CN104630608B - 一种耐热球体及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

一种耐热球体，所述的耐热球体的组分按照质量百分比如下：C 3.00～4.20％，Si1.8～3.0％，Mn 0.2～1.2％，Ni 2.0～4.0％，Mo 0.3～1.0％，P≤0.07％，S≤0.02％,余量是Fe。本申请在材质上采用添加Ni和Mo元素来保证材料的抗疲劳性能，同时减少冷裂倾向，提高安全系数以及延长使用寿命，在制备工艺上也做了改进，如严格控制S含量，采取工业纯碱进行包内脱S；采取随流孕育处理方法；采用独特的高中温退火处理等等，保证制备出的耐热球体在抗拉强度、屈服强度、延伸率和硬度HS方面都大大提高。

Description

一种耐热球体及其生产工艺
技术领域
本发明涉及金属材料领域，具体涉及一种耐热球体及其生产工艺。
背景技术
耐热铸铁与其他耐热合金相比，具有成本低、熔制较易等优点，所以在工业中得到广泛应用，耐热铸铁必须有良好的耐热性能及一定的室温和高温力学性能。
烧结机配件中一般采用中硅钼球墨铸铁或高铝球墨铸铁，其性能指标及在100～800℃循环条件下，抗热疲劳性能也较好。
专利号是CN200410036136.4的三节炉熔炼高铝球墨铸铁生产方法，该专利中公开了高铝球墨铸铁的组成成分包含C，Si，Mn，S，P，其余是Fe，尽管该组分生产出的高铝球墨铸铁是按照苏联标准RQTAL-24制备的，也具备了耐高温，抗氧化，使用寿命长等优点。
同样的，专利号是CN200910136785.4的中硅钼球体材料，该专利中公开了中硅钼球体材料的组成成分包含C，Si，Mn，S，P，Mo，Mg，Re，其余是Fe，中硅钼球铁材质相对于高硅钼球体材质适当降低了钼的含量，降低生产成本，而保证材质性能不变，并且硅钼球铁具有很高的高温强度，热疲劳性等特点广受欢迎，尽管该专利提供了一种中硅钼球铁材料让操作简单、过程易于控制。
在工业使用过程中，由于烧结机的护板既要耐热、又要有一定的高温强度，但发现这两种材质存在冷裂倾向大，会影响到使用寿命及安全性。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供了一种耐热球体，在材质上采用添加Ni和Mo元素来保证材料的抗疲劳性能，同时减少冷裂倾向，提高安全系数以及延长使用寿命，在制备工艺上也做了改进，如严格控制S含量，采取工业纯碱进行包内脱S；采取随流孕育处理方法；采用独特的高中温退火处理等等，保证制备出的耐热球体在抗拉强度、屈服强度、延伸率和硬度HS方面都大大提高。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
一种耐热球体，所述的耐热球体的组分按照质量百分比如下：C 3.00～4.20％，Si 1.8～3.0％，Mn 0.2～1.2％，Ni 2.0～4.0％，Mo 0.3～1.0％，P≤0.07％，S≤0.02％,余量是Fe。
进一步的技术方案，所述的组分C按照质量百分比的含量是3.50～3.80％。
进一步的技术方案，所述的组分Si按照质量百分比的含量是1.8～2.8％。
进一步的技术方案，所述的组分Mn按照质量百分比的含量是0.2～0.8％。
进一步的技术方案，所述的组分Ni按照质量百分比的含量是2.5～3.5％。
进一步的技术方案，所述的组分Mo按照质量百分比的含量是0.3～0.5％。
一种生产如权利要求1所述的耐热球体的工艺，包括以下步骤：
步骤一炉料：球墨生铁Q10，镍板，钼铁，废钢；
步骤二加料：将配料加入到中频炉内，充填紧密；
步骤三出炉温度：在1500～1530℃；
步骤四球化处理：采用包内球化，底部堤坝内放入合适量的球化剂；
步骤五孕育处理：一半的孕育剂放置在球化剂的上面，并捣实，覆盖上钢板；
步骤六浇注：温度是1380～1400℃；
步骤七落砂：待8小时后，脱箱分离；
步骤八高中温退火：在900～980℃下保温，后随炉冷却至550～650℃后空冷。
进一步的技术方案，所述的炉料中保证铁水的含S量低，并且S采取工业纯碱进行包内脱S。
进一步的技术方案，所述的球化处理中使用的球化剂是稀土镁合金Fe-Mg，外形是颗粒状。
进一步的技术方案，所述的孕育处理中使用的孕育剂是Si-Ba合金，所述的Si-Ba合金的颗粒大小在3～8mm。
进一步的技术方案，所述的浇注的时间小于10min。
附图说明：
图1是本申请一种耐热球体的金相图。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，本申请中的一种耐热球体具有如下有益效果：
1、本申请提供的一种耐热球体的材质在成分设计及热处理中进行了改进，如添加Ni和少量的Mo合金，增加了材料的韧性与高温性，保证材料的抗热疲劳性能，防止了开裂倾向，提高了安全系数，延长了使用寿命，另通过热处理工艺，更进一步的提供材料的韧性。
1、本申请提供的一种耐热球体在工艺流程上严格控制S含量，所述的炉料中保证铁水的含S量低，并且S采取工业纯碱进行包内脱S，采用此法脱S就可以将铁水中的硫S含量降低到0.02％以下，球化良好。
3、本申请提供的一种耐热球体在工艺流程上的球化处理中使用的球化剂是稀土镁合金Fe-Mg，外形是颗粒状，不能呈片状，应该无渣且无其他碎片，整个球化过程中氧化或风化都是被禁止的，如此就可以保证铁水的球化良好。
4、本申请提供的一种耐热球体在工艺流程上的浇注的时间小于10min，是为了防止球化衰退。
5、本申请提供的一种耐热球体在工艺流程上的孕育处理中使用的孕育剂是Si-Ba合金，所述的Si-Ba合金的颗粒大小在3～8mm，保证了孕育反应良好。
6、本申请提供的一种耐热球体在工艺流程上采用独特的高中温退火处理，在性能上提高了耐热球体的抗拉强度和延伸率。
7、本申请提供的一种耐热球体在性能指标至少可以达到：抗拉强度大于540Mpa，屈服强度大于400Mpa，延伸率大于15％，硬度HS大于30，显微组织上保证球化率达到80％以上，球光体含量小于10％。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
一种耐热球体，所述的耐热球体的组分按照质量百分比如下：C 3.00％，Si1.8％，Mn 0.2％，Ni 2.0％，Mo 0.3％，P 0.07％，S 0.02％,余量是Fe，在组分中我们通过添加Ni和少量的Mo合金，增加了材料的韧性与高温性，保证材料的抗热疲劳性能，防止了开裂倾向，提高了安全系数，延长了使用寿命。
一种生产如权利要求1所述的耐热球体的工艺，包括以下步骤：
步骤一炉料：球墨生铁Q10，镍板，钼铁，废钢，炉料中保证铁水的含S量低，S采取工业纯碱进行包内脱S，采用此法脱S就可以将铁水中的硫S含量降低到0.02％，球化良好。
步骤二加料：将配料加入到中频炉内，充填紧密；
步骤三出炉：温度控制在1530℃；
步骤四球化处理：采用包内球化，底部堤坝内放入合适量的球化剂稀土，所述的稀土镁合金Fe-Mg的外形是颗粒状，保证不能呈片状，无渣且无其他碎片，在整个球化处理过程中氧化或风化都是被禁止的，如此就可以保证铁水的球化良好；
步骤五孕育处理：一半的孕育剂Si-Ba合金放置在球化剂镁合金Fe-Mg的上面，并捣实，覆盖上钢板，所述的Si-Ba合金的颗粒大小在3mm左右，保证孕育反应良好；
步骤六浇注：温度是1380℃，时间是9min，浇注的时间短是为了防止球化衰退；
步骤七落砂：待8小时后，脱箱分离；
步骤八高中温退火：在900℃下保温，后随炉冷却至550℃后空冷，采用高中温退火在性能上提高了耐热球体的抗拉强度和延伸率。
采用上述的组分比例和工艺流程可以保证生产出来的耐热球体抗拉强度为540Mpa，屈服强度为400Mpa，延伸率为15％，硬度HS为30，显微组织上保证球化率达到80％，球光体含量小于10％，完全到达了设计要求，也完全的满足了工况要求，并在安全性、使用的寿命上得到了提升，有30％的延长寿命。
实施例2
一种耐热球体，所述的耐热球体的组分按照质量百分比如下：C 4.20％，Si3.0％，Mn 1.2％，Ni 4.0％，Mo 1.0％，P 0.06％，S 0.01％,余量是Fe，在组分中我们通过添加Ni和少量的Mo合金，增加了材料的韧性与高温性，保证材料的抗热疲劳性能，防止了开裂倾向，提高了安全系数，延长了使用寿命。
一种生产如权利要求1所述的耐热球体的工艺，包括以下步骤：
步骤一炉料：球墨生铁Q10，镍板，钼铁，废钢，炉料中保证铁水的含S量低，S采取工业纯碱进行包内脱S，采用此法脱S就可以将铁水中的硫S含量降低到0.01％，球化良好；
步骤二加料：将配料加入到中频炉内，充填紧密；
步骤三出炉：温度控制在1500℃；
步骤四球化处理：采用包内球化，底部堤坝内放入合适量的球化剂稀土，所述的稀土镁合金Fe-Mg的外形是颗粒状，保证不能呈片状，无渣且无其他碎片，在整个球化处理过程中氧化或风化都是被禁止的，如此就可以保证铁水的球化良好；
步骤五孕育处理：一半的孕育剂Si-Ba合金放置在球化剂镁合金Fe-Mg的上面，并捣实，覆盖上钢板，所述的Si-Ba合金的颗粒大小在3mm左右，保证孕育反应良好；
步骤六浇注：温度是1400℃，时间是8min，浇注的时间短是为了防止球化衰退；
步骤七落砂：待8小时后，脱箱分离；
步骤八高中温退火：在980℃下保温，后随炉冷却至650℃后空冷，采用高中温退火在性能上提高了耐热球体的抗拉强度和延伸率。
采用上述的组分比例和工艺流程可以保证生产出来的耐热球体抗拉强度为565Mpa，屈服强度为410Mpa，延伸率为18％，硬度HS为30，显微组织上保证球化率达到80％，球光体含量小于10％，完全到达了设计要求，也完全的满足了工况要求，并在安全性、使用的寿命上得到了提升，有30％的延长寿命。
实施例3
一种耐热球体，所述的耐热球体的组分按照质量百分比如下：C 3.6％，Si2.6％，Mn 0.6％，Ni 3.5％，Mo 0.5％，P 0.03％，S 0.01％,余量是Fe，在组分中我们通过添加Ni和少量的Mo合金，增加了材料的韧性与高温性，保证材料的抗热疲劳性能，防止了开裂倾向，提高了安全系数，延长了使用寿命。
一种生产如权利要求1所述的耐热球体的工艺，包括以下步骤：
步骤一炉料：球墨生铁Q10，镍板，钼铁，废钢，炉料中保证铁水的含S量低，S采取工业纯碱进行包内脱S，采用此法脱S就可以将铁水中的硫S含量降低到0.01％，球化良好；
步骤二加料：将配料加入到中频炉内，充填紧密；
步骤三出炉：温度控制在1520℃；
步骤四球化处理：采用包内球化，底部堤坝内放入合适量的球化剂稀土，所述的稀土镁合金Fe-Mg的外形是颗粒状，保证不能呈片状，无渣且无其他碎片，在整个球化处理过程中氧化或风化都是被禁止的，如此就可以保证铁水的球化良好；
步骤五孕育处理：一半的孕育剂Si-Ba合金放置在球化剂镁合金Fe-Mg的上面，并捣实，覆盖上钢板，所述的Si-Ba合金的颗粒大小在3mm左右，保证孕育反应良好；
步骤六浇注：温度是1380℃，时间是9min，浇注的时间短是为了防止球化衰退；
步骤七落砂：待8小时后，脱箱分离；
步骤八高中温退火：在940℃下保温，后随炉冷却至600℃后空冷，采用高中温退火在性能上提高了耐热球体的抗拉强度和延伸率。
采用上述的组分比例和工艺流程可以保证生产出来的耐热球体在抗拉强度为677.7，屈服强度为550.25，延伸率为20.35％，硬度为37.1，显微组织上保证球化率达到80％，球光体含量小于10％，完全到达了设计要求，也完全的满足了工况要求，并在安全性、使用的寿命上得到了提升，有30％的延长寿命。
实施例4
一种耐热球体，所述的耐热球体的组分按照质量百分比如下：C 3.8％，Si2.0％，Mn 0.6％，Ni 2.5％，Mo 0.35％，P 0.04％，S 0.02％,余量是Fe，在组分中我们通过添加Ni和少量的Mo合金，增加了材料的韧性与高温性，保证材料的抗热疲劳性能，防止了开裂倾向，提高了安全系数，延长了使用寿命。
一种生产如权利要求1所述的耐热球体的工艺，包括以下步骤：
步骤一炉料：球墨生铁Q10，镍板，钼铁，废钢，炉料中保证铁水的含S量低，S采取工业纯碱进行包内脱S，采用此法脱S就可以将铁水中的硫S含量降低到0.02％，球化良好；
步骤二加料：将配料加入到中频炉内，充填紧密；
步骤三出炉：温度控制在1500℃；
步骤四球化处理：采用包内球化，底部堤坝内放入合适量的球化剂稀土，所述的稀土镁合金Fe-Mg的外形是颗粒状，保证不能呈片状，无渣且无其他碎片，在整个球化处理过程中氧化或风化都是被禁止的，如此就可以保证铁水的球化良好；
步骤五孕育处理：一半的孕育剂Si-Ba合金放置在球化剂镁合金Fe-Mg的上面，并捣实，覆盖上钢板，所述的Si-Ba合金的颗粒大小在3mm左右，保证孕育反应良好；
步骤六浇注：温度是1400℃，时间是8min，浇注的时间短是为了防止球化衰退；
步骤七落砂：待8小时后，脱箱分离；
步骤八高中温退火：在980℃下保温，后随炉冷却至650℃后空冷，采用高中温退火在性能上提高了耐热球体的抗拉强度和延伸率。
采用上述的组分比例和工艺流程可以保生产出来的耐热球体在抗拉强度为551.5Mpa，屈服强度为437.74Mpa，延伸率为19.8％，硬度为32HS，显微组织上保证球化率达到80％，球光体含量小于10％，完全到达了设计要求，也完全的满足了工况要求，并在安全性、使用的寿命上得到了提升，有30％的延长寿命。

Claims (2)

1.一种耐热球体的生产工艺，其特征在于，所述的耐热球体的组分按照质量百分比如下：C 3.50～3.80％，Si 1.8～2.8％，Mn 0.2～0.8％，Ni 2.5～3.5％，Mo 0.3～0.5％，P≤0.07％，S≤0.02％,余量是Fe；包括以下步骤：
步骤一炉料：球墨生铁Q10，镍板，钼铁，废钢；
步骤二加料：将配料加入到中频炉内，充填紧密；
步骤三出炉温度：在1500～1530℃；
步骤四球化处理：采用包内球化，底部堤坝内放入合适量的球化剂，所述的球化剂是稀土镁合金Fe-Mg，外形是颗粒状；
步骤五孕育处理：一半的孕育剂放置在球化剂的上面，并捣实，覆盖上钢板，所述的孕育剂是Si-Ba合金，所述的Si-Ba合金的颗粒大小在3～8mm；
步骤六浇注：温度是1380～1400℃，所述的浇注的时间小于10min；
步骤七落砂：待8小时后，脱箱分离；
步骤八高中温退火：在900～980℃下保温，后随炉冷却至550～650℃后空冷。
2.根据权利要求1所述的一种生产耐热球体的生产工艺，其特征在于，所述的炉料中保证铁水的含S量低，并且S采取工业纯碱进行包内脱S。
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