CN105671418A - 一种高铬铸铁的新型制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高铬铸铁的新型铸造方法，采用普通废钢、铬铁、镍钢、钴板、钼铁、铜板、硼砂在电炉内熔炼并加入锰铁、金属铝、氧化钙、二氧化硅进行脱氧扒渣，浇注至模具过程中随流加入碳化硅粉末并搅拌、磁化后，再经热处理得到铸件。本发明通过磁化搅拌的方法提高了铸件的使用寿命和贵重金属利用率，降低了生产成本，具有很好的推广前景。

Description

一种高铬铸铁的新型制备方法
技术领域
本发明涉及高铬铸铁制备工艺领域，具体涉及一种高铬铸铁的新型制备方法。
背景技术
高铬铸铁是高铬白口抗磨铸铁的简称，是一种优良的抗磨材料。从其性能来说，一方面由于它的耐磨性优于合金钢，另一方面又因为其韧性、强度比一般白口铸铁高得多，同时还兼有良好的抗高温和抗腐蚀性能，被誉为当代最优良的抗磨料磨损材料之一，加之生产便捷、成本适中而受到广泛关注。
在高铬铸铁热加工处理过程中，由于其碳含量很高，使得铸件材料内部很容易形成渗碳体，而渗碳体的硬度很大，大量的渗碳体生成导致了铸件材料的硬度大幅度提升，同时塑性和韧性也下降；此外，高铬铸铁中所含有的贵重金属元素也对铸件材料的机械性能产生重要影响，如铬、镍、钴元素等。但是目前所开发成功的各种高铬耐磨铸铁普遍存在脆性大，塑性和韧性不好，在使用过程中容易出现局部微裂纹，降低铸件的使用寿命，同时由于贵重合金元素利用率不高，导致生产成本过高等缺陷，限制了高铬铸铁的推广应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高铬铸铁的新型制备方法。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种高铬铸铁的新型铸造方法，包括以下步骤：
1)将普通废钢熔炼，钢液熔清后加入铬铁、镍钢、钴板、钼铁、铜板、硼砂，升温至1480-1510℃变为液态铁水；
2)将步骤1)制得的液态铁水在出炉前12分钟加入锰铁、金属铝、氧化钙、二氧化硅进行沉淀脱氧、扒渣处理得到精炼铁水，所述精炼铁水中各元素质量百分比为：铬12-18.3％、镍0.24-0.69％、钴0.42-0.88％、钼1.3-2.2％、铜0.4-0.86％、硼0.01-0.06％、锰0.72-1.5％、铝0.1-0.7％、硅0.65-1％、碳2.1-2.74％、磷0.01-0.03％、硫0.01-0.05％，其余为铁及不可避免的杂质；
3)将步骤2)制得的精炼铁水浇注，浇注温度为1350-1400℃，在浇注过程中随流加入碳化硅粉末得到铁水A，碳化硅粉末占高铬铸铁总质量2-5％；
4)将步骤3)制得的铁水A浇注到预先升温至1450℃的模具中，搅拌、磁化12-18分钟得到铁水B；
5)将步骤4)制得的铁水B冷却至室温，清理毛刺飞边得到铸件；
6)将步骤5)制得的铸件经清砂和打磨处理后进行淬火和回火处理，淬火温度为920-980℃，保温时间为0.5-1.5h，冷却速率为220-270℃/min，回火温度为320-370℃，保温时间为2-4h，空冷至室温。
优选的，所述步骤2)中原料熔炼后各元素质量百分比为：铬15.8％、镍0.55％、钴0.72％、钼1.92％、铜0.6％、硼0.04％、锰1.12％、铝0.4％、硅0.84％、碳2.47％、磷0.02％、硫0.03％，其余为铁及不可避免的杂质。
优选的，所述步骤3)中加入的碳化硅粉末占高铬铸铁总质量4％。
优选的，所述步骤4)中搅拌磁化时间为15分钟。
优选的，所述步骤4)中搅拌磁化方法为搅拌和磁化同时进行。
优选的，所述步骤6)中淬火冷却速率为260℃/min。
本发明提供了一种高铬铸铁的新型制备方法，其有益效果是：本发明原料各组分混合性较好，铸件在浇注温度保温时，由于外加的磁场作用，材料中所含的铁被吸引至铸件的外表面，同时伴随搅拌产生的物理离心作用使其分布均匀，从而在外表面形成了相对低碳区，在冷却成型后可以有效提高铸件表面塑性和韧性；同时由于铁水是浇注到预热至1450℃的模具中，不会导致铸件表面因为迅速冷却而产生疏松甚至气孔现象，提高了铸件表面的致密性；此外，由于贵重金属元素镍和钴均为铁磁性物质，在磁场作用下均会聚集到铸件表面，提高了贵重金属元素的利用率。本发明有效解决了高铬铸铁脆性大，塑性和韧性不好的问题，提高了铸件的使用寿命。本发明提高了贵重金属利用率，节省了贵重金属的使用，降低了生产成本，具有很好的推广前景。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种高铬铸铁的新型铸造方法，包括以下步骤：
1)将普通废钢熔炼，钢液熔清后加入铬铁、镍钢、钴板、钼铁、铜板、硼砂，升温至1480-1510℃变为液态铁水；
2)将步骤1)制得的液态铁水在出炉前12分钟加入锰铁、金属铝、氧化钙、二氧化硅进行沉淀脱氧、扒渣处理得到精炼铁水，所述精炼铁水中各元素质量百分比为：铬15.8％、镍0.55％、钴0.72％、钼1.92％、铜0.6％、硼0.04％、锰1.12％、铝0.4％、硅0.84％、碳2.47％、磷0.02％、硫0.03％，其余为铁及不可避免的杂质；
3)将步骤2)制得的精炼铁水浇注，浇注温度为1350-1400℃，在浇注过程中随流加入碳化硅粉末得到铁水A，碳化硅粉末占高铬铸铁总质量4％；
4)将步骤3)制得的铁水A浇注到预先升温至1450℃的模具中，搅拌、磁化15分钟得到铁水B，搅拌和磁化同时进行；
5)将步骤4)制得的铁水B冷却至室温，清理毛刺飞边得到铸件；
6)将步骤5)制得的铸件经清砂和打磨处理后进行淬火和回火处理，淬火温度为920-980℃，保温时间为0.5-1.5h，冷却速率为260℃/min，回火温度为320-370℃，保温时间为2-4h，空冷至室温。
实施例2：
一种高铬铸铁的新型铸造方法，包括以下步骤：
1)将普通废钢熔炼，钢液熔清后加入铬铁、镍钢、钴板、钼铁、铜板、硼砂，升温至1480-1510℃变为液态铁水；
2)将步骤1)制得的液态铁水在出炉前12分钟加入锰铁、金属铝、氧化钙、二氧化硅进行沉淀脱氧、扒渣处理得到精炼铁水，所述精炼铁水中各元素质量百分比为：铬13.6％、镍0.24％、钴0.55％、钼1.3％、铜0.77％、硼0.01％、锰0.91％、铝0.3％、硅0.7％、碳2.1％、磷0.02％、硫0.01％，其余为铁及不可避免的杂质；
3)将步骤2)制得的精炼铁水浇注，浇注温度为1350-1400℃，在浇注过程中随流加入碳化硅粉末得到铁水A，碳化硅粉末占高铬铸铁总质量2％；
4)将步骤3)制得的铁水A浇注到预先升温至1450℃的模具中，搅拌、磁化18分钟得到铁水B，搅拌和磁化同时进行；
5)将步骤4)制得的铁水B冷却至室温，清理毛刺飞边得到铸件；
6)将步骤5)制得的铸件经清砂和打磨处理后进行淬火和回火处理，淬火温度为920-980℃，保温时间为0.5-1.5h，冷却速率为270℃/min，回火温度为320-370℃，保温时间为2-4h，空冷至室温。
实施例3：
一种高铬铸铁的新型铸造方法，包括以下步骤：
1)将普通废钢熔炼，钢液熔清后加入铬铁、镍钢、钴板、钼铁、铜板、硼砂，升温至1480-1510℃变为液态铁水；
2)将步骤1)制得的液态铁水在出炉前12分钟加入锰铁、金属铝、氧化钙、二氧化硅进行沉淀脱氧、扒渣处理得到精炼铁水，所述精炼铁水中各元素质量百分比为：铬12％、镍0.69％、钴0.42％、钼2.1％、铜0.83％、硼0.03％、锰1.3％、铝0.6％、硅1％、碳2.74％、磷0.03％、硫0.02％，其余为铁及不可避免的杂质；
3)将步骤2)制得的精炼铁水浇注，浇注温度为1350-1400℃，在浇注过程中随流加入碳化硅粉末得到铁水A，碳化硅粉末占高铬铸铁总质量5％；
4)将步骤3)制得的铁水A浇注到预先升温至1450℃的模具中，搅拌、磁化12分钟得到铁水B，搅拌和磁化同时进行；
5)将步骤4)制得的铁水B冷却至室温，清理毛刺飞边得到铸件；
6)将步骤5)制得的铸件经清砂和打磨处理后进行淬火和回火处理，淬火温度为920-980℃，保温时间为0.5-1.5h，冷却速率为220℃/min，回火温度为320-370℃，保温时间为2-4h，空冷至室温。
实施例4：
一种高铬铸铁的新型铸造方法，包括以下步骤：
1)将普通废钢熔炼，钢液熔清后加入铬铁、镍钢、钴板、钼铁、铜板、硼砂，升温至1480-1510℃变为液态铁水；
2)将步骤1)制得的液态铁水在出炉前12分钟加入锰铁、金属铝、氧化钙、二氧化硅进行沉淀脱氧、扒渣处理得到精炼铁水，所述精炼铁水中各元素质量百分比为：铬18.3％、镍0.38％、钴0.49％、钼2.2％、铜0.54％、硼0.06％、锰1.5％、铝0.1％、硅0.65％、碳2.23％、磷0.01％、硫0.01％，其余为铁及不可避免的杂质；
3)将步骤2)制得的精炼铁水浇注，浇注温度为1350-1400℃，在浇注过程中随流加入碳化硅粉末得到铁水A，碳化硅粉末占高铬铸铁总质量3％；
4)将步骤3)制得的铁水A浇注到预先升温至1450℃的模具中，搅拌、磁化16分钟得到铁水B，搅拌和磁化同时进行；
5)将步骤4)制得的铁水B冷却至室温，清理毛刺飞边得到铸件；
6)将步骤5)制得的铸件经清砂和打磨处理后进行淬火和回火处理，淬火温度为920-980℃，保温时间为0.5-1.5h，冷却速率为240℃/min，回火温度为320-370℃，保温时间为2-4h，空冷至室温。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种高铬铸铁的新型铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将普通废钢熔炼，钢液熔清后加入铬铁、镍钢、钴板、钼铁、铜板、硼砂，升温至1480-1510℃变为液态铁水；
2)将步骤1)制得的液态铁水在出炉前12分钟加入锰铁、金属铝、氧化钙、二氧化硅进行沉淀脱氧、扒渣处理得到精炼铁水，所述精炼铁水中各元素质量百分比为：铬12-18.3％、镍0.24-0.69％、钴0.42-0.88％、钼1.3-2.2％、铜0.4-0.86％、硼0.01-0.06％、锰0.72-1.5％、铝0.1-0.7％、硅0.65-1％、碳2.1-2.74％、磷0.01-0.03％、硫0.01-0.05％，其余为铁及不可避免的杂质；
3)将步骤2)制得的精炼铁水浇注，浇注温度为1350-1400℃，在浇注过程中随流加入碳化硅粉末得到铁水A，碳化硅粉末占高铬铸铁总质量2-5％；
4)将步骤3)制得的铁水A浇注到预先升温至1450℃的模具中，搅拌、磁化12-18分钟得到铁水B；
5)将步骤4)制得的铁水B冷却至室温，清理毛刺飞边得到铸件；
6)将步骤5)制得的铸件经清砂和打磨处理后进行淬火和回火处理，淬火温度为920-980℃，保温时间为0.5-1.5h，冷却速率为220-270℃/min，回火温度为320-370℃，保温时间为2-4h，空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的高铬铸铁的新型铸造方法，其特征在于，所述步骤2)中原料熔炼后各元素质量百分比为：铬15.8％、镍0.55％、钴0.72％、钼1.92％、铜0.6％、硼0.04％、锰1.12％、铝0.4％、硅0.84％、碳2.47％、磷0.02％、硫0.03％，其余为铁及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的高铬铸铁的新型铸造方法，其特征在于，所述步骤3)中加入的碳化硅粉末占高铬铸铁总质量4％。
4.根据权利要求1所述的高铬铸铁的新型铸造方法，其特征在于，所述步骤4)中搅拌磁化时间为15分钟。
5.根据权利要求1所述的高铬铸铁的新型铸造方法，其特征在于，所述步骤4)中搅拌磁化方法为搅拌和磁化同时进行。
6.根据权利要求1所述的高铬铸铁的新型铸造方法，其特征在于，所述步骤6)中淬火冷却速率为260℃/min。
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