CN103060671B

CN103060671B - 铁素体球墨铸铁及其制备

Info

Publication number: CN103060671B
Application number: CN201310031246.0A
Authority: CN
Inventors: 刘鑫; 李川度; 李平; 包新益; 方怡; 苏敏
Original assignee: JIANGSU FAW FOUNDRY CO Ltd
Current assignee: Jiangsu Hao Hao Machinery Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2033-01-28
Also published as: CN103060671A

Abstract

一种高强度高韧性高低温性能铁素体球墨铸铁及其生产方法。高强度高韧性高低温性能铁素体球墨铸铁包含如下质量百分含量的各组份：C含量为3.60%~3.90%，Si含量为1.70%~2.30%，Mn含量为≤0.30%，Mg含量为0.030%~0.050%，P含量≤0.035%，S含量≤0.015%，其余为铁。所述方法是，选用优质生铁、废钢，电炉熔化铁水并控制碳硅锰含量，球化包中加入一定量的脱氧剂净化铁水，和预处理剂、球化剂、孕育剂进行铁水处理，扒渣浇注。本发明的高强度高韧性高低温性能铁素体球墨铸铁的抗拉强度、屈服强度和延伸率达到并超过了标准要求值，而且冲击值也达到了要求。也就是通过此种工艺得到的材料不仅能够提高材料的强度和韧性，且其-40℃低温冲击性能较好、抗弯性能好，制备方法简单易行。

Description

铁素体球墨铸铁及其制备

技术领域

本发明涉及铁素体球墨铸铁，具体是指一种高强度高韧性高低温性能铁素体球墨铸铁及其生产方法。

背景技术

由于风电技术的发展，目前世界各地都在大力支持风力发电机项目。随着世界各地风力发电机项目的发展，被选为风场的地理条件变得越来越恶劣。作为风电项目中的核心部件：轮毂、底座、轴等件，其选用的低温性能铁素体球墨铸铁材料随着地理条件变得恶劣，其性能要求更在不断提高。传统的制作低温性能铁素体球墨铸铁的方法已经满足不了更高的要求，具体为：（1）机械性能中的抗拉强度、屈服强度、延伸率等达到标准中的QT400-18L的要求。（2）机械性能中的冲击值达到标准中的QT350-22L的要求。（3）抗弯试样20mm×25mm×300mm弯成180度，弯面不产生裂纹。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提出一种高强度高韧性高低温性能铁素体球墨铸铁及其生产方法。通过选用优质的原材料，调整铁水中碳、硅、锰的含量，铁水脱氧净化，预处理，球化孕育处理，获得高强度高韧性高低温性能铁素体球墨铸铁。

按照本发明提供的技术方案：一种铁素体球墨铸铁，配方比例按重量百分比计如下：C含量为3.60%~3.90%，Si含量为1.70%~2.30%，Mn含量为≤0.30%，Mg含量为0.030%~0.050%，P含量≤0.035%，S含量≤0.015%，其余为铁；

选用优质的原材料：生铁选用低磷、低硫优质生铁，废钢选用低锰、低硅、低磷、低硫的汽车工业专用废钢片，废钢片厚度为1mm以下，通过打包成形；电炉熔化，调整成分，并视情况进行脱硫处理，随后使铁水温度升至1420~1480℃出电炉进入浇包，在浇包内进行铁水脱氧净化、预处理并球化、孕育处理；

所述制备铁素体球墨铸铁的工艺，包含如下步骤：

（1）原料选择：按重量份计，选取60~85份磷含量小于等于0.035%、硫含量小于等于0.020%的生铁、15~40份锰含量小于等于0.1%、硅含量小于等于0.2%、磷含量小于等于0.030%、硫含量小于等于0.030%的废钢，然后打包成型，并通过电炉熔化，加温至1420~1480℃，至全部熔化成铁水；

（2）球化包中原料的配置：以步骤（1）所得铁水质量计，在球化包内放入球化剂，球化剂的加入量为铁水质量的1.0%~1.3%，紧实；上面均匀覆盖铁水质量0.2%~0.3%的75硅铁，紧实；再均匀覆盖铁水质量0.1%~0.2%的干净的废钢片，紧实；随后上面均匀散0.05~0.15%的增碳剂；

（3）铁水脱氧净化、预处理、球化孕育处理：先将铁水冲入球化包放置在步骤（2）中球化剂对面的坑内，坑满为止，快速加入铁水质量0.2%~0.4%的脱氧剂，继续冲入铁水，直到预先设定量；铁水脱氧、预处理、球化反应温度为1400~1450℃，铁水脱氧、预处理、球化反应时间为80~150秒；在球化反应即将结束时，再将孕育剂加入球化包内，孕育剂的加入量为铁水总质量的0.30%~0.70%，孕育时间控制在30~50秒，反应完毕后扒渣浇注，即得产品铁素体球墨铸铁。

所述球化剂组成为按重量百分比计，含稀土0.3%~1.5%，Mg5.0%~8.0%，Si40.0%~46.0%，其余为铁。

所述孕育剂中Si的质量百分含量为65.0%~75.0%，其余为铁。

所述脱氧剂中：硅的质量百分含量为45~50%，钡的质量百分含量为9~15%，钙的质量百分含量为9~15%，其余为铁。

所述预处理剂中，碳的质量百分含量为≥99%，灰分的质量百分含量为＜0.10%，硫的质量百分含量为＜0.015%。

本发明的有益效果：本发明制备的高强度高韧性高低温性能铁素体球墨铸铁抗拉强度、延伸率等达到了QT400-18L标准要求值，同时冲击值达到QT350-22L标准要求值，而且做成20mm×25mm×300mm的抗弯试样，在抗弯机作用下，能弯成180度后没有发现裂纹，达到了要求，且制备方法简单易行。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

所述制备铁素体球墨铸铁的工艺，包含如下步骤：

（1）原料选择：按重量份计，选取75份磷含量小于等于0.035%、硫含量小于等于0.020%的生铁、25份锰含量小于等于0.1%、硅含量小于等于0.2%、磷含量小于等于0.030%、硫含量小于等于0.030%的废钢，然后打包成型，并通过电炉熔化，加温至1420~1480℃，至全部熔化成铁水；

（2）球化包中原料的配置：以步骤（1）所得铁水质量计，在球化包内放入球化剂，球化剂的加入量为铁水质量的1.1%，紧实；上面均匀覆盖铁水质量0.3%的75硅铁，紧实；再均匀覆盖铁水质量0.2%的干净的废钢片，紧实；随后上面均匀散0.05%的增碳剂；

（3）铁水脱氧净化、预处理、球化孕育处理：先将铁水冲入球化包放置在步骤（2）中球化剂对面的坑内，坑满为止，快速加入铁水质量0.3%的脱氧剂，继续冲入铁水，直到预先设定量；铁水脱氧、预处理、球化反应温度为1400~1450℃，铁水脱氧、预处理、球化反应时间为145秒；在球化反应即将结束时，再将孕育剂加入球化包内，孕育剂的加入量为铁水总质量的0.4%，孕育时间控制在35秒，反应完毕后扒渣浇注，即得产品铁素体球墨铸铁。

所述球化剂组成为按重量百分比计，含稀土0.3%，Mg5.0%，Si40.0%，其余为铁。

所述孕育剂中Si的质量百分含量为65.0%，其余为铁。

所述脱氧剂中：硅的质量百分含量为45%，钡的质量百分含量为9%，钙的质量百分含量为9%，其余为铁。

经检测，该高强度高韧性高低温性能铁素体球墨铸铁中包含如下质量百分含量的各组份：C含量为3.71%，Si含量为1.82%，Mn含量为0.18%，Mg含量为0.037%，P含量0.030%，S含量0.011%，其余为铁。

其性能见表1。

表1实施例1制备产品基本性能

实施例2

所述制备铁素体球墨铸铁的工艺，包含如下步骤：

（1）原料选择：按重量份计，选取80份磷含量小于等于0.035%、硫含量小于等于0.020%的生铁、20份锰含量小于等于0.1%、硅含量小于等于0.2%、磷含量小于等于0.030%、硫含量小于等于0.030%的废钢，然后打包成型，并通过电炉熔化，加温至1420~1480℃，至全部熔化成铁水；

（2）球化包中原料的配置：以步骤（1）所得铁水质量计，在球化包内放入球化剂，球化剂的加入量为铁水质量的1.2%，紧实；上面均匀覆盖铁水质量0.2%~0.3%的75硅铁，紧实；再均匀覆盖铁水质量0.1%的干净的废钢片，紧实；随后上面均匀散0.15%的增碳剂；

（3）铁水脱氧净化、预处理、球化孕育处理：先将铁水冲入球化包放置在步骤（2）中球化剂对面的坑内，坑满为止，快速加入铁水质量0.2%的脱氧剂，继续冲入铁水，直到预先设定量；铁水脱氧、预处理、球化反应温度为1400~1450℃，铁水脱氧、预处理、球化反应时间为125秒；在球化反应即将结束时，再将孕育剂加入球化包内，孕育剂的加入量为铁水总质量的0.70%，孕育时间控制在50秒，反应完毕后扒渣浇注，即得产品铁素体球墨铸铁。

所述球化剂组成为按重量百分比计，含稀土1.5%，Mg8.0%，Si46.0%，其余为铁。

所述孕育剂中Si的质量百分含量为75.0%，其余为铁。

所述脱氧剂中：硅的质量百分含量为45~50%，钡的质量百分含量为15%，钙的质量百分含量为15%，其余为铁。

经检测，该高强度高韧性高低温性能铁素体球墨铸铁中包含如下质量百分含量的各组份：C含量为3.83%，Si含量为2.12%，Mn含量为0.21%，Mg含量为0.043%，P含量0.033%，S含量0.009%，其余为铁。

其性能见表2。

表2实施例2产品基本性能

通过对比表1和表2可以看出：氧的含量为0.00059%和0.00053%时，不仅抗拉强度、屈服强度和延伸率达到并超过了标准要求值，而且冲击值也达到了要求。也就是通过此种工艺得到的材料不仅能够提高材料的强度和韧性，而且其-40℃低温冲击性能较好。

实施例3

所述制备铁素体球墨铸铁的工艺，包含如下步骤：

（1）原料选择：按重量份计，选取70份磷含量小于等于0.035%、硫含量小于等于0.020%的生铁、30份锰含量小于等于0.1%、硅含量小于等于0.2%、磷含量小于等于0.030%、硫含量小于等于0.030%的废钢，然后打包成型，并通过电炉熔化，加温至1420~1480℃，至全部熔化成铁水；

（2）球化包中原料的配置：以步骤（1）所得铁水质量计，在球化包内放入球化剂，球化剂的加入量为铁水质量的1.2%，紧实；上面均匀覆盖铁水质量0.25%的75硅铁，紧实；再均匀覆盖铁水质量0.15%的干净的废钢片，紧实；随后上面均匀散0.1%的增碳剂；

（3）铁水脱氧净化、预处理、球化孕育处理：先将铁水冲入球化包放置在步骤（2）中球化剂对面的坑内，坑满为止，快速加入铁水质量0.4%的脱氧剂，继续冲入铁水，直到预先设定量；铁水脱氧、预处理、球化反应温度为1400~1450℃，铁水脱氧、预处理、球化反应时间为80秒；在球化反应即将结束时，再将孕育剂加入球化包内，孕育剂的加入量为铁水总质量的0.70%，孕育时间控制在45秒，反应完毕后扒渣浇注，即得产品铁素体球墨铸铁。

所述球化剂组成为按重量百分比计，含稀土1.2%，Mg6%，Si44.0%，其余为铁。

所述孕育剂中Si的质量百分含量为70%，其余为铁。

所述脱氧剂中：硅的质量百分含量为48%，钡的质量百分含量为10%，钙的质量百分含量为10%，其余为铁。

经检测，该高强度高韧性高低温性能铁素体球墨铸铁中包含如下质量百分含量的各组份：C含量为3.88%，Si含量为2.23%，Mn含量为0.25%，Mg含量为0.048%，P含量0.031%，S含量0.010%，其余为铁。

其性能见表3。

表3实施例3产品基本性能

Claims

1.一种制备铁素体球墨铸铁的工艺，所述铁素体球墨铸铁的配方比例按重量百分比计如下：C含量为 3.60%~3.90%，Si含量为1.70%~2.30%，Mn含量为≤0.30%，Mg含量为0.030%~0.050%，P含量≤0.035%，S含量≤0.015%，其余为铁；其特征是所述工艺包含如下步骤：

（3）铁水脱氧净化、预处理、球化孕育处理：先将铁水冲入球化包放置在步骤（2）中球化剂对面的坑内，坑满为止，快速加入铁水质量0.2%~0.4%的脱氧剂，继续冲入铁水，直到预先设定量；铁水脱氧、预处理、球化反应温度为1400~1450℃，铁水脱氧、预处理、球化反应时间为80~150秒；在球化反应即将结束时，再将孕育剂加入球化包内，孕育剂的加入量为铁水总质量的0.30%~0.70%，孕育时间控制在30~50秒，反应完毕后扒渣浇注，即得产品铁素体球墨铸铁；

所述脱氧剂中：硅的质量百分含量为45~50%，钡的质量百分含量为9-15%，钙的质量百分含量为9~15%，其余为铁。

2.如权利要求1所述制备铁素体球墨铸铁的工艺，其特征是：所述球化剂组成为按重量百分比计，含稀土0.3%~1.5%，Mg 5.0%~8.0%，Si 40.0%~46.0%，其余为铁。

3.如权利要求1所述制备铁素体球墨铸铁的工艺，其特征是：所述孕育剂中Si的质量百分含量为65.0%~75.0%，其余为铁。

4.如权利要求1所述制备铁素体球墨铸铁的工艺，其特征是：所述预处理剂中，碳的质量百分含量为≥99%，灰分的质量百分含量为＜0.10%，硫的质量百分含量为＜0.015%。