⅴ+Ⅵ（按VDG须知第441页所示的形态Ⅲ、Ⅴ+Ⅵ）。

例5

一种按NiMg法制作的GGG一熔体作为终起始体，其组成如下：

3.5 %（重量）C

2.5 %（重量）Si

0.15 %（重量）Mn

0.05 %（重量）Cu

0.05 %（重量）P

0.005 %（重量）S

0.06 %（重量）Mg

其余为铁

通过加入0.2%（重量）FeS和一种孕育剂，最好是FeSi75，把最终熔体中的Mg-S比值调到1.27。结构分析表明，90%的石墨成分具有按VDG-须知第441页所示的构型Ⅲ，其余10%属于VDG须知第441页所示的构型Ⅴ和Ⅵ。

以最终熔体按模数为0.3-2.5厘米浇铸铸件。

所推荐方法的特殊优点为：首先制成一种GGG-熔体，其特征值精确。然后加入硫，其加入数量可以很简单地从已知精确的特征值求出，由此可得到精确的可再现的蠕虫状石墨铸铁的制造结果。此外可用同样的铁在自动化装置上选择性地制作GGG或GGV，因为每模所需铁水是先在浇包中，把硫加入于铁水中，硫的加入量按各模需铁量而定。

如果需要，可以在加入含硫物的同时也加入一种孕育剂，孕育剂也可以首先加入于熔融铸锭中甚至加到铸模中去。

作为实施本方法的工具，浇包，甚至运输容器等都特别合适。

Claims (16)

1、蠕虫状石墨铸铁的制造方法，其中Mg/S比调在2∶1到1∶1范围之内，该方法的特征在于可用球状石墨铸铁的熔体作为起始熔体，其镁-硫比可通过加入含硫物改变。

2、按权利要求1的方法，其特征在于用铸铁熔体作为起始熔体，其化学组成调节到这种凝固的铸铁块基本上具有球状石墨，其中至少有60%相当于德国铸造专家协会（VDG）须知第441页所示的形态Ⅴ+Ⅵ。

3、按权利要求1的方法，其特征在于含硫物加入于起始熔体中，其中按纯硫计算的加入量相应于下列公式：

S＝A·Mg-B，其中

S＝按纯硫%（重量）计算的含硫物加入量，

Mg＝起始熔体的镁含量，%（重量），

A＝镁系数：0.9≤A≤1.2

B＝硫常数：-0.02≤B≤+0.05

4、按权利要求3的方法，其特征在于含硫物是一种由元素硫和/或硫的化合物的混合物，该混合物中还含有一种或多种其他的物质，如铈、铈镧合金，钛，钙，铝，锆，铋。

5、按权利要求4的方法，其特征在于在熔体中加入含硫物的同时加入孕育剂，如FeSi。

6、按权利要求1的方法，其特征在于含硫物是加入到熔融铸锭和/或铸模中去。

7、按权利要求1到6的方法，其特征在于含硫物产生的反应产物要通过浇铸系统中所加的过滤器，以防止反应产物进入铸件。

8、按权利要求3的方法，其特征在于含硫物可以是纯硫，也可以是硫与其它元素以化学方法相结合或存在混合物中，如黄铁矿石、硫矿石、硫化铁或磁黄铁矿石。

9、按权利要求1到8中任一项的方法其特征在于用转炉处理的球墨铸铁作为起始熔体。

10、用于实施权利要求1到9中任一项方法的设备，其特征在于一台运输容器，一个浇包或一台用保护气的铸造炉。

11、根据权利要求1到9的方法在一个铸型装置中的应用，其特征在于浇铸可选择或交替用GGG（球墨铸铁）及GGV（蠕虫状石墨铸铁），其中加入的硫量是按各个模需铁量决定。