CN102181780A - 一种灰铸铁及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种灰铸铁，包括以下重量百分比含量的元素：C：3.1％～3.4％，Si：1.5％～2.1％，Mn：0.5％～0.8％，P：0％～0.06％，S：0.05％～0.15％，Cr：0.15％～0.50％，Cu：0.3％～0.8％，Sn：0％～0.12％，Ni：0.20％～0.60％，Fe余量。本发明在灰铸铁的生产过程中向铁水加入铜、铬、镍、锡进行合金化，能够避免使用钼进行合金化所带来的缩松倾向大的缺点，得到的灰铸铁铸造性能优越，铸件不产生缩孔，可以满足目前高性能发动机关键铸件气缸体、气缸盖的材质要求；镍和锡的价格低于钼的价格，铸件的成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及铸造领域，具体涉及一种灰铸铁及其生产工艺。
背景技术
发动机的气缸体、气缸盖一般采用灰铸铁铸成，灰铸铁具有极好的铸造性，能用于制造各种产品。
目前由于发动机的技术发展，产品升级换代，发动机排放标准越来越严格，柴油机爆发压力越来越高，因此迫切要求铸件材质性能在质量可靠性和稳定性方面有大的提高，而目前普遍使用的HT250材料已远远满足不了要求。因此迫切需要开发一种性能高于HT250，并且综合性能良好的铸铁材料。
目前较为普遍的采用钼合金化的HT300作为发动机材料，HT300灰铸铁在铸造中加入铜、铬、钼进行合金化，提高灰铸铁强度的作用明显，但使用钼进行合金化会使铸件的缩松倾向大，使得铸造性能差，增加铸件渗漏的危险，铸件废品率较高。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种灰铸铁，缩松倾向小，铸造性能好。本发明还提供了利用这种灰铸铁的生产工艺。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种灰铸铁，包括以下重量百分比含量的元素：
C：3.1％～3.4％，Si：1.5％～2.1％，Mn：0.5％～0.8％，P：0％～0.06％，S：0.05％～0.15％，Cr：0.15％～0.50％，Cu：0.3％～0.8％，Sn：0％～0.12％，Ni：0.20％～0.60％，Fe余量。
一种灰铸铁的生产工艺，包括以下步骤：
a)将生铁和钢材混合熔化成铁水，出炉温度不低于1500度；
b)熔化的铁水进行保温，保温温度为1430度～1450度；
c)出铁水，同时进行炉前处理，将铜加入包底，硅钡、稀土硅铁、铬铁、锡和镍在出铁水时随流加入，处理后的铁水所含的重量百分比成分为：
C：3.1％～3.4％，Si：1.5％～2.1％，Mn：0.5％～0.8％，P：0％～0.06％，S：0.05％～0.15％，Cr：0.15％～0.50％，Cu：0.3％～0.8％，Sn：0％～0.12％，Ni：0.20％～0.60％，Fe余量；
d)将炉前处理后的铁水进行浇注。
作为优选，所述a)中使用冲天炉或电炉将生铁和钢材熔化。
作为优选，使用冲天炉将生铁和钢材熔化时，重量百分比含量为：生铁55％～65％，钢材35％～45％。
作为优选，使用冲天炉将生铁和钢材熔化时，重量百分比含量为：生铁25％～35％，钢材35％～45％，回炉铁25％～35％。
作为优选，用电炉将生铁和钢材熔化时，重量百分比含量为：生铁0％～35％，钢材65％～100％。
作为优选，所述c)中硅钡、稀土硅铁、铬铁、锡和镍在出铁水时随流加入的时间不少于出铁时间的50％。
本发明在灰铸铁的生产过程中向铁水加入铜、铬、镍、锡进行合金化，能够避免使用钼进行合金化所带来的缩松倾向大的缺点，得到的灰铸铁铸造性能优越，铸件不产生缩孔，可以满足目前高性能发动机关键铸件气缸体、气缸盖的材质要求；镍和锡的价格低于钼的价格，铸件的成本较低。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明提供一种灰铸铁，铸造性能好，包括以下重量百分比含量的元素：
C：3.1％～3.4％，Si：1.5％～2.1％，Mn：0.5％～0.8％，P：0％～0.06％，S：0.05％～0.15％，Cr：0.15％～0.50％，Cu：0.3％～0.8％，Sn：0％～0.12％，Ni：0.20％～0.60％，Fe余量。
这种灰铸铁的生产工艺，包括以下步骤：
a)使用冲天炉或者电炉将混合的生铁和钢材熔化成铁水，出炉温度不低于1500度，以保证铁的纯度。
生铁和钢材的比例要使得制备的用来浇铸的铁水中的C的重量百分比含量为3.1％～3.4％，Mn为0.5％～0.8％，P为0％～0.06％，S为0.05％～0.15％，若各元素含量低于以上标准可以通过添加增碳剂、锰铁、增硫剂来进行调节，若含量较高，可以通过添加钢材进行调节。
使用冲天炉熔铁时，生铁的重量百分比含量可以为55％～65％，钢材为35％～45％。也可以将一部分生铁用回炉铁替代，以节省生铁并废物利用，生铁的重量百分比含量可以为25％～35％，钢材为35％～45％，回炉铁为25％～35％，回炉铁即回收的灰铸铁废料。
电炉较易控制，使用电炉熔铁时，生铁的重量百分比含量可以为0％～35％，钢材为65％～100％。
以上所述钢材在实际生产中一般为废钢，即钢制品制备过程中产生的边角料、废品等。
b)熔化的铁水转运到保温电炉进行保温，可根据浇注铸件的种类选择合适的保温温度，本发明的灰铸铁用于发动机气缸，优选保温温度为1430度～1450度。
c)出铁水，同时进行炉前处理，使灰铸铁具有良好的铸造性能，先将铜加入包底，硅钡、稀土硅铁、铬铁、锡和镍在出铁水时随流加入，优选随流加入的时间不少于出铁时间的50％，加入的铜可为电解铜，锡为电解锡，镍为电解镍。
处理后的铁水所含的重量百分比成分确保为：
C：3.1％～3.4％，Si：1.5％～2.1％，Mn：0.5％～0.8％，P：0％～0.06％，S：0.05％～0.15％，Cr：0.15％～0.50％，Cu：0.3％～0.8％，Sn：0％～0.12％，Ni：0.20％～0.60％，Fe余量。
d)将炉前处理后的铁水转运到浇注机进行浇注。
制成的灰铸铁铸件金相组织达到石墨类型以A型为主，石墨片长4～6级，珠光体含量98％以上；铸件性能达到铸件本体抗拉强度薄壁处达到260MPa以上，厚壁处达到240MPa以上，本体硬度为190HB～240HB。用于发动机关键铸件气缸体、气缸盖，不产生缩孔，可以满足高性能发动机的材质要求。
实施例1：
a)使用冲天炉将混合的生铁、废钢和回炉铁熔化成铁水，生铁的重量百分比含量为30％，钢材为40％，回炉铁为30％，出炉温度1500度。
b)熔化的铁水转运到保温电炉进行保温，保温温度为1440度。
c)出铁水，同时进行炉前处理，处理后的铁水所含的重量百分比成分为：
C：3.3％，Si：1.7％，Mn：0.6％，P：0.03％，S：0.09％，Cr：0.3％，Cu：0.5％，Sn：0.08％，Ni：0.4％，Fe：93％。
d)将炉前处理后的铁水转运到浇注机进行浇注。
实施例2：
a)使用电炉将混合的生铁和废钢熔化成铁水，生铁的重量百分比含量为30％，钢材为70％，出炉温度1520度。
b)熔化的铁水转运到保温电炉进行保温，保温温度为1450度。
c)出铁水，同时进行炉前处理，处理后的铁水所含的重量百分比成分为：
C：3.1％，Si：2.0％，Mn：0.5％，P：0.04％，S：0.07％，Cr：0.19％，Cu：0.6％，Ni：0.3％，Fe：93.2％。
d)将炉前处理后的铁水转运到浇注机进行浇注。
实施例3：
a)使用冲天炉将混合的生铁和废钢熔化成铁水，生铁的重量百分比含量为60％，钢材为40％，出炉温度1550度。
b)熔化的铁水转运到保温电炉进行保温，保温温度为1430度。
c)出铁水，同时进行炉前处理，处理后的铁水所含的重量百分比成分为：
C：3.4％，Si：1.8％，Mn：0.7％，P：0.05％，S：0.1％，Cr：0.2％，Cu：0.4％，Sn：0.1％，Ni：0.5％，Fe：92.75％。
d)将炉前处理后的铁水转运到浇注机进行浇注。
对比例：
a)使用冲天炉将混合的生铁、废钢和回炉铁熔化成铁水，生铁的重量百分比含量为30％，钢材为40％，回炉铁为30％，出炉温度1500度。
b)熔化的铁水转运到保温电炉进行保温，保温温度为1440度。
c)出铁水，同时进行炉前处理，将铜加入包底，硅钡、稀土硅铁、铬铁和钼铁在出铁水时随流加入，处理后的铁水所含的重量百分比成分为：
C：3.4％，Si：1.7％，Mn：0.8％，P：0.05％，S：0.1％，Cr：0.35％，Cu：0.5％，Mo：0.5％，Fe：92.6％。
d)将炉前处理后的铁水转运到浇注机进行浇注。
对实施例1-3和对比例制备的灰铸铁铸件进行测试，结果如表1：
表1灰铸铁铸件的性能测试
由测试结果可以看到，本发明在生产过程中使用锡和镍进行合金化，铸造的灰铸铁铸件缩松倾向小，铸件无缩孔，且其它性能与使用钼进行合金化铸造的灰铸铁铸件的性能相同，因此本发明的灰铸铁完全可以替代目前加入钼的HT300灰铸铁来制造发动机气缸，并避免加入钼所引起的缩松倾向大的缺点。
以上对本发明所提供的一种灰铸铁及其生产工艺进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种灰铸铁，其特征在于，包括以下重量百分比含量的元素：
C：3.1％～3.4％，Si：1.5％～2.1％，Mn：0.5％～0.8％，P：0％～0.06％，S：0.05％～0.15％，Cr：0.15％～0.50％，Cu：0.3％～0.8％，Sn：0％～0.12％，Ni：0.20％～0.60％，Fe余量。
2.一种灰铸铁的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a)将生铁和钢材混合熔化成铁水，出炉温度不低于1500度；
b)熔化的铁水进行保温，保温温度为1430度～1450度；
c)出铁水，同时进行炉前处理，将铜加入包底，硅钡、稀土硅铁、铬铁、锡和镍在出铁水时随流加入，处理后的铁水所含的重量百分比成分为：
C：3.1％～3.4％，Si：1.5％～2.1％，Mn：0.5％～0.8％，P：0％～0.06％，S：0.05％～0.15％，Cr：0.15％～0.50％，Cu：0.3％～0.8％，Sn：0％～0.12％，Ni：0.20％～0.60％，Fe余量；
d)将炉前处理后的铁水进行浇注。
3.根据权利要求2所述的生产工艺，其特征在于，所述a)中使用冲天炉或电炉将生铁和钢材熔化。
4.根据权利要求3所述的生产工艺，其特征在于，使用冲天炉将生铁和钢材熔化时，重量百分比含量为：生铁55％～65％，钢材35％～45％。
5.根据权利要求3所述的生产工艺，其特征在于，使用冲天炉将生铁和钢材熔化时，重量百分比含量为：生铁25％～35％，钢材35％～45％，回炉铁25％～35％。
6.根据权利要求3所述的生产工艺，其特征在于，用电炉将生铁和钢材熔化时，重量百分比含量为：生铁0％～35％，钢材65％～100％。
7.根据权利要求2所述的生产工艺，其特征在于，所述c)中硅钡、稀土硅铁、铬铁、锡和镍在出铁水时随流加入的时间不少于出铁时间的50％。
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