CN105349874A - 一种球墨铸铁的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种球墨铸铁的制备方法，属于铸铁冶炼技术领域，该制备方法包括将质量比为100:30:(58-62):(26-30):(10-14)的焦炭、石灰石、生铁、回炉钢和废钢熔炼为铁液；将球化剂制成粒径1-25μm的超微粉体，并用钢板包裹成直径均为5-15mm的第一球状球化剂和第二球状球化剂，在球化包放入第一层孕育剂，在第一层孕育剂上覆盖第一球状球化剂，在第一球状球化剂上覆盖生铁片Ⅰ，在生铁片Ⅰ上面覆盖第二层孕育剂，在第二孕育剂上面依次覆盖第二球状球化剂、生铁片Ⅱ和第三层孕育剂，浇入铁液进行球化和孕育处理；然后将铁液进行浇注，热处理，制得球墨铸铁成品。本发明操作方便，污染少，球化剂的吸收率高，球化效果好，制得的球墨铸铁强度高，韧性和尺寸稳定性好。

Description

一种球墨铸铁的制备方法

技术领域

本发明属于铸铁冶炼技术领域，涉及一种球墨铸铁的制备方法。

背景技术

球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，其综合性能接近于钢，基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。

为使铸铁中的白墨结晶成球状，在熔炼铁液时需加入球化剂。目前，在工业生产领域，主要的球化剂是Mg、稀土元素和Ca，Mg是球化能力最强的元素，也是应用最广泛的球化剂，但是因为Mg的沸点比铁液温度低得多，单独使用时会猛烈气化，导致Mg的吸收率低，而且生产不安全，恶化环境，RE在铸铁中反应动力学条件不佳，不易均匀分布，所以一般将Mg与RE结合使用，以弥补彼此的缺点。

球化处理的方法很多，如冲入法、盖包法、喂丝法、压力加镁法、转包法、镁焦炭法、型内球化法和密封流动法,前两种方法尤其是冲入法是迄今工业上应用最广泛的球化处理方法。球化处理时，一般是将球化剂装入到球化包底部的一侧，上面覆盖硅铁合金，稍加紧实，然后再覆盖无锈铁屑或草灰、苏打等覆盖剂。铁液温度过高时可盖铁(钢)板，处理时，尽可能地将铁液一次冲入球化包的另一侧，一般先注入铁液总量的2/3或3/4，等反应基本结束后，再补加余量铁液，同时进行随流孕育，然后将渣扒除。该方法球化剂表面覆盖的无锈铁屑或草灰、苏打等覆盖剂容易被熔化，覆盖的铁(钢)板块度大，彼此间有很大的缝隙，铁液透过铁(钢)板之间的缝隙很容易与球化剂反应的起爆时间短，球化剂吸收率低，镁的吸收率一般只有30％-50％。而且球化处理中镁光、烟尘污染较严重。为了减缓铁液和镁之间反应的激烈强度以及减少镁蒸汽的挥发速率，一般采用含镁量较低的合金球化剂，这样一定程度上降低了球化效率。

铁液进行浇注完成后，需辅以正确的热处理，才能保证铸铁的性能和使用寿命。传统工艺常采用盐浴等温淬火来获得强韧性和耐磨性能优良的贝氏体球铁，采用盐浴分级淬火来获得高强度和高耐磨性的马氏体球铁,采用盐浴淬火虽然工艺成熟,生产稳定性高，但生产设备一次性投资大,生产过程中能耗高。而且传统的等温淬火和分级淬火工艺因内部热应力、组织应力和相变应力的变化导致变形较大，难以压铸尺寸较为精准的铸件。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种球墨铸铁的制备方法，该制备方法操作方便，污染少，球化剂的吸收率高，球化效果好，制得的球墨铸铁强度高，韧性和尺寸稳定性好。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种球墨铸铁的制备方法，所述制备方法包括如下步骤，

熔炼：将质量比为100:30:(58-62):(26-30):(10-14)的焦炭、石灰石、生铁、回炉钢和废钢加入到熔炼炉中熔炼为铁液；

球化孕育处理：将球化剂制成粒径1-25μm的超微粉体，将超微粉体使用钢板包裹制成直径均为5-15mm的第一球状球化剂和第二球状球化剂，然后在球化包底一侧放入第一层孕育剂，第一层孕育剂上放置一层第一球状球化剂，在第一球状球化剂上覆盖一层生铁片Ⅰ，在生铁片上面覆盖第二层孕育剂，然后在第二层孕育剂上面依次覆盖一层第二球状球化剂、一层生铁片Ⅱ和第三层孕育剂，浇入铁液进行球化和孕育处理；

浇注：球化孕育处理后的铁液经检验合格后浇注成球墨铸铁半成品，若检验不合格，则及时进行调整，控制铁液中C的质量百分比为3.6-3.8％，Si的质量百分比为2.6-2.9％；

热处理：将球墨铸铁半成品放入到淬火炉中进行热处理，即可制得球墨铸铁成品。

本发明采用配伍合理的原料进行铁液的熔炼，可获得元素配比合理，结构较好的铸铁，所采用的原料焦炭、石灰石、生铁、回炉钢和废钢容易获得，并循环使用回炉钢，降低生产成本。在球化孕育处理时对传统冲入法进行了改进，将传统使用的块状球化剂制成超微粉体使用，试验表明，使用相同剂量的粉超微粉体球化剂，石墨的球化效果更好，石墨大部分呈球状分布，只有很少量呈团状，石墨球细小均匀，圆整度和分散性较同量块状球化剂有明显改善，球墨铸铁的力学性能也得到显著提高。但是由于球化剂本身密度较小，制成超微粉体后，反应中更容易上浮，并且粉体球化剂在铁液中更容易剧烈燃烧，为了让粉体球化剂能够在铁液中均匀吸收并减缓溶解速度，采用钢板对粉体球化剂进行包裹制成球状球化剂。作为优选，所述钢板选用冷轧低碳钢，因为冷轧低碳钢不会影响铁液的化学成分，也不会对球化处理过程中的球化效果造成影响。本发明在进行球化处理时，球化剂的使用量较块状球化剂有很大幅度的减少，可大幅节省生产成本，并且因本发明的球化剂具有超微粉体的特性，较大提高了球化剂的吸收，减少了球化剂中镁的烧损，同时也大大减少了球化处理中的闪光和烟雾，显著改善环境，保障操作工人的身体健康。

为了进一步提高球化和孕育效果，本发明改进了球化剂和孕育剂的放置方法，孕育剂和球化剂采用叠放的方式，从下到上形成孕育剂-球化剂-孕育剂-球化剂-孕育剂的形式，使球化和孕育处理基本上同时进行，提高了处理效果，最底层放置一层孕育剂，使得球化完成后仍然在进行孕育处理，减缓了球化衰退，并且球化剂和孕育剂一次性放入，操作方便。本发明在第一球状球化剂上和第二球状球化剂上覆盖有一层生铁片，因为铁液熔化生铁片和需要一定的时间，所以延长了球化剂的起爆时间，使铁液的液面得以上升，球化剂和孕育剂上浮的路径延长，在上浮过程中反应的时间较长，从而提高球化剂的吸收率。由于生铁片的延缓作用，铁液也可一次性浇入球化包，操作更加方便简单，避免了传统冲入法对于工人的操作技能要求高，如果出铁温度高或者铁液直接冲在球化剂上，很容易造成球化不良的缺点，另外取消了灰铁铁屑的覆盖，由于覆盖所用灰铁转屑往往含锰、磷、硫及其它微量元素较高，可导致球化衰退和性能不稳定，铁液浇注时最好从球化包远离球化孕育剂的一侧浇入，避免球化孕育剂短时间内过多释放。

作为优选，所述球化剂包括以下质量百分比的组分：42-44％Si，7.5-8％Mg，0.1-0.3％RE，10-15％纳米SiC，其余为Fe及不可避免的微量元素。孕育剂选用硅铁合金。本发明根据上述铸铁原料选用配比合理高效的球化元素制成复配球化剂，球化剂中Mg含量较高，可有效去除铁液中的氧、硫元素，辅以稀土元素和高含量的Si，可缓解Mg过于激烈的反应，Si有利于孕育。由于本发明采用上述特殊的球化处理方法，可以减缓反应的剧烈程度，因此可选用较低配比的稀土含量，有利于降低成本。本发明在球化剂中添加了纳米SiC，能有效增加球化效果，并增加球墨铸铁的韧性和磨损性能。原因在于SiC纳米粉体属于硬质点，其稳定性好，熔点较高。当含有SiC纳米粉体的球化剂加入到铁液中时，其中的SiC粉体作为外来异质形核，增加了石墨核心，促进了石墨的细化，起到了孕育作用，缩短了石墨球在液态的自由生长时间，减少了液态下畸变的可能，提高了圆整度，孕育处理使核心增多，减少了干扰元素的偏析，从而明显改善了石墨球的形态、分布和大小。所以，随着含有SiC纳米粉体的球化剂的加入，石墨球的尺寸变小，圆整度变好，球铁金相组织中的铁素体含量增加，珠光体含量减小，铸铁的强度、塑性、韧性和磨损性能也随之提高，尤其是韧性和磨损性能。

作为优选，所述纳米SiC的粒径为15-25nm。该粒径范围内的纳米SiC作为外来异质形核能较好地分散在铁液中，对石墨有较好的吸附性能，有效促进球状石墨的形成。

作为优选，第一球状球化剂中包裹超微粉体的钢板的厚度为5-8mm，第二球状球化剂中包裹超微粉体的钢板的厚度为2-5mm。

第一球状球化剂和第二球状球化剂外部包裹的冷轧低碳钢板的厚度均不一。这样设置可以使得球化处理时，球化剂分别在不同的液面高度与铁液发生反应，保证球化处理时每一层球化剂都能被均匀吸收。铁液注入到球化包内，第二层覆盖剂熔化后，第二球状球化剂中包裹超微粉体的钢板较薄，上升到较低液面即会熔化，首先与较低液面铁液接触并反应，随着铁液的继续注入，第一层覆盖剂也开始熔化，此时铁液液面已经上升到了较高的位置，由于第一球状球化剂中包裹超微粉体的冷轧低碳钢板的厚度较厚，上浮到较高的液面外部包裹的钢板才会熔化，第一层球化剂接触铁液开始反应。

作为优选，所述第一球状球化剂占铁液质量的0.9-1.2％，第二球状球化剂占铁液质量的0.5-0.8％。球化处理时，第二层球化剂首先对刚倒入球化包的铁液进行球化处理，使这部分铁液得到球化，待铁液全部倒入球化包内时，第一层球化剂上方的覆盖剂基本熔化完，第一层球化剂对倒入球化包的全部铁液进行球化，两层球化剂互相配合，可使铁液得到最大限度的球化效果。

作为优选，所述第一层孕育剂占铁液质量的0.1-0.2％，第二层孕育剂占铁液质量的0.3-0.5％，第三层孕育剂占铁液质量的0.2-0.3％。孕育处理时，先用0.2-0.3％的孕育剂对铁液进行初步孕育，建立起一部分结晶核心，待球化剂对铁液进行球化处理时，第二层孕育剂进行主要的孕育作用，建立起更多的结晶中心，并起脱氢、脱硫和脱氧作用，辅助球化剂进行球化作用，最后一层少量的孕育剂可在球化的最后阶段防止球化衰退。

作为优选，所述生铁片Ⅰ的厚度为9-12mm，生铁片Ⅱ的厚度为5-8mm。本发明在球化剂层均覆盖有一层生铁片，进行球化处理时能够吸收一部分热量才能熔化，从而降低了与球化剂接触的铁液的温度，减少了球化剂的烧损。生铁片Ⅱ的厚度大于生铁片Ⅰ的厚度，生铁片Ⅱ熔化的时间要长于生铁片Ⅰ熔化的时间，这就给了第二层球化剂充分反应的时间，并延长了第二层球化剂的起爆时间，在生铁片Ⅱ熔化的时间内，铁液的液面也在一直上升，生铁片Ⅱ熔化后，第二层球化剂开始与铁液发生反应，由于铁液的液面已经上升到较高的位置，第二层球化剂在铁液中的上浮距离增长，反应时间也较长，球化剂得到充分吸收。

作为优选，所述热处理为将球墨铸铁半成品加入淬火炉中加热到730-760℃，保温，继续加热到870-940℃，保温，然后降温到600-650℃，保温，再降温到250-320℃，保温，最后空冷制得球墨铸铁成品。

本发明的热处理方法采用缓慢升温和降温的分级淬火方法，分别在730-760℃、870-940℃、600-650℃和250-320℃进行保温，在730-760℃进行预热，在该温度区域内，铸铁部分奥氏体化，在此温度范围内保温处理一段时间，使铸铁可以奥氏体化的部分充分奥氏体化，然后升温至870-940℃，保温一段时间，使铸铁全部充分奥氏体化，在降温到贝氏体转变温度区域之前600-650℃进行预冷，该温度区域为过冷奥氏体稳定区，停留时不发生奥氏体分解，随后降温250-320℃区域进行保温，奥氏体转化为贝氏体，分段处理可以使铸铁晶体缓慢有步骤地进行转变，从而有效防止热处理过程中热应力、组织应力和相变应力的改变引起的变形，并且进行预冷和预热后，随后的处理便可以减少处理时间，有利于减少能量消耗。

作为优选，所述热处理为将球墨铸铁半成品加入淬火炉中以8-12℃/min的速度加热到740-760℃，保温20-30min，继续以8-12℃/min的速度加热到900-940℃，保温30-50min，然后以8-10℃/min的速度降温到600-630℃，保温10-20min，再以8-10℃/min的速度降温到270-300℃，保温30-50min，最后空冷制得球墨铸铁。缓慢的升温和降温过程可尽量较小应力变化引起的变形。

采用本发明方法制备的球磨铸铁经检测分析包括以下百分比质量的组分：3.6-3.8％C，2.6-2.9％Si，0.05-0.09％Mg，0.02-0.04％RE，0.08-0.13％Ti，0.02-0.04P，0.01-0.03％S，其余为Fe和不可避免的组分。组分配比合理，通过对熔炼铁液组分的随时监测和对原料、添加物料的调节控制铁液的各组分含量和比例，所得球墨铸铁性能优良。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

在原料方面，本发明选用配伍合理且易得的原料进行熔炼，获得的产品各元素搭配配比合理，结构较好；

在铁液的球化和孕育方面，使用粉状球化剂并在其中添加纳米SiC代替传统的块状球化剂，而且改进了球化孕育方法，球化剂和孕育剂可一次性加入到球化包内，简化了球化孕育处理工序，提高了球化效率，球化反应动力学条件好，反应较平稳，减少了球化剂的使用量，降低了铸造成本，改善了球化效果和球化现场的环境；

在热处理方面，采用缓慢升温和降温的分级淬火方法代替传统的热处理工艺，可有效防止热处理过程中热应力、组织应力和相变应力的改变引起的变形，并且减少能量消耗。

基于上述改进，球墨铸铁的强度、韧性和尺寸稳定性得到显著提高，使用本发明制备出的球墨铸铁可应用到较高要求的场合。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

将质量比为100:30:58:26:10的焦炭、石灰石、生铁、回炉钢和废钢加入到熔炼炉中熔炼为铁液；

采用粉碎机和球磨机将球化剂进行粉碎细化成粒径1-25μm的超微粉体，并使用冷轧低碳钢板包裹制成直径均为5-15mm的第一球状球化剂和第二球状球化剂，然后在容量为1t铁液的球化包底一侧放入占铁液质量0.1％的第一层孕育剂，第一层孕育剂上放置占铁液质量0.9％的一层第一球状球化剂，在第一球状球化剂上覆盖一层厚为9mm的生铁片Ⅰ，在生铁片Ⅰ上面覆盖占铁液质量0.3％的第二层孕育剂，然后在第二孕育剂上面依次覆盖占铁液质量0.5％的一层第二球状球化剂、一层厚为5mm的生铁片Ⅱ和占铁液质量0.2％的第三层孕育剂，从球化包远离球化孕育剂的一侧浇入铁液进行球化和孕育处理；

球化孕育处理后的铁液经检验合格后浇注成球墨铸铁半成品，若检验不合格，则及时进行调整，控制铁液中C的质量百分比为3.6-3.8％，Si的质量百分比为2.6-2.9％；

将球墨铸铁半成品加入淬火炉中以8℃/min的速度加热到730℃，保温20min，继续以8℃/min的速度加热到870℃，保温30min，然后以8℃/min的速度降温到600℃，保温10min，再以8℃/min的速度降温到250℃，保温30min，最后空冷即可制得球墨铸铁成品。

其中，球化剂包括以下质量百分比的组分：42％Si，7.5％Mg，1％RE，10％纳米SiC，其余为Fe及不可避免的微量元素，纳米SiC的粒径为15-25nm。第一球状球化剂中包裹超微粉体的冷轧低碳钢板的厚度不一，其厚度范围为5-8mm，第二球状球化剂中包裹超微粉体的冷轧低碳钢板的厚度不一，其厚度范围为2-5mm。

实施例2

将质量比为100:30:59:27:11的焦炭、石灰石、生铁、回炉钢和废钢加入到熔炼炉中熔炼为铁液；

采用粉碎机和球磨机将球化剂进行粉碎细化成粒径3-20μm的超微粉体，并使用冷轧低碳钢板包裹制成直径均为5-13mm的第一球状球化剂和第二球状球化剂，然后在容量为1t铁液的球化包底一侧放入占铁液质量0.15％的第一层孕育剂，第一层孕育剂上放置占铁液质量1.0％的一层第一球状球化剂，在第一球状球化剂上覆盖一层厚为10mm的生铁片Ⅰ，在生铁片Ⅰ上面覆盖占铁液质量0.35％的第二层孕育剂，然后在第二孕育剂上面依次覆盖一层占铁液质量0.6％的第二球状球化剂、一层厚为6mm的生铁片Ⅱ和占铁液质量0.25％的第三层孕育剂，从球化包远离球化孕育剂的一侧浇入铁液进行球化和孕育处理；

球化孕育处理后经检验合格后浇注成球墨铸铁半成品，若检验不合格，则及时进行调整，控制铁液中C的质量百分比为3.6-3.8％，Si的质量百分比为2.6-2.9％；

将球墨铸铁半成品加入淬火炉中以9℃/min的速度加热到740℃，保温25min，继续以9℃/min的速度加热到890℃，保温35min，然后以9℃/min的速度降温到610℃，保温15min，再以9℃/min的速度降温到270℃，保温35min，最后空冷即可制得球墨铸铁成品。

其中，球化剂包括以下质量百分比的组分：43％Si，7.6％Mg，2％RE，11％纳米SiC，其余为Fe及不可避免的微量元素，纳米SiC的粒径为15-20nm。第一球状球化剂中包裹超微粉体的冷轧低碳钢板的厚度不一，其厚度范围为5-8mm，第二球状球化剂中包裹超微粉体的冷轧低碳钢板的厚度不一，其厚度范围为2-5mm。

实施例3

将质量比为100:30:60:28:12的焦炭、石灰石、生铁、回炉钢和废钢加入到熔炼炉中熔炼为铁液；

采用粉碎机和球磨机将球化剂进行粉碎细化成粒径5-15μm的超微粉体，并使用冷轧低碳钢板包裹制成直径均为6-11mm的第一球状球化剂和第二球状球化剂，然后在容量为1t铁液的球化包底一侧放入占铁液质量0.2％的第一层孕育剂，第一层孕育剂上放置一层占铁液质量1.1％的第一球状球化剂，在第一球状球化剂上覆盖一层厚为11mm的生铁片Ⅰ，在生铁片Ⅰ上面覆盖占铁液质量0.4％的第二层孕育剂，然后在第二孕育剂上面依次覆盖一层占铁液质量0.7％的第二球状球化剂、一层厚为7mm的生铁片Ⅱ和占铁液质量0.3％的第三层孕育剂，从球化包远离球化孕育剂的一侧浇入铁液进行球化和孕育处理；

球化孕育处理后经检验合格后浇注成球墨铸铁半成品，若检验不合格，则及时进行调整，控制铁液中C的质量百分比为3.6-3.8％，Si的质量百分比为2.6-2.9％；

将球墨铸铁半成品加入淬火炉中以10℃/min的速度加热到750℃，保温30min，继续以10℃/min的速度加热到910℃，保温40min，然后以10℃/min的速度降温到620℃，保温20min，再以10℃/min的速度降温到270℃，保温40min，最后空冷即可制得球墨铸铁成品。

其中，球化剂包括以下质量百分比的组分：44％Si，7.8％Mg，3％RE，12％纳米SiC，其余为Fe及不可避免的微量元素，纳米SiC的粒径为10-20nm。第一球状球化剂中包裹超微粉体的冷轧低碳钢板的厚度不一，其厚度范围为5-8mm，第二球状球化剂中包裹超微粉体的冷轧低碳钢板的厚度不一，其厚度范围为2-6mm。

实施例4

将质量比为100:30:61:29:13的焦炭、石灰石、生铁、回炉钢和废钢加入到熔炼炉中熔炼为铁液；

采用粉碎机和球磨机将球化剂进行粉碎细化成粒径5-10μm的超微粉体，并使用冷轧低碳钢板包裹制成直径均为7-10mm的第一球状球化剂和第二球状球化剂，然后在容量为1t铁液的球化包底一侧放入占铁液质量0.1％的第一层孕育剂，第一层孕育剂上放置一层占铁液质量1.2％的第一球状球化剂，在第一球状球化剂上覆盖一层厚为12mm生铁片Ⅰ，在生铁片Ⅰ上面覆盖占铁液质量0.45％的第二层孕育剂，然后在第二孕育剂上面依次覆盖一层占铁液质量0.8％的第二球状球化剂、一层厚为8mm的生铁片Ⅱ和占铁液质量0.25％的第三层孕育剂，从球化包远离球化孕育剂的一侧浇入铁液进行球化和孕育处理；

球化孕育处理后的铁液经检验合格后浇注成球墨铸铁半成品，若检验不合格，则及时进行调整，控制铁液中C的质量百分比为3.6-3.8％，Si的质量百分比为2.6-2.9％；

将球墨铸铁半成品加入淬火炉中以11℃/min的速度加热到760℃，保温25min，继续以11℃/min的速度加热到930℃，保温45min，然后以9℃/min的速度降温到630℃，保温15min，再以9℃/min的速度降温到300℃，保温45min，最后空冷即可制得球墨铸铁成品。

其中，球化剂包括以下质量百分比的组分：43％Si，7.9％Mg，2％RE，13％纳米SiC，其余为Fe及不可避免的微量元素，纳米SiC的粒径为10-20nm。第一球状球化剂中包裹超微粉体的冷轧低碳钢板的厚度不一，其厚度范围为5-8mm，第二球状球化剂中包裹超微粉体的冷轧低碳钢板的厚度不一，其厚度范围为2-5mm。

实施例5

将质量比为100:30:62:30:14的焦炭、石灰石、生铁、回炉钢和废钢加入到熔炼炉中熔炼为铁液；

采用粉碎机和球磨机将球化剂进行粉碎细化成粒径5-10μm的超微粉体，并使用冷轧低碳钢板包裹制成直径均为8-10mm的第一球状球化剂和第二球状球化剂，然后在容量为1t铁液的球化包底一侧放入占铁液质量0.15％的第一层孕育剂，第一层孕育剂上放置一层占铁液质量1.1％的第一球状球化剂，在第一球状球化剂上覆盖一层厚为11mm的生铁片Ⅰ，在生铁片Ⅰ上面覆盖占铁液质量0.5％的第二层孕育剂，然后在第二孕育剂上面依次覆盖一层占铁液质量0.8％的第二球状球化剂、一层厚为6mm的生铁片Ⅱ和占铁液质量0.3％的第三层孕育剂，从球化包远离球化孕育剂的一侧浇入铁液进行球化和孕育处理；

球化孕育处理后的铁液经检验合格后浇注成球墨铸铁半成品，若检验不合格，则及时进行调整，控制铁液中C的质量百分比为3.6-3.8％，Si的质量百分比为2.6-2.9％；

将球墨铸铁半成品加入淬火炉中以12℃/min的速度加热到750℃，保温30min，继续以12℃/min的速度加热到940℃，保温50min，然后以10℃/min的速度降温到650℃，保温20min，再以10℃/min的速度降温到320℃，保温50min，最后空冷即可制得球墨铸铁成品。

其中，球化剂包括以下质量百分比的组分：42-43％Si，8％Mg，3％RE，15％纳米SiC，其余为Fe及不可避免的微量元素，纳米SiC的粒径为10-20nm。球状球化剂外部包裹的冷轧低碳钢板的厚度为2-8mm中的多个值。第一球状球化剂中包裹超微粉体的冷轧低碳钢板的厚度不一，其厚度范围为5-8mm，第二球状球化剂中包裹超微粉体的冷轧低碳钢板的厚度不一，其厚度范围为2-6mm。

对比例1

将焦炭、石灰石、生铁、回炉钢和废钢按一定比例加入到熔炼炉中熔炼为铁液；在容量为1t铁液的球化包底一侧放入普通的块状稀土镁合金球化剂，使用普通的球化和孕育处理方法进行进行球化和孕育处理；球化孕育处理后的铁液经检验合格后浇注为球墨铸铁半成品，若检验不合格，则及时进行调整，控制铁液中C的质量百分比为3.5-3.9％，Si的质量百分比为1.8-2.9％；使用普通的热处理方式对球墨铸铁半成品进行热处理，最后空冷制得球墨铸铁。

对比例2

将焦炭、石灰石、生铁、回炉钢和废钢按一定比例加入到熔炼炉中熔炼为铁液；

采用粉碎机和球磨机将球化剂进行粉碎细化成粒径1-25μm的超微粉体，并使用冷轧低碳钢板包裹制成直径均为5-15mm的第一球状球化剂和第二球状球化剂，然后在容量为1t铁液的球化包底一侧放入占铁液质量0.1-0.2％的第一层孕育剂，第一层孕育剂上放置一层占铁液质量0.9-1.2％的第一球状球化剂，在第一球状球化剂上覆盖一层生铁片Ⅰ，在生铁片Ⅰ上面覆盖占铁液质量0.3-0.5％的第二层孕育剂，然后在第二孕育剂上面依次覆盖一层占铁液质量0.5-0.8％的第二球状球化剂、一层生铁片Ⅱ和占铁液质量0.2-0.3％的第三层孕育剂，从球化包远离球化孕育剂的一侧浇入铁液进行球化和孕育处理；

球化孕育处理后的铁液经检验合格后浇注成球墨铸铁半成品，若检验不合格，则及时进行调整，控制铁液中C的质量百分比为3.6-3.8％，Si的质量百分比为2.6-2.9％；

使用普通的热处理方式对球墨铸铁半成品进行热处理。

其中，球化剂包括以下质量百分比的组分：42-44％Si，7.5-8％Mg，1-3％RE，10-15％纳米SiC，其余为Fe及不可避免的微量元素，纳米SiC的粒径为15-25nm。球状球化剂外部包裹的冷轧低碳钢板的厚度为2-8mm中的多个值。所述第一球状球化剂中包裹超微粉体的冷轧低碳钢板的厚度不一，其厚度范围为5-8mm，第二球状球化剂中包裹超微粉体的冷轧低碳钢板的厚度不一，其厚度范围为2-6mm。

对比例3

将焦炭、石灰石、生铁、回炉钢和废钢按一定比例加入到熔炼炉中熔炼为铁液；在容量为1t铁液的球化包底一侧放入普通的块状稀土镁合金球化剂，使用普通的球化和孕育处理方法进行进行球化和孕育处理；球化孕育处理后的铁液经检验合格后浇注为球墨铸铁半成品，若检验不合格，则及时进行调整，控制铁液中C的质量百分比为3.5-3.9％，Si的质量百分比为1.8-2.9％；

将球墨铸铁半成品加入淬火炉中以8-12℃/min的速度加热到730-760℃，保温20-30min，继续以8-12℃/min的速度加热到870-940℃，保温30-50min，然后以8-10℃/min的速度降温到600-650℃，保温10-20min，再以8-10℃/min的速度降温到250-320℃，保温30-50min，最后空冷制得球墨铸铁。

将本发明实施例1-5中的球墨铸铁与对比例1-3中的球墨铸铁的性能进行比较，比较结果如表1所示。

表1：实施例1-5中的球墨铸铁与对比例1-3中的球墨铸铁性能的比较

综上所述，使用本发明的方法制备的球墨铸铁的各项力学性能与使用普通方法制备的球墨铸铁的力学性能有显著的改善，在铸造过程中，本发明制备的球墨铸铁热处理后变形很小，尺寸稳定性较好，而使用普通方法制备的球墨铸铁的变形较明显。另外，在球墨铸铁的熔炼和铸造过程中，使用本发明制备方法，污染少，球化剂的烧损很少，现场环境好，工人的工作环境有较大的改善。采用本发明方法制备的球磨铸铁经检测分析包括以下百分比质量的组分：3.6-3.8％C，2.6-2.9％Si，0.05-0.09％Mg，0.02-0.04％RE，0.08-0.13％Ti，0.02-0.04P，0.01-0.03％S，其余为Fe和不可避免的组分。组分配比合理，通过对熔炼铁液组分的随时监测和对原料、添加物料的调节控制铁液的各组分含量和比例，所得球墨铸铁性能优良。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤，

熔炼：将质量比为100:30:(58-62):(26-30):(10-14)的焦炭、石灰石、生铁、回炉钢和废钢加入到熔炼炉中熔炼为铁液；

球化孕育处理：先将球化剂制成粒径1-25μm的超微粉体，再将超微粉体用钢板包裹成直径均为5-15mm的第一球状球化剂和第二球状球化剂，然后在球化包底部的一侧放入第一层孕育剂，在第一层孕育剂上覆盖一层第一球状球化剂，在第一球状球化剂上覆盖一层生铁片Ⅰ，在生铁片Ⅰ上面覆盖第二层孕育剂，在第二孕育剂上面依次覆盖一层第二球状球化剂、一层生铁片Ⅱ和第三层孕育剂，浇入铁液进行球化和孕育处理；

浇注：球化孕育处理后的铁液浇注成球墨铸铁半成品；

热处理：将球墨铸铁半成品放入到淬火炉中进行热处理，即可制得球墨铸铁成品。

2.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述球化剂包括以下质量百分比的组分：42-44％Si，7.5-8％Mg，1-3％Re，10-15％纳米SiC，其余为Fe及不可避免的微量元素。

3.根据权利要求2所述的一种球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述纳米SiC的粒径为15-25nm。

4.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述第一球状球化剂中包裹超微粉体的钢板的厚度为5-8mm，第二球状球化剂中包裹超微粉体的钢板的厚度为2-5mm。

5.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述第一球状球化剂占铁液质量的0.9-1.2％，第二球状球化剂占铁液质量的0.5-0.8％。

6.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述第一层孕育剂占铁液质量的0.1-0.2％，第二层孕育剂占铁液质量的0.3-0.5％，第三层孕育剂占铁液质量的0.2-0.3％。

7.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述生铁片Ⅰ的厚度为9-12mm，生铁片Ⅱ的厚度为5-8mm。

8.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述热处理为将球墨铸铁半成品加入淬火炉中加热到730-760℃，保温20-30min，继续加热到870-940℃，保温30-50min，然后降温到600-650℃，保温600-650，再降温到250-320℃，保温10-20min，最后空冷制得球墨铸铁。