CN103088250B - 一种高含碳量低合金化的高强度灰铸铁及其熔炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高含碳量低合金化的高强度灰铸铁，包括如下原料配比（按质量百分比）：废钢28~30%，新生铁22~25%，回炉料15~18%，留用铁水28~30%，硅铁0.3～0.5%，锰铁0.1～0.3%，锡0.07~0.12%，铬0.2~0.5%和硅钡孕育剂0.2~0.4%；本发明的灰铸铁的抗拉强度达到300N/mm2以上，同时铁水的流动性好，铸件的各项性能指标都表现良好，在添加合金后获得最好的强度和断面均匀性，可防止硅增加铁素体、粗化珠光体或中和合金元素，同时在机加工后没有内部缩松的信息，三角试块的宽度降低至3mm以下，而铸件的硬度仍可保持在HB180~220，铸件薄壁处未出现白口现象。

Description

一种高含碳量低合金化的高强度灰铸铁及其熔炼方法
技术领域
本发明涉及一种灰铸铁，具体涉及一种高含碳量低合金化的高强度灰铸铁及其熔炼方法。
背景技术
铸造熔炼技术，是通过加入合金从而提高灰铁250（HT250）的强度和硬度，并且控制铸件内部的各元素的含量，以及石墨大小、形态，以达到灰铁300（HT300）的机械性能。而现有的铸件内部铁素体较多，奥氏体枝晶数量少，石墨粗长，从而分割基体，形成许多微小裂纹，因此降低了铸件的机械性能，在现有的铸件中，HT200、HT250的抗拉强度达不到新产品的要求300N/mm2以上。因此，由要求的HT250变成HT300，通过改变炉料的组成，增加废钢的加入量，从而降低碳当量，并进行炉前孕育处理，此方案由于碳当量低，减少了石墨数量，细化了石墨，增加了初析奥氏体枝晶量，从而提高了铸件的强度，但碳当量降低会导致铸件的性能降低，铸件断面敏感性增大，铸件内应力增加，硬度增加，加工困难。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种机械性能好且易于加工的高含碳量低合金化的高强度灰铸铁及其熔炼方法。
技术方案：本发明提供了一种高含碳量低合金化的高强度灰铸铁，包括如下原料配比（按质量百分比）：废钢28~30%，新生铁22~25%，回炉料15~18%，留用铁水28~30%，硅铁0.3～0.5%，锰铁0.1～0.3%，锡0.07~0.12%，铬0.2~0.5%和硅钡孕育剂0.2~0.4%。
进一步，还包括除渣剂0.1~0.3%，可有效去除铁水中的熔渣和杂质，减少合金元素的流失，同时消除铸件夹渣，提高铸件质量。
进一步，还包括增碳剂0.4~0.8%，可有效减小新生铁的使用量，提高废钢的使用量以达到增碳效果。
上述高含碳量低合金化的高强度灰铸铁的熔炼方法，包括以下步骤：
(1）在留用铁水中加入废钢、新生铁、回炉料、硅铁和锰铁，将温度升高至1530~1550℃；
(2）加入锡、铬和硅钡孕育剂，保持温度并静置；
(3）通过光谱分析，调整含碳量在3.25～3.35%，含硅量在1.7～1.8%，含锰量在0.6%以下，含磷硫量在0.1%以下；
(4)浇注，且浇注温度控制在1490~1520℃。
优选地，步骤（2）中所述的加入锡、铬和硅钡孕育剂之前，还使用除渣剂除渣，同时加入增碳剂。
优选地，步骤（3）中所述的含硅量用75%硅铁调整，含锰量用65%锰铁调整，用以阻止灰铸铁中形成碳化物，促进石墨的析出，同时较低的合金量可控制铸件的断面敏感性在较小的范围，保证了灰铸铁的机械性能。
优选地，在步骤（4）中所述的浇注前，先浇注炉前三角试块用以判断碳当量，观察白口宽度，控制在3mm以下，此时铸造后的铸件保证了强度，但是加工时不会影响切削性能，易于再加工。
有益效果：本发明的灰铸铁的抗拉强度达到300N/mm2以上，同时铁水的流动性好，铸件的各项性能指标都表现良好，在保持碳当量的同时，具有较高的碳量和较低的硅量，这样在添加合金后获得最好的强度和断面均匀性，可防止硅增加铁素体、粗化珠光体或中和合金元素，同时在机加工后没有内部缩松的信息，三角试块的宽度降低至3mm以下，而铸件的硬度仍可保持在HB180~220，铸件薄壁处未出现白口现象。
附图说明
图1本发明所述三角试块的正视图；
图2本发明所述三角试块的侧视图；
图3为本发明所述三角试块的白口宽度的示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：
实施例1：一种高含碳量低合金化的高强度灰铸铁，包括如下原料配比（按质量百分比）：废钢28%，新生铁22%，回炉料17%，留用铁水28%，硅铁0.4%，锰铁0.2%，锡0.07%，铬0.2%，硅钡孕育剂0.2%，除渣剂0.1%和增碳剂0.4%。
高含碳量低合金化的高强度灰铸铁的熔炼方法，包括以下步骤：
(1）在留用铁水中加入废钢、新生铁、回炉料、硅铁和锰铁，将温度升高至1530~1550℃；
(2）使用除渣剂除渣，同时加入增碳剂，加入锡、铬和硅钡孕育剂，保持温度并静置；
(3）通过光谱分析，调整含碳量在3.25～3.35%，用75%硅铁调整含硅量在1.7～1.8%，用65%锰铁调整含锰量在0.6%以下，控制含磷硫量在0.1%以下；
(4)浇注炉前三角试块（如图1、2、3所示）用以判断碳当量，图中三角试块b=15mm，h=30mm，l=100mm，观察白口宽度b’，控制在3mm以下，浇注，且浇注温度控制在1490℃。
上述灰铸铁的抗拉强度达到305N/mm2，布氏硬度为210HBW。
实施例2：一种高含碳量低合金化的高强度灰铸铁，包括如下原料配比（按质量百分比）：废钢29%，新生铁23%，回炉料15%，留用铁水29%，硅铁0.3%，锰铁0.1%，锡0.09%，铬0.3%，硅钡孕育剂0.3%，除渣剂0.2%和增碳剂0.6%。
高含碳量低合金化的高强度灰铸铁的熔炼方法，包括以下步骤：
(1）在留用铁水中加入废钢、新生铁、回炉料、硅铁和锰铁，将温度升高至1530~1550℃；
(2）使用除渣剂除渣，同时加入增碳剂，加入锡、铬和硅钡孕育剂，保持温度并静置；
(3）通过光谱分析，调整含碳量在3.25～3.35%，用75%硅铁调整含硅量在1.7～1.8%，用65%锰铁调整含锰量在0.6%以下，控制含磷硫量在0.1%以下；
(4)浇注炉前三角试块（如图1、2、3所示）用以判断碳当量，图中三角试块b=15mm，h=30mm，l=100mm，观察白口宽度b’，控制在3mm以下，浇注，且浇注温度控制在1510℃。
上述灰铸铁的抗拉强度达到320N/mm2，布氏硬度为220HBW，此时灰铸铁的机械性能最佳。
实施例3：一种高含碳量低合金化的高强度灰铸铁，包括如下原料配比（按质量百分比）：废钢30%，新生铁25%，回炉料18%，留用铁水30%，硅铁0.5%，锰铁0.3%，锡0.12%，铬0.5%，硅钡孕育剂0.4%，除渣剂0.3%和增碳剂0.8%。
高含碳量低合金化的高强度灰铸铁的熔炼方法，包括以下步骤：
(1）在留用铁水中加入废钢、新生铁、回炉料、硅铁和锰铁，将温度升高至1530~1550℃；
(2）使用除渣剂除渣，同时加入增碳剂，加入锡、铬和硅钡孕育剂，保持温度并静置；
(3）通过光谱分析，调整含碳量在3.25～3.35%，用75%硅铁调整含硅量在1.7～1.8%，用65%锰铁调整含锰量在0.6%以下，控制含磷硫量在0.1%以下；
(4)浇注炉前三角试块（如图1、2、3所示）用以判断碳当量，图中三角试块b=15mm，h=30mm，l=100mm，观察白口宽度b’，控制在3mm以下，浇注，且浇注温度控制在1520℃。
上述灰铸铁的抗拉强度达到310N/mm2，布氏硬度为200HBW。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (7)

1.一种高含碳量低合金化的高强度灰铸铁，其特征在于：由如下原料按质量百分比配比组成：废钢28~30%，新生铁22~25%，回炉料15~18%，留用铁水28~30%，硅铁0.3～0.5%，锰铁0.1～0.3%，锡0.07~0.12%，铬0.2~0.5%和硅钡孕育剂0.2~0.4%；所得灰铸铁的含碳量在3.25～3.35%，含硅量在1.7～1.8%，含锰量在0.6%以下，含磷硫量在0.1%以下，抗拉强度达到300N/mm2以上。
2.根据权利要求1所述的高强度灰铸铁，其特征在于：还包括除渣剂0.1~0.3%。
3.根据权利要求1所述的高强度灰铸铁，其特征在于：还包括增碳剂0.4~0.8%。
4.如权利要求1所述的高含碳量低合金化的高强度灰铸铁的熔炼方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1）在留用铁水中加入废钢、新生铁、回炉料、硅铁和锰铁，将温度升高至1530~1550℃；
(2）加入锡、铬和硅钡孕育剂，保持温度并静置；
(3）通过光谱分析，调整含碳量在3.25～3.35%，含硅量在1.7～1.8%，含锰量在0.6%以下，含磷硫量在0.1%以下；
(4)浇注，且浇注温度控制在1490~1520℃。
5.根据权利要求4所述的高含碳量低合金化的高强度灰铸铁的熔炼方法，其特征在于：步骤（2）中所述的加入锡、铬和硅钡孕育剂之前，使用除渣剂除渣，同时加入增碳剂。
6.根据权利要求4所述的高含碳量低合金化的高强度灰铸铁的熔炼方法，其特征在于：含硅量用75%硅铁调整，含锰量用65%锰铁调整。
7.根据权利要求4所述的高含碳量低合金化的高强度灰铸铁的熔炼方法，其特征在于：在步骤（4）中所述的浇注前，先浇注炉前三角试块，观察白口宽度，控制白口宽度在3mm以下。
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