CN105349878B - 一种含锑球墨铸铁及其生产方法 - Google Patents

一种含锑球墨铸铁及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供一种含锑球墨铸铁及其生产方法，其化学成分质量百分比为：C 3.60‑3.90%，Si 2.4‑2.8%，Mn 0.20‑0.50%，P≤0.10%，S≤0.03%，Mg 0.030‑0.060%，RE 0.020‑0.040%，Sb 0.012‑0.039%，余量为Fe及不可避免的少量杂质。本发明的制备方法采用选用Q10或Q12生铁，低S、P碳素废钢及球铁回炉料，在中频炉或工频炉内熔炼铁水，采用冲入法进行球化处理后进行孕育处理、浇铸。本发明采用的金属锑呈颗粒状，球化反应后补加铁水时加入包中。生产较高强度、塑性和韧性的球墨铸铁。使生产成本得到显著降低，产效率高。研制的高强韧球墨铸铁抗拉强度大于600MPa，伸长率大于3%，性能指标满足QT600‑3牌号,可用于综合力学性能要求高的汽车、拖拉机等零部件。

Description

一种含锑球墨铸铁及其生产方法
技术领域
本发明属于球墨铸铁铸造领域，具体涉及一种含锑球墨铸铁及其生产方法。
背景技术
球墨铸铁强度高、韧塑性、耐磨性和切削加工性能好等优良的综合性能，同时比钢制造成本低，在很多领域中得到了广泛应用。QT600-3牌号球墨铸铁具有较高的强度和一定的伸长率，在汽车、工程机械、冶金和输水、输气等管网中得到大量应用。除了进行适当的球化处理和孕育处理外，生产QT600-3球墨铸铁时，通常采用0.5%左右的铜或0.1-0.3%铬或0.06～0.08%Sn或增加锰量至0.8%左右（添加铜或铬或锡时，锰的加入量通常低于0.6%）。在球墨铸铁中，锑早期通常作为一种限制元素，认为超过0.01%时会干扰石墨球化。近年来，在球铁中的研究和应用逐渐增多，微量锑对石墨无影响，但可显著增加球铁的珠光体含量。有资料认为其促进珠光体形成能力约为锡的10倍，铜的20倍甚至100倍，因此采用锑微量合金化对于降低球铁生产成本有较好的推广前景。锑的加入方式有炉内、包内（以复合球化剂、复合孕育剂及金属锑以颗粒状形式覆盖在球化剂上后压包）或锑粉随流等加入方式。但是，球铁中锑的适宜加入量看法不统一。如：中国专利“Sb元素在高强度球墨铸铁瓦盖中的应用”（专利号CN102688993A）报道的Sb加入量为0.005%～0.015%；中国专利“一种球墨铸铁的生产方法”（专利号CN103361537A）报道的Sb加入量为0.003%～0.008%；还有一些文献报道了铜锑配合生产高强度球墨铸铁曲轴，Sb加入量在0.02%以内，Sb加入量超过0.02%以后，显著降低球墨铸铁的伸长率。
发明内容
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种含锑球墨铸铁，其组分质量百分比为：C 3.60-3.90%，Si 2.4-2.8%，Mn 0.20-0.50%，P≤0.10%，S≤0.03%，Mg 0.030-0.060%，RE 0.020-0.040%，Sb 0.012-0.039%，余量为Fe及不可避免的少量杂质。
一种含锑球墨铸铁的生产方法，包括如下步骤：
a、选用Q10或Q12生铁，低S、P碳素废钢及球铁回炉料，在中频炉或工频炉内熔炼铁水，出炉温度控制在1500-1550℃；
b、采用冲入法进行球化处理；
c、铁水球化处理反应平稳后，补加剩余铁水前，将颗粒状的锑加入球化处理包内，同时在球化处理包内包内进行一次孕育处理；
d、孕育处理后，浇注时采用粒度为0.5-1.5mm、加入量为0.1%的75SiFe孕育剂进行随流孕育；生产线浇注铸件的同时浇注基尔试块。
有益效果：
1、本发明采用0.012-0.039%的微量锑代替0.50%左右铜或0.1-0.3%Cr或0.06～0.08%Sn或0.8%Mn左右（本发明同时添加0.20-0.50Mn，少加Mn0.4%左右）金属锑呈颗粒状，球化反应后补加铁水时加入包中。生产较高强度、塑性和韧性的球墨铸铁。
2、使用本发明的生产方法，生产成本得到显著降低，生产效率高，研制的高强韧球墨铸铁抗拉强度大于600MPa，伸长率大于3%，性能指标满足QT600-3牌号, 可用于综合力学性能要求高的汽车、拖拉机等零部件。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步阐述本发明。
实施例1
一种含锑球墨铸铁的生产方法，包括如下步骤：
按照以下质量百分比配制铁水化学成分为例：
3.79% C，2.48%Si，0.50% Mn，0.058 %P，0.023 %S，0.054 %Mg，0.031%RE，0.012%Sb。
a、按上述设计的铁水化学成分质量百分比，将称量好的Q10或Q12生铁、碳素废钢、球铁回炉料、锰铁等原材料加入中频感应电炉或工频炉内熔炼铁水，出炉温度控制在1500-1550℃。
b、采用冲入法进行球化处理。
c、球化处理反应平稳后，补加剩余铁水前，将颗粒状的金属锑加入包内，同时在包内进行一次孕育处理。
d、浇注时采用粒度为0.5-1.5mm、加入量为0.1%的75SiFe孕育剂进行随流孕育，生产线浇注铸件的同时浇注基尔试块，首箱浇注温度为1380℃。
熔炼得到的球墨铸铁经检测，石墨球化级别2-3级，基体组织为45%铁素体+55%珠光体，抗拉强度631.8MPa，伸长率7.0%，硬度210HBS。
实施例2
一种含锑球墨铸铁的生产方法，包括如下步骤：
按以下质量百分比配制铁水化学成分为例：3.75%C，2.45%Si，0.27%Mn，0.035% P，0.021%S，0.036%Mg，0.027%RE，0.018%Sb。
a、将称量好的Q10或Q12生铁、碳素废钢、球铁回炉料、锰铁等加入中频感应电炉或工频炉内熔炼铁水，出炉温度控制在1500-1550℃；
b、采用冲入法进行球化处理。
c、球化处理反应平稳后，补加剩余铁水前，将颗粒状的金属锑加入包内，同时在包内进行一次孕育处理。
d、浇注时采用粒度为0.5-1.5mm、加入量为0.1%的75SiFe孕育剂进行随流孕育，生产线浇注铸件的同时浇注基尔试块，首箱浇注温度为1370℃。
熔炼得到的球墨铸铁经检测，石墨球化级别2级，基体组织为35%铁素体+65%珠光体，抗拉强度638.8MPa，伸长率5.5%，硬度222HBS。
实施例3
一种含锑球墨铸铁的生产方法，包括如下步骤：
按以下质量百分比配制铁水化学成分为例：3.74%C，2.45%Si，0.35%Mn，0.045%P，0.018%S，0.054%Mg，0.021%RE，0.026%Sb。
a、将称量好的Q10或Q12生铁、碳素废钢、球铁回炉料、锰铁等加入中频感应电炉或工频炉内熔炼铁水，出炉温度控制在1500-1550℃；
b、采用冲入法进行球化处理。
c、球化处理反应平稳后，补加剩余铁水前，将颗粒状的金属锑加入包内，同时在包内进行一次孕育处理。
D、浇注时采用粒度为0.5-1.5mm、加入量为0.1%的75SiFe孕育剂进行随流孕育，生产线浇注铸件的同时浇注基尔试块，首箱浇注温度为1385℃。
熔炼得到的球墨铸铁经检测，石墨球化级别2级，基体组织为25%铁素体+75%珠光体，抗拉强度637.1MPa，伸长率4.0%，硬度229HBS。
实施例4
一种含锑球墨铸铁的生产方法，包括如下步骤：
按以下质量百分比配制铁水化学成分为例：
3.72%C，2.48%Si，0.27%Mn，0.038%P，0.023%S，0.041%Mg，0.021%RE，0.032%Sb。
a、将称量好的Q10或Q12生铁、碳素废钢、球铁回炉料、锰铁等加入中频感应电炉或工频炉内熔炼铁水，出炉温度控制在1500-1550℃；
b、采用冲入法进行球化处理。
c、球化处理反应平稳后，补加剩余铁水前，将颗粒状的金属锑加入包内，同时在包内进行一次孕育处理。
d、浇注时采用粒度为0.5-1.5mm、加入量为0.1%的75SiFe孕育剂进行随流孕育，生产线浇注铸件的同时浇注基尔试块，首箱浇注温度为1382℃。
熔炼得到的球墨铸铁经检测，石墨球化级别2-3级，基体组织为25%铁素体+75%珠光体，抗拉强度621.3MPa，伸长率4.8%，硬度227HBS。
实施例5
一种含锑球墨铸铁的生产方法，包括如下步骤：
按以下质量百分比配制铁水化学成分为例：
3.72%C，2.46%Si，0.38%Mn，0.048%P，0.020%S，0.049%Mg，0.022%RE，0.039%Sb。
a、将称量好的Q10或Q12生铁、碳素废钢、球铁回炉料、锰铁等加入中频感应电炉或工频炉内熔炼铁水，出炉温度控制在1500-1550℃。
b、采用冲入法进行球化处理。
c、球化处理反应平稳后，补加剩余铁水前，将颗粒状的金属锑加入包内，同时在包内进行一次孕育处理。
d、浇注时采用粒度为0.5-1.5mm、加入量为0.1%的75SiFe孕育剂进行随流孕育，生产线浇注铸件的同时浇注基尔试块，首箱浇注温度为1375℃。
熔炼得到的球墨铸铁经检测，石墨球化级别2级，基体组织为20%铁素体+80%珠光体，抗拉强度609.0MPa，伸长率3.6%，硬度231HBS。
申请人在大量试验及生产过程中发现，锑的最佳加入量为0.012-0.030%附近范围（如上述实施例1～3），不仅可以得到较优异的力学性能，金属锑的用量少、原材料成本低，也可有效避免回炉料使用时锑的累计给铸铁力学性能造成的不利影响，实施例4、5锑量0.032%和0.039%时虽然也能满足QT600-3牌号要求，但随着锑量增加抗拉强度值呈现降低趋势，特别时实施例5抗拉强度和伸长率值存在偏低现象。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (1)

1.一种含锑球墨铸铁的生产方法，其特征在于，先按照质量百分比配制铁水化学成分：3.79% C，2.48%Si，0.50% Mn，0.058 %P，0.023 %S，0.054 %Mg，0.031%RE，0.012%Sb；所述的生产方法包括以下步骤：
a、按上述设计的铁水化学成分质量百分比，将称量好的Q10或Q12生铁、碳素废钢、球铁回炉料、锰铁加入中频感应电炉或工频炉内熔炼铁水，出炉温度控制在1500-1550℃；
b、采用冲入法进行球化处理；
c、球化处理反应平稳后，补加剩余铁水前，将颗粒状的金属锑加入包内，同时在包内进行一次孕育处理；
d、浇注时采用粒度为0.5-1.5mm、加入量为0.1%的75SiFe孕育剂进行随流孕育，生产线浇注铸件的同时浇注基尔试块，首箱浇注温度为1380℃；
熔炼得到的球墨铸铁经检测，石墨球化级别2-3级，基体组织为45%铁素体+55%珠光体，抗拉强度631.8MPa，伸长率7.0%，硬度210HBS。
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