CN101603143B - 耐高温球墨铸铁管件及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了耐高温球墨铸铁管件及其生产方法，所述的铸铁，其重量成份控制如下：C：3.2-3.5％；Si：3.5-4.0％；Mn：＜0.5％；Mo：1.5-2.0％；P：＜1.0％；S：＜0.02％。其制备方法包括以下工序：配料工序、熔炼工序、炉前处理工序，本发明与现有技术相比，通过提高球墨铸铁中硅的含量并增加钼元素，以提高球墨铸铁的耐高温性能，从而获得耐高温的球墨铸铁管件。

Description

耐高温球墨铸铁管件及其生产方法

技术领域

本发明属于球墨铸铁及其生产方法，特别属于耐高温球墨铸铁材质管件及其生产方法。

背景技术

目前，一般铸铁管件所用的材料为铁素铁球墨铸铁材质，如(QT500-7或者QT450-10)，上述材料在300℃温度以上时强度性能很低，特别是在较高温度(500-700℃)环境下使用时，寿命只有1年左右。

发明内容

本发明所要解决的第1个技术问题是提供一种寿命长的耐高温球墨铸铁。

本发明所要解决的第2个技术问题是提供上述球墨铸铁的生产方法。

本发明解决技术问题的技术方案为：耐高温球墨铸铁，其重量成份控制如下：C：3.2-3.5％；Si：3.5-4.0％；Mn：＜0.5％；Mo：1.5-2.0％；P：＜1.0％；S：＜0.02％。

为了提高球墨铸铁在高温的使用寿命，还可在铸铁中加入Ni，其重量成份为0.3-0.7％。

耐高温球墨铸铁的耐高温性能及良好的力学性能是通过其抗氧化及生长的能力所表现的。

硅：当铸铁氧化时，表面形成一层或多层氧化膜。铸铁中加入合金元素(Si)时，铸铁的氧化模结构发生改变：在原来的FeO层内形成富合金元素的橄榄石[(FeO)2SiO2]复杂化合物，这种化合物组织结构致密，对氧化具膜有较好保护作用。

在常温情况下，硅在含量为3.5左右时球墨铸铁的抗冲韧度、延伸率达最高，故选择硅含为3.5-4.0％。虽然此种情况下抗拉强度较低，但可通过加入适量的合金元素钼来加以提高。

碳：球墨铸铁的碳硅当量为4.5-4.7为最宜，否则易产生石墨漂浮等铸造缺陷，故选择碳含量：3.2-3.5。

锰：由于MnO在FeO中并不能使金属离子扩散减慢，所以加入锰不利于铸铁的抗氧化性能。控制锰的含量小于0.5。

钼：钼不仅可细化稳定球光体，而且还可细化石墨，强化基本组织，提高铸铁的力学性能和抗疲劳性能。钼的含量1.5-2.0％

正常情况下硅钼球墨铸铁中含钼量为0.5-0.7，但在600℃以上时其抗拉强度下降的较多，影响管件的寿命，加钼的目的在于提高管件的抗拉强度，基体组的相变温度，从而提高了材料的使用寿命。

磷、硫做为杂质，故控制磷：小于1.0％；S：小于0.02％，即可。

本发明的制备方法包括以下工序：配料工序、熔炼工序、炉前处理工序，

所述的配料工序中：所用的炉料包括废钢、原生铁、回炉铁、锰钼合金、硅铁合金(75Si)。

所述的熔炼工序为：先在电炉中从下往上依次加入小块回炉铁、生铁、Mo-Fe、废钢，为了提高熔化效率，根据电炉炉膛中炉温分布特点，在炉底先辅上小块回炉铁，尽早的获得熔融的铁液来获得促进铁料的熔化，先以小功率开炉，5分钟后将电炉功率升至90％，炉料开始熔化，在炉料熔化过中不断添加废钢，待所配置的炉料全部熔化后，取样进行化学成分分析，根据分析结果进行调整各元素的成分，然后升温至1450～1500℃温度，即可。

所述的炉前处理工序为：

将称量好的球化剂倒入浇包中堤坝的一侧，舂紧后将60-70％的孕育剂均匀地覆盖在球化剂上，并均匀撒上珍珠岩。注意珍珠岩的量要达到球化剂表面全部覆盖，覆盖量要根据球化剂的反应情况而增减，覆盖太厚会延长球化反应的时间，严重时球化剂不会沸腾，粘结包底，影响球化反应的进行。先冲入总重量70-80％的铁液，待球化反应结束后，再冲入其余铁液，剩入的孕育剂随流冲入，完成球化、孕育处理。炉前浇注三角试块检测球化及孕育的结果，合格后方可浇注。

本发明与现有技术相比，通过提高球墨铸铁中硅的含量并增加钼元素，以提高球墨铸铁的耐高温性能，从而获得耐高温的球墨铸铁管件。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细的说明。

实施例1：

耐高温球墨铸铁的生产方法：

1、配料工序：根据球墨铸铁成分，称取适量的废钢、Q14原生铁、回炉铁、钼铁合金、硅铁合金(75Si)及镍铁，。

2、熔炼工序为：先在电炉中从下往上依次加入小块回炉铁、生铁、MoFe、废钢，为了提高熔化效率，根据电炉炉膛中炉温分布特点，在炉底先辅上小块回炉铁，尽早地获得熔融的铁液来获得促进铁料的熔化，先以小功率开炉，5分钟后将电炉功率升至90％，炉料开始熔化，在炉料熔化过中不断添加废钢，待所配置的炉料全部熔化后，取样进行化学成分分析，根据分析结果进行调整各元素的成分，然后升温至1450～1500℃温度，即可。

3、炉前处理工序：

将称量好的稀土镁球化剂倒入浇包中堤坝的一侧，舂紧后将60-70％的孕育剂(硅铁)均匀地覆盖在球化剂上，并均匀撒上珍珠岩。注意珍珠岩的量要达到球化剂表面全部覆盖，覆盖量要根据球化剂的反应情况而增减，覆盖太厚会延长球化反应的时间，严重时球化剂不会沸腾，粘结包底，影响球化反应的进行.先冲入总重量70％的铁液，待球化反应结束后，再冲入其余铁液，剩入的孕育剂随流冲入，完成球化、孕育处理。炉前浇注三角试块检测球化及孕育的结果，合格后方可浇注。

实施例1的化学成分(质量百分比)为：C：3.41％；Si：3.85％；Mo：1.75；Mn：0.35；P：0.05；S：0.012。

实施例2：

除化学成分(质量百分比)为：C：3.21％；Si：3.5％；Mo：1.65；Mn：0.33；P：0.06；S：0.015，外；其余与实施例1相同。

实施例3：

除化学成分(质量百分比)为：C：3.5％；Si：4.0％；Mo：2.0；Mn：0.31；P：0.05；S：0.01；Ni：0.5％，外；其余与实施例1相同。

实施例1-3的结果如表1所示：

	实施例1	实施例2	实施例3
				室温抗拉强度(Mpa)	635	640	650
室温硬度(HBS)	220	225	228
				500℃抗拉强度(Mpa)	460	490	530
600℃抗拉强度(Mpa)	386	390	430
				700℃抗拉强度(Mpa)	284	300	325
800℃抗拉强度(Mpa)	160	170	230

由上列出的高温的强度可看出，通过提高含硅量，并在铸铁中加入适当的Mo、Ni元素，环境温度在600℃时材料的抗拉强度还可达400Mpa以上，在此强度的情况下，铸铁具有一定抗外力破坏能力，也就是说用此种材料生产的管件在环境温度600℃的情况下，与一般球墨铁铁生产的管件在常温下的寿命几乎相同，这完全可以解决管件在600℃高温下的使用寿命问题。

我们对国外一家用于泥浆输送厂家管道进行了跟踪，由于泥浆的浓度大，在输送过程中与管道摩擦产生大量热量，使用环境温度可升高至600℃左右。使用半年后我们对一般球铁的材料的管道和使用Si-Mo耐热材料的管道使用后的情况进行了对比，一般球铁的管道磨损几达1mm，而使用Si-Mo耐磨球墨的管道的年磨损量少于0.05mm。这就证明使用此种配方的Si-Mo耐热球墨铁完全可以解决在600℃左右高温下输送管道的寿命的问题，这种通过改良的新型材料具有一定的使用价值。

Claims (1)

1.一种耐高温球墨铸铁的生产方法，包括配料工序、熔炼工序、炉前处理工序，其特征在于：

所述的耐高温球墨铸铁，其重量成份控制如下：C：3.2-3.5％；Si：3.5-4.0％；Mn：＜0.5％；Mo：1.5-2.0％；P：＜1.0％；S：＜0.02％；

所述的配料工序中：所用的炉料包括废钢、原生铁、回炉铁、钼铁合金、硅铁合金75Si；

所述的熔炼工序为：先在电炉中从下往上依次加入小块回炉铁、原生铁、钼铁合金、废钢，为了提高熔化效率，根据电炉炉膛中炉温分布特点，在炉底先辅上小块回炉铁，尽早获得熔融的铁液以促进铁料的熔化；先以小功率开炉，5分钟后将电炉功率升至90％，炉料开始熔化，在炉料熔化过中不断添加废钢，待所配置的炉料全部熔化后，取样进行化学成分分析，根据分析结果进行调整各元素的成分，然后升温至1450～1500℃温度，即可；

所述的炉前处理工序为：

将称量好的球化剂倒入浇包中堤坝的一侧，舂紧后将孕育剂的60-70％(重量)均匀地覆盖在球化剂上，并均匀撒上珍珠岩，先冲入铁液的70-80％(重量)，待球化反应结束后，再冲入其余铁液，剩余的孕育剂随流冲入，完成球化、孕育处理，炉前浇注三角试块检测球化及孕育的结果，合格后方可浇注。