CN103589944B

CN103589944B - 一种灰铸铁及其生产方法

Info

Publication number: CN103589944B
Application number: CN201310606915.2A
Authority: CN
Inventors: 孟庆福; 荆培伍; 王彩云; 李秀珍; 王伟
Original assignee: Qingdao Haizhiguan Automotive Components Co Ltd
Current assignee: Shandong Hai Zhi Guan industry and Trade Co., Ltd.
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2033-11-25
Also published as: CN103589944A

Abstract

本发明公开了一种灰铸铁及其生产方法，本发明的灰铸铁，其各化学成分重量百分比含量为：C：3.1%-3.3%,Si:1.8%-2.2%,Mn:0.5%-0.8%,P:0-0.04%，S:0.05%-0.1%，Cr:0.1%-0.4%，Cu:0.3%-0.5%，Sn:0-0.06%，Sb：＜0.02%，余量为Fe。本发明的灰铸铁适合于制造壁厚易收缩、HT300以上牌号的铸造件；本发明的灰铸铁生产方法，通过采用在灰铸铁的生产过程中向铁水加入铜、铬、锑、锡进行合金化等技术手段，以代替现有技术中普遍采用的使用钼和镍进行合金化，从而解决了灰铸铁产品缩松倾向大的问题，所制备出的灰铸铁用于铸造成型后，其铸件缩松倾向小、铸件无缩孔、铸件成品率高，制造成本低。

Description

一种灰铸铁及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种铸铁及其生产方法，尤其涉及一种灰铸铁及其生产方法。

背景技术

灰铸铁是指具有片状石墨的铸铁，主要成分是铁、碳、硅、锰、硫、磷，是应用最广的铸铁，其产量占铸铁总产量80%以上。其可获得比铸钢更薄而复杂的铸件，铸件中残余内应力及翘曲变形较铸钢小。灰铸铁在不同截面上性能较均匀，适于做要求高、而截面不一的大型铸件。灰铸铁材料能得到如此广泛的应用，与其良好的铸造成型性、减磨性、减震性和成本低廉等特点密不可分。灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关，即灰铸铁的强度和综合质量，主要由其微观结构决定。例如，珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件。目前由于技术发展，产品升级换代，产品的要求标准越来越严格，因此迫切要求铸件材质性能在质量可靠性和稳定性方面要有大的提高，因此迫切需要牌号高、综合性能良好的铸铁材料。

要生产出高牌号灰铸铁件，很重要的一点就是控制好灰铸铁熔炼过程，以形成良好的微观结构。因此，严格控制熔炼过程铁水的质量，及灰铸铁的各种组分配比和合金化处理十分重要。

现有技术中，HT300灰铸铁在铸造过程中，主要采用加入铜、铬、钼、镍进行合金化，虽然这对于提高灰铸铁的强度效果明显。但一方面，由于引入了钼和镍成分进行合金化，容易导致铸件的缩松倾向大，使得铸造性能差，增加铸件渗漏的危险，不适合厚大件制作，且铸件废品率较高；另一方面，由于金属钼和镍的价格相对较高，使得铸件制造成本偏高。

发明内容

本发明的目的之一是，提供一种熔炼过程中不使用钼和镍元素进行合金化，成品具有缩松倾向小、铸造性能好的灰铸铁。

本发明为实现上述目的需要解决的问题是，在熔炼过程中不使用钼和镍元素进行合金化的情况下，合理选择灰铸铁原料组分，以生产出无缩松倾向的灰铸铁产品的技术问题。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是，一种灰铸铁，其特征在于，各化学成分重量百分比含量为：C：3.1%-3.3%,Si:1.8%-2.2%,Mn:0.5%-0.8%,P:0-0.04%，S:0.05%-0.1%，Cr:0.1%-0.4%，Cu:0.3%-0.5%，Sn:0-0.06%，Sb：＜0.02%，余量为Fe。

上述技术方案直接带来的技术效果是，通过采用在灰铸铁的生产过程中向铁水加入铜、铬、锑、锡进行合金化等技术手段，以代替现有技术中，普遍采用的使用钼和镍进行合金化，从而解决了灰铸铁产品缩松倾向大的问题，所制备出的灰铸铁用于铸造成型后，其铸件缩松倾向小，铸件无缩孔。

本发明的目的之二是，提供一种上述灰铸铁的生产方法。

本发明为实现上述目的要解决的技术问题是，在灰铸铁的生产过程中，通过采用向铁水加入铜、铬、锑、锡进行合金化，在保留较好灰铸铁的强度、铸造性能、耐磨性能、切削加工性能、低的缺口敏感性能等的基础上，有效减小灰铸铁缩松倾向及其铸件缩孔的技术问题。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是，一种权利要求1所述的灰铸铁的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.依次将生铁、废钢材加入电炉内，加热升温至1200度时加入Mn铁，并继续升温至1500-1550度生成熔融态的铁水；保温并进行铁水除渣；

b.降温至1450±10度后出铁水；

c.出铁水的同时进行炉前处理，将铜加入包底，硅钡、稀土硅铁、铬铁在出铁水时随液流加入，锡和锑在铁水出至1/2-2/3时随液流加入；炉前处理的最终熔融混合物中各化学成分重量百分比控制为：C：3.1-3.3%，Si:1.8-2.2%,Mn:0.5-0.8%,P:0-0.04%，S:0.05-0.1%，Cr:0.1-0.4%，Cu:0.3-0.5%，Sn:0-0.06%，Sb：＜0.02%，余量为Fe。

d.浇注成型。

上述技术方案直接带来的技术效果是，其生产工艺合理、过程控制简便；生产出的灰铸铁，其铸造性能优越；原料选择方面，由于使用合金元素量少，且相对价格较低，因而，灰铸铁的生产成本较低；通过采用在灰铸铁的生产过程中向铁水加入铜、铬、锑、锡进行合金化等技术手段，以代替现有技术中普遍采用的使用钼和镍进行合金化，从而解决了灰铸铁产品缩松倾向大的问题。

作为优选，上述铁质原料包括生铁、废钢铁和回炉料。

进一步优选，上述生铁的重量百分比为30-50%，废钢铁的重量百分比为30-50%，回炉料的重量百分比为0-20%。

上述优选技术方案直接带来的技术效果是，一方面，既可降低制造成本，又能实现资源的回收利用；另一方面，由于可利用回炉料进行生产，因而可有效降低浪费。

综上所述，本发明的灰铸铁的生产方法，其生产工艺合理、熔炼过程控制简便；生产出的灰铸铁，其铸造性能优越；原料选择方面，由于使用合金元素量少，且相对价格较低，因而，灰铸铁的生产成本较低；通过采用在灰铸铁的生产过程中向铁水加入铜、铬、锑、锡进行合金化等技术手段，以代替现有技术中普遍采用的使用钼和镍进行合金化，从而解决了灰铸铁产品缩松倾向大的问题。采用本发明的灰铸铁的生产方法生产出的灰铸铁，铸造出的铸件，具有不产生缩孔、成品率高等特点，可以满足目前高性能、厚大铸件的材质要求。

具体实施方式

现结合实施例对本发明进行详细的说明。本发明的实施例1-14，其灰铸铁都是按照如下生产方法制造出来的，相互之间的区别仅在于，对炉前处理的最终熔融混合物中各化学成分重量百分比控制的比例不尽相同。

依次将生铁、废钢材加入电炉内，加热升温至1200度时加入Mn铁，并继续升温至1500-1550度生成熔融态的铁水；保温并进行铁水除渣；降温至1450±10度后出铁水；

出铁水的同时进行炉前处理，将铜加入包底，硅钡、稀土硅铁、铬铁在出铁水时随液流加入，锡和锑在铁水出至1/2～2/3时随液流加入；对炉前处理的最终熔融混合物中各化学成分重量百分比进行控制；最后，浇注成型。

实施例1

炉前处理的最终熔融混合物中各化学成分重量百分比控制为：C：3.1%，Si:1.8%,Mn:0.8%,P:0-0.04%，S:0.1%，Cr:0.4%，Cu:0.5%，Sn:0.06%，Sb：＜0.02%，余量为Fe。最后，浇注成型。

实施例2

炉前处理的最终熔融混合物中各化学成分重量百分比控制为：C：3.1%，Si:1.8%,Mn:0.5%,P:0.04%，S:0.08%，Cr:0.2%，Cu:0.4%，Sn:0.06%，Sb：＜0.02%，余量为Fe。最后，浇注成型。

实施例3

炉前处理的最终熔融混合物中各化学成分重量百分比控制为：C：3.2%，Si:2.0%,Mn:0.8%,P:0.02%，S:0.1%，Cr:0.4%，Cu:0.5%，Sn:0.06%，Sb：＜0.02%，余量为Fe。最后，浇注成型。

实施例4

炉前处理的最终熔融混合物中各化学成分重量百分比控制为：C：3.2%，Si:2.0%,Mn:0.6%,P:0%，S:0.08%，Cr:0.3%，Cu:0.4%，Sn:0.03%，Sb：＜0.02%，余量为Fe。最后，浇注成型。

实施例5

炉前处理的最终熔融混合物中各化学成分重量百分比控制为：C：3.15%，Si:1.9%,Mn:0.7%,P:0.01%，S:0.05%，Cr:0.1%，Cu:0.4%，Sn:0.04%，Sb：＜0.02%，余量为Fe。最后，浇注成型。

实施例6

炉前处理的最终熔融混合物中各化学成分重量百分比控制为：C：3.3%，Si:2.2%,Mn:0.5%,P:0%，S:0.05%，Cr:0.1%，Cu:0.3%，Sn:0%，Sb：＜0.02%，余量为Fe。最后，浇注成型。

实施例7

炉前处理的最终熔融混合物中各化学成分重量百分比控制为：C：3.18%，Si:2.05%,Mn:0.65%,P:0.02%，S:0.05%，Cr:0.3%，Cu:0.3%，Sn:0.02%，Sb：＜0.02%，余量为Fe。最后，浇注成型。

实施例8

炉前处理的最终熔融混合物中各化学成分重量百分比控制为：C：3.15%，Si:1.88%,Mn:0.7%,P:0.01%，S:0.05%，Cr:0.2%，Cu:0.4%，Sn:0.02%，Sb：＜0.02%，余量为Fe。最后，浇注成型。

实施例9

炉前处理的最终熔融混合物中各化学成分重量百分比控制为：C：3.2%，Si:2.2%,Mn:0.5%,P:0.03%，S:0.3%，Cr:0.3%，Cu:0.3%，Sn:0.01%，Sb：＜0.02%，余量为Fe。最后，浇注成型。

实施例10

炉前处理的最终熔融混合物中各化学成分重量百分比控制为：C：3.3%，Si:2.2%,Mn:0.8%,P:0-0.04%，S:0.1%，Cr:0.4%，Cu:0.4%，Sn:0.05%，Sb：＜0.02%，余量为Fe。最后，浇注成型。

实施例11

炉前处理的最终熔融混合物中各化学成分重量百分比控制与实施例10完全相同，区别在于铁质原料包括废钢材和回炉料，其中废钢材的重量百分比为30%、回炉料的重量百分比为20%。

实施例12

炉前处理的最终熔融混合物中各化学成分重量百分比控制与实施例10完全相同，区别在于铁质原料包括废钢材和回炉料，其中废钢材的重量百分比为45%、回炉料的重量百分比为10%。

实施例13

炉前处理的最终熔融混合物中各化学成分重量百分比控制与实施例10完全相同，区别在于铁质原料包括废钢材，其中废钢材的重量百分比为50%。

实施例14

炉前处理的最终熔融混合物中各化学成分重量百分比控制与实施例10完全相同，区别在于铁质原料包括废钢材，其中废钢材的重量百分比为20%、回炉料的重量百分比为20%。

对比例1：HT300灰铸铁

原材料：生铁40％，钢材30％，回炉铁25％。

化学成分：C：3.3%，Si:2.2%,Mn:0.8%,P:0.04%，S:0.1%，Cr:0.4%，Cu:0.4%，Ni：0.60％，Mo:0.40％。

对比例2：HT300灰铸铁

原材料：生铁40％，钢材30％，回炉铁25％。

化学成分：C：3.3%，Si：2.2%,Mn：0.8%,P：0.02%，S:0.1%，Cr:0.4%，Cu:0.4%，Ni：0.40％，Mo：0.30％

分别取实施例1-14制备出的灰铸铁铸件与对比例1-2制备的灰铸铁铸件进行测试，结果如下表1：

表1：灰铸铁铸件的性能测试对比情况表

说明：上表中，缩松倾向及缩孔情况检测方法为目测法；硬度是通过布氏硬度计测得的，抗拉强度是通过拉力试验机，拉本体为直径10mm的试棒测得的。

从上表中可以看出，本发明的灰铸铁铸件与现有技术的加镍和钼的灰铸铁铸件比较，硬度值平均增加了5%左右，抗拉强度平均提高了10%左右；

本发明的灰铸铁生产方法，通过引入锡和锑进行合金化所制备出的灰铸铁用于铸造成型后，其铸件缩松倾向小，铸件无缩孔；克服了现有技术所采用的通过引入钼和镍成分进行合金化及由此带来的灰铸铁件缩松倾向大的缺点。

采用本发明的灰铸铁生产方法生产出的灰铸铁产品，其各项性能指标完全满足HT300灰铸铁件的要求；

采用本发明的灰铸铁生产方法生产出的灰铸铁产品，为珠光体基体的灰铸铁，其珠光体含量高，用途广，尤其适用于床身、机体等重要件的铸造。

生产统计表明：采用本发明的灰铸铁生产方法其成品率为95%以上，与传统的灰铸铁生产方法不足80%的成品率对比，有十分显著的提高。

Claims

1.一种灰铸铁的生产方法，其特征在于，各化学成分重量百分比含量为：C：3.1％-3.3％,Si:1.8％-2.2％,Mn:0.5％-0.8％,P:0-0.04％，S:0.05％-0.1％，Cr:0.1％-0.4％，Cu:0.3％-0.5％，Sn:0-0.06％，0＜Sb＜0.02％，余量为Fe；其生产方法包括以下步骤：

a.按品位等级的高低依次将生铁、废钢材和回炉料加入电炉内，加热升温至1200度时加入Mn铁，并继续升温至1500-1550度生成熔融态的铁水；保温并进行铁水除渣；

b.降温至1450±10度后出铁水；

c.出铁水的同时进行炉前处理，将铜加入包底，硅钡、稀土硅铁、铬铁在出铁水时随液流加入，锡和锑在铁水出至1/2～2/3时随液流加入；炉前处理的最终熔融混合物中各化学成分重量百分比控制为：C：3.1-3.3％，Si:1.8-2.2％,Mn:0.5-0.8％,P:0-0.04％，S:0.05-0.1％，Cr:0.1-0.4％，Cu:0.3-0.5％，Sn:0-0.06％，0＜Sb＜0.02％，余量为Fe；

d.浇注成型。

2.根据权利要求1所述的灰铸铁的生产方法，其特征在于，所述生铁的重量百分比为30-50％，所述废钢材的重量百分比为30-50％；所述回炉料的重量百分比为0-20％。