CN101210296A - 低铬铜合金灰铸铁及其制备方法 - Google Patents

低铬铜合金灰铸铁及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的低铬铜合金灰铸铁及其制备方法，它涉及材料技术领域。低铬铜合金灰铸铁的化学组成成份是(重量比)：碳3.15－3.55％，硫≤0.16％，磷≤0.10％，锰0.45－0.9％，硅2.10－2.65％，铬0.20－0.40％，铜≤0.40％，余量为铁和可忽略不计的其它微量元素。其制备工艺步骤是：炉前检修；冲天炉点火；装料；送风；炉前控制，铁水出炉温度为摄氏1430℃－1460℃；包底加铜，随流加铬，随流加入孕育剂；取样检验。本发明优点在于在铸铁中加入适量铬元素、铜元素，提高铸铁强度、韧性，增加耐磨性能，提高水泵转速和扬程。

Description

低铬铜合金灰铸铁及其制备方法
所属技术领域
本发明涉及材料技术领域，尤其是一种专用于浇铸1259-0785铁质汽车发动机冷却水泵的灰铸铁材料及其制备方法。
背景技术
目前生产1259-0785铁质汽车发动机冷却水泵普遍使用的是牌号为HT200的灰铸铁。灰铸铁是由铁、废钢、碳、硅、锰等组成的合金，在铸造过程中技术含量相对较低，对熔炼操作一般控制好碳、硅、锰、磷、硫的化学成分就可达到要求。但是使用牌号为HT200的灰铸铁生产的水泵铸件在表面光洁度、强度、硬度、耐磨、耐腐蚀等方面存在不足，影响水泵及发动机的性能和使用寿命。
铬在铸铁中有促进渗碳体生成的倾向，铸铁中加入金属元素铬，会促使铸件白口倾向增大，并且使浇注温度偏高。由于1259-0785铁质汽车发动机冷却水泵铸件的壁厚在3.5毫米-40毫米之间，相差悬殊，结构异常复杂，浇注温度控制不当及铸件中白口增多会使水泵在精加工中遇到很大困难。因此现有浇铸1259-0785铁质汽车发动机冷却水泵的灰铸铁中不含铬。
发明内容
本发明的目的在于克服现有牌号为HT200的灰铸铁材料在铸造铁质汽车发动机冷却水泵时的不足，提供一种专用于浇铸1259-0785铁质汽车发动机冷却水泵的，耐磨耐腐蚀的低铬铜合金灰铸铁及其制备方法。
本发明低铬铜合金灰铸铁的化学组成成份是(重量比)：碳3.15-3.55％，硫≤0.16％，磷≤0.10％，锰0.45-0.9％，硅2.10-2.65％，铬0.20-0.40％，铜≤0.40％，余量为铁和可忽略不计的其它微量元素。
本发明低铬铜合金灰铸铁采取冲天炉熔炼，随流孕育处理，其制备工艺步骤是：
(1)炉前检修；
(2)冲天炉点火；
(3)装料，装料顺序为焦炭→石灰石→废钢→新生铁→回炉料→锰铁、硅铁；
(4)送风；
(5)炉前控制，铁水出炉温度为摄氏1430℃-1460℃，电解铜加入到吊包底部，加入量小于等于成品总重量的0.40％，块度为10～40毫米；
(6)在出铁量达总量的1/5～1/4时，从铁槽把预热到暗红色粒度3～5毫米的铬铁随流冲入包内，加入量以成品中含铬量达0.20-0.40％为准；
(7)当出铁量达总量的1/4～1/3后，在出铁槽随流加入孕育剂，加入时间应占全部出铁时间的60～80％；加入孕育剂的重量为成品总量的为0.25～0.35％，加入的孕育剂应全部熔解，孕育处理后的铁液，停留的时间不得超过12分钟；
(8)取样检验。
本发明优点在于：1、采用在铸铁中加入适量铬元素提高固溶体的电极电位，在铸铁表面形成一层坚固的固氧化铬保护膜，对含氧的酸性介质及有机酸有良好的耐腐蚀性能。铬在铸铁中有促进渗碳体生成的倾向，并具有细化和促进珠光体形成的作用，在随流孕育条件下适量的铬可以使铸铁组织更致密，提高水泵铸铁强度、韧性，增加耐磨性能，提高水泵转速和扬程。2、在铸铁中加入铜元素稳定珠光体，并可提高铸铁在浸入介质中的耐腐蚀性能，且铜元素是促进石墨化元素，可抵消铬元素在铸件中易形成的白口等不利影响，在薄壁铸件中尤其明显，有利于保证铁液的浇注工艺及铸件的精加工性能。
具体实施方式
低铬铜合金灰铸铁，其制备工艺步骤为：
(1)炉前检修；
(2)冲天炉点火；
(3)装料
(3.1)装料前可鼓风2分钟左右，调整好底焦高度后，把石灰石加到炉腔中心，批量为层焦石灰石量的2～3倍；
(3.2)校正称量地磅，严格按照配料单，准确称量装料，称量误差小于3％，加料顺序为：焦炭→石灰石→废钢→新生铁→回炉料→锰铁、硅铁，最初3批料应加入块度较小的炉料，容量为5吨的冲天炉，每批加料量为500千克，容量为3吨的冲天炉，每批加料量为300千克；
(4)送风；
(4.1)装满炉料后，自然通风15～30分钟，清理并检查风道，送风前打开风口，风鼓风机运转正常；
(4.2)待放出最初的冷铁水后，将出铁孔堵着，调整风量、风压，确定适宜风焦化，及时清理风口处结渣，但不要同时打开两个以上的风口；
(4.3)熔化过程中不得随意停风，若遇特殊情况中途停风，应立即打开2～3个风口，在恢复送风1～2分钟后，方可关闭风口；
(5)炉前控制
(5.1)送风后在主风口观察铁液滴，在底焦高度合适的情况下，7～8分钟可观察到铁液滴；15分钟左右在前炉出铁槽见到铁液；
(5.2)控制出渣时间，一般每小时出渣一次，以炉渣色泽或拉丝等判断炉况；
(5.3)铁水出炉温度控制在摄氏1430℃-1460℃，及时调整风焦比，并做好记录；
(5.4)出铁液前，把称量准确的电解铜加入到吊包底部，加入量为成品总量的0.35～0.4％，块度为10～40毫米；
(6)在出铁量达总量的1/5～1/4时，从铁槽把预热到暗红色粒度3～5毫米的铬铁随流冲入包内，加入量以成品中含铬量达0.20-0.40％为准；
(7)当出铁量达总量的1/4～1/3后，在出铁槽随流加入孕育剂，加入时间应占全部出铁时间的60～80％；加入孕育剂的重量为成品总量的为0.25～0.35％，加入的孕育剂应全部熔解，孕育处理后的铁液，停留的时间不得超过12分钟；
(8)取样检验。
经检验低铬铜合金灰铸铁的化学组成成份是(重量比)：碳3.15-3.55％，硫≤0.16％，磷≤0.10％，锰0.45-0.9％，硅2.10-2.65％，铬0.20-0.40％，铜≤0.40％，余量为铁和可忽略不计的其它微量元素。

Claims (5)

1.低铬铜合金灰铸铁，其特征在于：它的化学组成成份按重量比计为碳3.15-3.55％、硫≤0.16％、磷≤0.10％、锰0.45-0.9％、硅2.10-2.65％、铬0.20-0.40％、铜≤0.40％、余量为铁和可忽略不计的其它微量元素。
2.低铬铜合金灰铸铁的制备方法，其特征在于：低铬铜合金灰铸铁采取冲天炉熔炼，随流孕育处理，其制备工艺步骤是：
(1)炉前检修；
(2)冲天炉点火；
(3)装料，装料顺序为焦炭→石灰石→废钢→新生铁→回炉料→锰铁、硅铁；
(4)送风；
(5)炉前控制，铁水出炉温度为摄氏1430℃-1460℃，电解铜加入到吊包底部，加入量小于等于成品总重量的0.40％，块度为10～40毫米；
(6)在出铁量达总量的1/5～1/4时，从铁槽把预热到暗红色粒度3～5毫米的铬铁随流冲入包内，加入量以成品中含铬量达0.20-0.40％为准；
(7)当出铁量达总量的1/4～1/3后，在出铁槽随流加入孕育剂，加入时间应占全部出铁时间的60～80％；加入孕育剂的重量为成品总量的0.25～0.35％，加入的孕育剂应全部熔解，孕育处理后的铁液，停留的时间不得超过12分钟；
(8)取样检验。
3.据权利要求2所述的低铬铜合金灰铸铁的制备方法，其特征在于：所述装料步骤包括：(1)装料前可鼓风2分钟左右，调整好底焦高度后，把石灰石加到炉腔中心，批量为层焦石灰石量的2～3倍；(2)校正称量地磅，严格按照配料单，准确称量装料，称量误差小于3％，加料顺序为：焦炭→石灰石→废钢→新生铁→回炉料→锰铁、硅铁，最初3批料应加入块度较小的炉料，容量为5吨的冲天炉，每批加料量为500千克，容量为3吨的冲天炉，每批加料量为300干克。
4.据权利要求2所述的低铬铜合金灰铸铁的制备方法，其特征在于：所述送风包括(1)装满炉料后，自然通风15～30分钟，清理并检查风道，送风前打开风口，风鼓风机运转正常；(2)待放出最初的冷铁水后，将出铁孔堵着，调整风量、风压，确定适宜风焦化，及时清理风口处结渣，但不要同时打开两个以上的风口；(3)熔化过程中不得随意停风，若遇特殊情况中途停风，应立即打开2～3个风口，在恢复送风1～2分钟后，方可关闭风口。
5.据权利要求2所述的低铬铜合金灰铸铁的制备方法，其特征在于：所述炉前控制包括(1)送风后在主风口观察铁液滴，在底焦高度合适的情况下，7～8分钟可观察到铁液滴，15分钟左右在前炉出铁槽见到铁液；(2)控制出渣时间，一般每小时出渣一次，以炉渣色泽或拉丝等判断炉况；(3)铁水出炉温度控制在摄氏1430℃-1460℃，及时调整风焦比，并做好记录；(4)出铁液前，把称量准确的电解铜加入到吊包底部，加入量为成品总量的0.35～0.4％，块度为10～40毫米。
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