CN104561431B

CN104561431B - 一种厚大断面球墨铸铁的生产方法

Info

Publication number: CN104561431B
Application number: CN201410823259.6A
Authority: CN
Inventors: 郭亮; 韩军; 黄思琪; 陈利明
Original assignee: Kocel Machinery Co Ltd
Current assignee: Kocel Machinery Co Ltd
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: CN104561431A

Abstract

本发明涉及铸造技术领域内一种厚大断面球墨铸铁的生产方法，包括如下过程：1）依次连续向熔炼炉中加入废钢、回炉料和生铁料，保持炉内连续不间断的有铁水熔化，将最终铁水在1470°—1490°的过热温度下保持3—5min；2）在浇包内加入0.2~0.4%的SiC对铁水进行预处理；3）将铁水移入浇包内，浇包的高径比要求大于1.2，将浇包移至喂线机；4）对浇包内铁水在1400°—1440°温度范围内以一定的速度进行喂线处理，分别将孕育包芯线和球化包芯线同步均匀喂入浇包内铁水液面底部；5）将步骤4）喂线处理后的铁水扒渣处理后进行铸件浇注，浇注铸件时，随铁水流均匀的加入Si—Ba孕育剂进行瞬时孕育。本发明方法的球墨铸铁材料球化率高，石墨球数量多、分布均匀，力学性能稳定。

Description

一种厚大断面球墨铸铁的生产方法

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，特别涉及一种厚大断面球墨铸铁的生产方法。

背景技术

厚大断面球墨铸铁件主要针对壁厚≥60mm的铸件，此类铸件冷却条件恶劣，容易造成铸件厚壁中心或热节石墨畸变，石墨球数减少，组织粗大和石墨漂浮等问题，导致铸件的力学性能下降，出现较多的废品。废品高导致成本增加，利润降低，回报减少等诸多问题，造成恶性循环，使铸件质量在较低层次徘徊。

随着球铁生产技术的不断改进与提高，球墨铸铁件在制造业中得到了越来越广泛的应用。变质处理过程是生产球墨铸铁件的关键工序之一，其处理工艺直接影响球墨铸铁的质量。国内外铸造工作者一直注重球化剂及球化处理工艺的开发与应用研究，开发出了许多方法，主要有：钟罩法、压力加镁法、冲入法和喂线法等。其中冲入法的应用最为广泛。冲入法操作简单，容易掌握，但有许多不足之处：(1) 操作过程影响因素多，稳定性差，球化不良现象时有发生；(2) 造渣量多，影响铸件的综合性能；(3) 工作环境差，烟尘多，镁光大。近年来，国内、外一些铸造厂家开始进行喂线变质处理球铁技术的研究、开发与应用，喂线变质处理工艺能够提高回炉料用量，降低生产成本，提高劳动效率，但是因喂线工艺不当，还是存在墨球数少，球化不均匀等。

发明内容

本发明针对现有技术中球墨铸铁材料预处理工艺存在的问题，提供一种厚大断面球墨铸铁的生产方法，以提高球铁铁水预处理的质量，从而提高厚大断面球铁件的铸件质量，降低废品率。

本发明的目的是这样实现的，一种厚大断面球墨铸铁的生产方法，包括如下过程：

1）铁水熔炼依次连续向熔炼炉中加入废钢、回炉料和球生铁，保持炉内连续不间断的有铁水熔化，最终炉内原铁水的质量组份为：C：3. 5%～3.8%，Si：1.8%～2.3%，Mn≤0.3%，P≤0.05%，S≤0.03%，将最终铁水在1470°—1490°的过热温度下保持3—5min；

2）在浇包内加入0.2~0.4%的SiC对铁水进行预处理；

3）将铁水移入浇包内，浇包的高径比要大于1.2，将浇包移至喂线机；

4）对浇包内铁水在1400°—1440°温度范围内进行喂线处理，喂线处理的包芯线包括孕育包芯线和球化包芯线，所述孕育包芯线和球化浇包线的喂线速度为0.4~0.5倍浇包内铁液高度，包芯线均匀喂入浇包内铁水液面底部；所述孕育包芯线的总喂线长度为使孕育包芯线内的芯粉重量为铁为重量的0.35—0.4%，所述球化包芯线喂入铁入内球化结束后，使最终铁水中残余镁含量为0.035—0.055%。

5）将步骤4）喂线处理后的铁水扒渣处理后进行铸件浇注，浇注铸件时，随铁水流均匀的加入0.1~0.3%粒度为0.3~1.0mm的Si—Ba孕育剂进行瞬时孕育。

为进一步保证球化和孕育的均匀性并缩短喂线处理的时间，所述步骤4）中喂线处理时，根据处理铁水的量采用单线喂线、双线喂线或三喂线。

作为本发明的又一步改进，所述孕育包芯线的芯粉为Si—Ba孕育剂，其中质量含量为：Si 68—72%，Ba 2.5—6.7%，Al1.0—1.5%,Ca1.0—1.3%,Mg≤0.25，RE≤0.5%，余量为铁；所述球化包芯线的芯粉为稀土镁合金，其中质量含量为Si 34—48%，Mg28—30%，Al1.0—1.5%,Ca1.0-5.0%,RE0.8-2.7%，余量为铁。

作为本发明的一种优选，所述孕育包芯线和球化包芯线采用厚度为0.3—0.5mm碳钢包覆，所述孕育包芯线和球化包芯线的线径为φ9—φ16mm。本发明的包芯线的选用主要根据浇包中处理的铁水的重量有关，具体包芯线的线径规格可以制成φ9、φ13和φ16，具体线径根据处理铁水的量进行选择，当处理铁水的量小于2吨时，包芯线径选择φ9，处理铁水重量大于10吨，选择φ16，在2吨~10吨范围内的，选择φ13的。不同线径的包芯线单位长度的芯粉重量为，φ13的球化包芯线，单位长度芯粉重量不小于200g/m，φ16的球化线不小于300 g/m，φ9的不小于100 g/m；对于孕育包芯线，φ13的单位长度芯粉重量不小于240g/m，φ16不小于360 g/m，φ9不小于120 g/m。

本发明的厚大断面球墨铸铁的生产方法，将预处理技术与喂线法相结合，在浇注时进行同步瞬时孕育。出铁前在浇包内加入0.2~0.4%的SiC对铁水进行预处理。在喂线过程中，孕育包芯线和球化包芯线以设定的速度均匀的喂入铁水内部，使孕育包芯线和球化包芯线在浇包底部与铁水发生反应，使球化剂中的镁蒸汽与浇包内的铁水充分接触，保证了球化剂中Mg和稀土元素的吸收率，由于球化时铁水的搅拌作用，保证了球化、孕育的均匀性，在浇注铸件时，随铁水流均匀的加入0.1~0.3%粒度为0.3~1.0mm的Si—Ba孕育剂进行瞬时孕育，提高孕育效果，增加形核核心，使本发明的球墨铸铁的球化率达到95%以上，石墨球数量达到130个/mm2以上。同时本发明的球墨铸铁生产方法，与现有技术中的其它变质处理工艺相比，使包内预处理技术、喂线技术和瞬时孕育工艺有机结合，改善了厚大断面球墨铸铁的球化、孕育效果，节约了生产成本。

附图说明

图1为各实施例中浇注产品附铸试块的尺寸示意图。

图2为实施例1中的试件1的石墨形态和金相织图。

图3为实施例2中的试件2的石墨形态和金相织图。

图4为实施例3中的试件3的石墨形态和金相织图。

具体实施方式

以下实施例为分别采用本发明的方法处理球墨铸铁液，然后浇注附铸如图1所示的Y75试块的铸件，并对试块的力学性能和金相组织进行分析对比。

实施例1

本发明的厚大断面球墨铸铁的生产方法具体过程如下。

1）铁水熔炼依次连续向熔炼炉中加入废钢、回炉料和生铁料，保持炉内连续不间断的有铁水熔化，使最终炉内原铁水的质量组份为：C：3. 5，Si：1.8%，Mn：0.3%，P：0.04%，S：0.02%，其余为铁，将上述最终铁水在1470°—1490°的过热温度下保持3—5min；

2）在浇包内加入8kg的SiC对铁水进行预处理；

3）将铁水移入浇包内，浇包的高径比为1.25，铁水的重量为4t，铁水的液面高度为0.9m，再将浇包移至喂线机旁；

4）当浇包内铁水温度降到1430~140°时，开启喂线机，向铁水内喂入孕育包芯线和球化包芯线，其中，孕育包芯线和球化包芯线的参数如表1，喂线参数如表2，喂线处理后最终铁水的质量百分比组分如表3所述。

5）将步骤4）喂线处理后的铁水扒渣处理后进行铸件浇注，铸件附铸如图1所示的试块1。

从附铸试块1上取样分别进行力学性能检测和金相组织分析，其力学性能和金相组织分析结果如表4所述，金相组织如图2所示，其中图2a为石墨形态图，图2b为基体组织图。

实施例2

本发明的厚大断面球墨铸铁的生产方法具体过程如下。

1）铁水熔炼依次连续向熔炼炉中加入废钢、回炉料和生铁料，保持炉内连续不间断的有铁水熔化，使最终炉内原铁水的质量组份为：C：3. 8，Si：2.3%，Mn：0.2%，P：0.04%，S：0.03%，其余为铁，将上述最终铁水在1470°—1490°的过热温度下保持3—5min；

2）在浇包内加入13kg的SiC对铁水进行预处理；

3)将铁水移入浇包内，浇包的高径比为1.3，铁水的重量为5t，铁水的液面高度为1m，再将浇包移至喂线机旁；

4）当浇包内铁水温度降到1420~1430°时，开启喂线机，向铁水内喂入孕育包芯线和球化包芯线，其中，孕育包芯线和球化包芯线的参数如表1，喂线参数如表2，喂线处理后最终铁水的质量百分比组分如表3所述。

4）将步骤4）喂线处理后的铁水扒渣处理后进行铸件浇注，铸件附铸如图1所示的试块2。

从附铸试块2上按规范要求取样分别进行力学性能检测和金相组织分析，其力学性能和金相组织分析结果如表4所述，金相组织如图3所示，其中图3a为石墨形态图，图3b为基体组织图。

实施例3

本发明的厚大断面球墨铸铁的生产方法具体过程如下。

1）铁水熔炼依次连续向熔炼炉中加入废钢、回炉料和生铁料，保持炉内连续不间断的有铁水熔化，使最终炉内原铁水的质量组份为：C：3. 6，Si：2.1%，Mn：0.25%，P：0.03%，S：0.02%，其余为铁，将上述最终铁水在1470°—1490°的过热温度下保持3—5min；

2）在浇包内加入22kg的SiC对铁水进行预处理；

3）将铁水移入浇包内，浇包的高径比为1.2，铁水的重量为7.5t，铁水的液面高度为1.2m，再将浇包移至喂线机旁；

4）当浇包内铁水温度降到1410~1420°时，开启喂线机，向铁水内喂入孕育包芯线和球化包芯线，其中，孕育包芯线和球化包芯线的参数如表1，喂线参数如表2，喂线处理后最终铁水的质量百分比组分如表3所述。

5）将步骤3）喂线处理后的铁水扒渣处理后进行铸件浇注，铸件附铸如图1所示的试块3。

从附铸试块3取样分别进行力学性能检测和金相组织分析，其力学性能和金相组织分析结果如表4所述，金相组织如图4所示，其中图4a为石墨形态图，图4b为基体组织图。

从图2—图4和表4的检测结果看出，本发明的方法生产的球墨铸铁材料浇注的厚大断面的铸件，金相组织中，球化率高，石墨球数量多，分布均匀，并且材料的金相组织和力学性能的稳定性好，明显提高铸件的质量和力学性能。

表1

表2

表3

表4

Claims

1.一种厚大断面球墨铸铁的生产方法，包括如下过程：

1）铁水熔炼依次连续向熔炼炉中加入废钢、回炉料和球生铁，保持炉内连续不间断的有铁水熔化，最终炉内原铁水的质量组份为：C：3. 5%～3.8%，Si：1.8%～2.3%，Mn≤0.3%，P≤0.05%，S≤0.03%，将最终铁水在1470℃—1490℃的过热温度下保持3—5min；

2）在浇包内加入质量为铁水质量0.2~0.4%的SiC对铁水进行预处理；

4）对浇包内铁水在1400℃—1440℃温度范围内进行喂线处理，喂线处理的包芯线包括孕育包芯线和球化包芯线，所述孕育包芯线和球化包芯线的喂线速度为0.4~0.5倍浇包内铁液高度，包芯线均匀喂入浇包内铁水液面底部；所述孕育包芯线的总喂线长度为使孕育包芯线内的芯粉质量为铁水质量的0.35—0.4%，所述球化包芯线喂入铁水内球化结束后，使最终铁水中残余镁含量为0.035—0.055%；所述孕育包芯线的芯粉为Si—Ba孕育剂，其中质量含量为：Si 68—72%，Ba 2.5—6.7%，Al1.0—1.5%,Ca1.0—1.3%,Mg≤0.25，RE≤0.5%，余量为铁；所述球化包芯线的芯粉为稀土镁合金，其中质量含量为Si 34—48%，Mg28—30%，Al1.0—1.5%,Ca1.0-5.0%,RE0.8-2.7%，余量为铁；

5）将步骤4）喂线处理后的铁水扒渣处理后进行铸件浇注，浇注铸件时，随铁水流均匀的加入质量为铁水质量0.1~0.3%，粒度为0.3~1.0mm的Si—Ba孕育剂进行瞬时孕育。

2.根据权利要求1所述的厚大断面球墨铸铁的生产方法，其特征在于，所述步骤4）中喂线处理时，根据处理铁水的质量采用单线喂线、双线喂线或三喂线。

3.根据权利要求1或2所述的厚大断面球墨铸铁的生产方法，其特征在于，所述孕育包芯线和球化包芯线采用厚度为0.3—0.5mm碳钢包覆，所述孕育包芯线和球化包芯线的线径为φ9—φ16mm。