CN102676906A - 一种蠕墨铸铁的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种蠕墨铸铁的制备方法，以重量百分比计，其特征在于：包括以下步骤：1）原料选择；2）预处理；3）配置稀土镁钙蠕化剂；4）蠕化处理；5）炉前试样和快速金相检验；6）扒渣覆盖；7）二次孕育；8）浇注；本发明，铁水经过预处理后，含硫量可以控制在0.03～0.04％，用稀土镁钙蠕化剂蠕化处理，75铁硅合金二次孕育处理后，制备的蠕墨铸铁蠕化率≥85％、基体中珠光体含量≥50％、蠕铁抗拉强度σb≥420Mpa、硬度HB175～210、延伸率δ≥1.5％。

Description

一种蠕墨铸铁的制备方法
技术领域
本发明涉及铸铁的加工领域，采用稀土镁钙蠕化剂及炉前含硫量控制技术生产蠕墨铸铁铸件。具体涉及一种炉前铁水包内喷粉控制铁水含硫量，采用稀土镁钙蠕化剂对铁水进行蠕化处理及二次孕育，制备高强度、高耐磨性蠕墨铸铁铸件。
背景技术
蠕墨铸铁是一种介于灰铸铁与球铁间的新型工程材料，兼备了灰铸铁的铸造性能和球墨铸铁的高强度、韧性好的应用性能。因此，该材料具备了良好的减振性、导热性、耐磨性。可以广泛地用于制造柴油发动机机体、缸盖、缸套、刹车片、液压阀及钢锭模、玻璃模具。
汽车工业的发展要求发动机的比功率（KW／排量﹒L）越来越大，导致发动机的工作温度越来越高，发动机的热负荷与机械负荷大幅度增加，传统的合金灰铸铁及高强度铝合金均不能满足使用要求。具有良好铸造性能，优良的导热性能、耐磨性能及抗疲劳性能的蠕墨铸铁材料成为发动机设计者首选的新型工程材料。目前，蠕墨铸铁生产中存在稳定性差、蠕化率低、铁素体含量高，抗拉强度低等问题，限制了蠕墨铸铁的广泛应用。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种蠕墨铸铁的制备方法，是采用自制稀土镁钙蠕化剂，控制铁水含硫量，可稳定生产高强度、蠕化率≥85％的蠕墨铸铁铸件。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种蠕墨铸铁的制备方法，以重量百分比计，其特征在于：包括以下步骤：
1）、原料选择：以常规的普通废铁熔化为铁液，使铁液的化学成分为： C：3.45～3.6％、Si：1.45～1.7％、Mn：0.7～1.0％、磷P：0-0.07％、硫S：0.06～0.08％、其余为铁；
2）、预处理：将0.4～0.7％的CaC2粉体装于空心“T”型耐火材料管内，将“T”管插入铁水包内，使其按60～80rad／min速度旋转，进行机械搅拌方法，搅拌时间2～4min，使含硫量控制在0.03～0.04％；
3）、配置稀土镁钙蠕化剂：取Re：10～13％、Ca：3～5％、Mg：3～5％、Si：43～47％、Cr：1～3%、Cu：3～5％、Ti：0～1％、其余为铁；
4）、蠕化处理：将铁水温度控制在1440～1450℃，加入占铁液重量1.0～1.2％的稀土镁钙蠕化剂和0.3～0.5％75硅铁孕育剂，出铁槽冲入法孕育，铁水重量波动±5％；
5）、炉前试样和快速金相检验：采用炉前试样和2～3分钟快速金相检验铁水蠕化效果，炉前试样尺寸为φ20mm，使蠕化率≥85％。
所述的声音清脆、断口呈凹凸、颜色由黑灰色与银灰色网纹组成，则蠕化率符合要求； 
所述的声音清脆，断口呈银灰色底和少量细小黑色点组成，则球状石墨较多，补加10～15％铁液量，以达到蠕化率； 
所述的断口由银灰色底和均匀分布的较大黑点组成，则表示出现较多片状石墨，补加0.2～0.5％蠕化剂，达到蠕化率； 
6）、扒渣覆盖：采用占铁水重量0.2-0.3％的珍珠岩除渣剂进行扒渣1～2次，用0.2～0.3％珍珠岩保温覆盖剂在铁水表面形成35~40mm厚的保温覆盖层，防止包内铁水快速降温及蠕化元素的自然逸出。
7）、二次孕育：加入占铁水重量0.15～0.3％的75硅铁孕育剂，孕育温度控制在1370～1380℃。
8）、浇注：蠕化处理后，在16～17分钟时间内将铁水浇注完毕。
本发明的有益效果：铁水经过预处理后，含硫量可以控制在0.03～0.04％，用稀土镁钙蠕化剂蠕化处理，75铁硅合金二次孕育处理后，制备的蠕墨铸铁蠕化率≥85％、基体中珠光体含量≥50％、蠕铁抗拉强度σb≥420 Mpa、硬度HB175～210、延伸率δ≥1.5％。
具体实施方式
一种蠕墨铸铁的制备方法，以重量百分比计，包括以下步骤：
1、原料选择：以常规的普通废铁熔化为铁液，使铁液的化学成分为： C：3.45～3.6％、Si：1.45～1.7％、Mn：0.7～1.0％、磷P：0-0.07％、硫S：0.06～0.08％、其余为铁。
2、预处理：将0.4～0.7％的CaC2粉体装于空心“T”型耐火材料管内，将“T”管插入铁水包内，使其按60～80rad／min速度旋转，进行机械搅拌方法，搅拌时间2～4min，使含硫量控制在0.03～0.04％。
3、配置稀土镁钙蠕化剂：取Re：10～13％、Ca：3～5％、Mg：3～5％、Si：43～47％、Cr：1～3%、Cu：3～5％、Ti：0～1％、其余为铁。稀土镁钙蠕化剂中还加入Cr、Cu可以将蠕化与微合金化结合，提高和稳定蠕墨铸铁基体中珠光体含量。
4、蠕化处理：将铁水温度控制在1440～1450℃，加入占铁液重量1.0～1.2％的稀土镁钙蠕化剂和0.3～0.5％75硅铁孕育剂，出铁槽冲入法孕育，铁水重量波动±5％。
5、炉前试样和快速金相检验：采用炉前试样和2～3分钟快速金相检验铁水蠕化效果，炉前试样尺寸为φ20mm： 当声音清脆、断口呈凹凸、颜色由黑灰色与银灰色网文组成，则蠕化率≥85％； 当声音清脆，断口呈银灰色底和少量细小黑色点组成，则球状石墨较多，补加10～15％铁液量，以达到蠕化率≥85％； 当断口由银灰色底和均匀分布的较大黑点组成，则表示出现较多片状石墨，补加0.2～0.5％蠕化剂，使蠕化率≥85％。
6、扒渣覆盖：采用占铁水重量0.2-0.3％的珍珠岩除渣剂进行扒渣1～2次，用0.2～0.3％珍珠岩保温覆盖剂在铁水表面形成35~40mm厚的保温覆盖层，防止包内铁水快速降温及蠕化元素的自然逸出。
7、二次孕育：加入占铁水重量0.15～0.3％的75硅铁孕育剂，孕育温度控制在1370～1380℃。
8、浇注：蠕化处理后，在16～17分钟时间内将铁水浇注完毕。
实例：以蠕墨铸铁缸套与硼磷合金铸铁缸套装车对比试验。将蠕墨铸铁和硼磷缸套分别安装在同型号柴油运输车上，运输载荷超载30％，运行3000小时，检测缸套磨损量。蠕墨铸铁缸套磨损量为0.085～0.093mm，根据允许的极限磨损量数据，预计蠕墨铸铁缸套可运行6000小时左右；硼磷铸铁缸套磨损量为0.13～0.15mm，预计可以运行4500小时左右。相比较，蠕墨铸铁缸套装车运行寿命可提高近40％。

Claims (4)

1.一种蠕墨铸铁的制备方法，以重量百分比计，其特征在于：包括以下步骤：
1）、原料选择：以常规的普通废铁熔化为铁液，使铁液的化学成分为： C：3.45～3.6％、Si：1.45～1.7％、Mn：0.7～1.0％、磷P：0-0.07％、硫S：0.06～0.08％、其余为铁；
2）、预处理：将0.4～0.7％的CaC2粉体装于空心“T”型耐火材料管内，将“T”管插入铁水包内，使其按60～80rad／min速度旋转，进行机械搅拌方法，搅拌时间2～4min，使含硫量控制在0.03～0.04％；
3）、配置稀土镁钙蠕化剂：取Re：10～13％、Ca：3～5％、Mg：3～5％、Si：43～47％、Cr：1～3%、Cu：3～5％、Ti：0～1％、其余为铁；
4）、蠕化处理：将铁水温度控制在1440～1450℃，加入占铁液重量1.0～1.2％的稀土镁钙蠕化剂和0.3～0.5％75硅铁孕育剂，出铁槽冲入法孕育，铁水重量波动±5％；
5）、炉前试样和快速金相检验：采用炉前试样和2～3分钟快速金相检验铁水蠕化效果，炉前试样尺寸为φ20mm，使蠕化率≥85％；
6）、扒渣覆盖：采用占铁水重量0.2-0.3％的珍珠岩除渣剂进行扒渣1～2次，用0.2～0.3％珍珠岩保温覆盖剂在铁水表面形成35~40mm厚的保温覆盖层，防止包内铁水快速降温及蠕化元素的自然逸出；
7）、二次孕育：加入占铁水重量0.15～0.3％的75硅铁孕育剂，孕育温度控制在1370～1380℃；
8）、浇注：蠕化处理后，在16～17分钟时间内将铁水浇注完毕。
2.根据权利要求1所述的一种蠕墨铸铁的制备方法，其特征在于：所述的步骤5）中快速金相检验铁水蠕化效果是：所述的声音清脆、断口呈凹凸、颜色由黑灰色与银灰色网纹组成，则蠕化率符合要求。
3.根据权利要求1所述的一种蠕墨铸铁的制备方法，其特征在于：所述的步骤5）中快速金相检验铁水蠕化效果是：所述的声音清脆，断口呈银灰色底和少量细小黑色点组成，则球状石墨较多，补加10～15％铁液量，以达到蠕化率。
4.根据权利要求1所述的一种蠕墨铸铁的制备方法，其特征在于：所述的步骤5）中快速金相检验铁水蠕化效果是：所述的断口由银灰色底和均匀分布的较大黑点组成，则表示出现较多片状石墨，补加0.2～0.5％蠕化剂，以达到蠕化率。
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