CN105970084A - 一种耐张线夹及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐张线夹及其制备方法，所述耐张线夹由以下百分含量的化学成分组成：碳1.5‑2.0％、硅1.65‑1.8％、锰0.35‑0.5％、磷0.1‑0.4％、硫0.05‑0.15％、铝0.1‑0.15％、钨1.2‑2.5％、氮0.002‑0.01％、铜0.48‑0.55％、钛0.05‑0.08％、铬0.2‑0.4％、余量为铁，本发明通过熔炼、孕育净化、浇注、转化、淬火、回火等步骤制备而成。本发明制备的耐张线夹强度高、硬度高，抗拉强度能达到530‑550N/mm2，且本发明的耐磨、耐腐蚀性能也有明显改善，产品整体性能显著提高，值得推广。

Description

一种耐张线夹及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电力金具及其生产工艺，具体涉及一种耐张线夹及其制备方法。
背景技术
耐张线夹用来将导线或避雷线固定在非直线杆塔耐张绝缘子串，起锚作用，亦用来固定拉线杆塔的拉线，耐张线夹用于转角、接续，及终端的连接。耐张线夹按结构和安装条件的不同，大致上可分为两类：①耐张线夹要承受导线或避雷线的全部拉力，线夹握力不小于被安装导线或避雷线额定抗拉力的90，但不作为导电体；②耐张线夹除承受导线或避雷线的全部拉力外，又作为导电体。由此可知耐张线夹具有很高的抗拉强度要求，而常用耐张线夹属于可锻铸的灰铸铁类，即生产高强度的耐张线夹就要提高灰铸铁的强度。目前提高铸铁强度主要通过引入钼、镍或稀土金属，这样虽然能提高强度，但会导致逐渐的缩松倾向增大，降低铸件的整体性能。
在中国公开的专利申请CN103589944A中针对引入钼、镍成分导致铸件缩松倾向大的问题提出了一种灰铸铁及其生产方法，其通过采用在灰铸铁的生产过程中向铁水中加入铜、铬、锑、锡进行合金化的技术手段来代替钼、镍的强度同时减小缩松倾向。在中国公开的专利申请CN103614611A中针对制备高强度、高韧性的铸铁提出了一种锰硅高铬铸铁及其制备方法，其中碳含量为2.2％～2.8％、铬含量为13％～15％、锰含量为3％～5％、硅含量为2％～4％、硫含量≤0.05％，磷含量≤0.05％、其余为铁进行配料，其通过加入锰元素提高淬透性、加入硅元素降低碳含量，提高奥氏体发生马氏体转变温度。
目前现有技术虽能在一定程度上提高铸铁的的强度，但是金属锑为有毒元素，且具有热胀冷缩的性质，不利于铸铁件的后期加工与应用。锡怕冷亦怕热，应用范围窄，且其展性虽好但延性极差，一拉就断，而锰含量的增多会阻碍碳的石墨化，降低铸造性能，因此仍需研发一种新的高强度铸铁配方及工艺。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种高强度、高硬度，且具有一定耐磨、耐腐蚀性的耐张线夹及其制备方法。
为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
一种耐张线夹，该耐张线夹由以下百分含量的化学成分组成：碳1.5-2.0％、硅1.65-1.8％、锰0.35-0.5％、磷0.1-0.4％、硫0.05-0.15％、铝0.1-0.15％、钨1.2-2.5％、氮0.002-0.01％、铜0.48-0.55％、钛0.05-0.08％、铬0.2-0.4％、余量为铁。
优选的，该耐张线夹由以下百分含量的化学成分组成：碳1.7-2.0％、硅1.73-1.8％、锰0.42-0.5％、磷0.25-0.4％、硫0.1-0.15％、铝0.12-0.15％、钨1.8-2.5％、氮0.006-0.01％、铜0.51-0.55％、钛0.06-0.08％、铬0.3-0.4％、余量为铁。
优选的，各化学成分通过以下原料进行添加：废钢、灰铸铁回炉料、石油焦增碳剂、锰铁、硬铝、电解铜、钛铁、氮化铁、铬铁、钨铁、陶瓷微粉、孕育剂。
优选的，一种耐张线夹的制备方法，其制备步骤如下：
1)熔炼：将废钢、灰铸铁回炉料、石焦油增碳剂加入中频感应炉中，升温至1050℃-1150℃，然后依次加入锰铁、钨铁、陶瓷微粉、钛铁、铬铁、氮化铁、硬铝，继续升温至完全融化为铁水，然后调节铁水温度为1550℃-1600℃；
2)孕育：将电解铜和孕育剂均匀混合后至于浇包底部，进行孕育处理；
3)净化除渣：用喷枪将重量为铁水质量0.005-0.01％的除渣剂均匀散布在铁水表面，搅拌1-2min，然后静置5-8min，扒渣；
4)浇注：将铁水降温至1420℃-1450℃然后出铁水，进行浇注得铸铁，将铸铁加工成产品；
5)转化处理：将产品以0.2-0.4℃/s的速度加热至950±10℃，保温30-45min；
6)淬火：将产品用PAG淬火剂进行一次淬火处理，然后加热至650℃-700℃后，保温50-70min，再进行二次空冷淬火，直至降温到250-300℃；
7)回火：将淬火后的产品加热至350-400℃回火保温6-8h，然后自然冷却至室温即可。
优选的，制备步骤2)中孕育剂为含锆硅铁孕育剂，由以下百分含量的化学成分组成：铝2.0％、钙1.8％、锆3.2％、硅50％、镁1.0％、钛1.0％、氮0.012％、余量为铁。
优选的，制备步骤2)中孕育时间为5-8min，孕育过程中保持40r/min进行搅拌。
优选的，制备步骤3)中除渣剂由珍珠岩细粉、活性二氧化硅、活性氧化锌和水玻璃组成。
优选的，制备步骤6)中一次淬火降温速度为20℃/s。
采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：本发明中添加的硬铝具有良好的机械性能，强度大，且铝元素可促进孕育作用，氮化铁提供的氮元素以及孕育剂中的氮元素可以使初生奥氏体一次轴变短，二次臂间距减小，使共晶团细化，珠光体数量增多，提高硬度。金属钨为高硬度难熔金属，膨胀系数小，对于铸件的体积影响较小，而且原料中碳含量较少，产生的石墨化膨胀影响也较小，有利于改善铸件性能。本发明使用的孕育剂中锆由良好的耐腐蚀性，且其在加热时能大量吸收氮气，防止含量过高造成气孔和裂纹缺陷，形成的硫化钙和硫化锰作为石墨形核核心，促进石墨化，而添加的过冷元素镁、钛可提高铸铁锅冷程度、细化晶粒、增加奥氏体数量及促进珠光体的形成。陶瓷微粉分散性好，耐腐蚀，可增加机械性能。
在制备过程中转化处理为奥氏体化处理，两次淬火使得产品结构更为紧密，强度、硬度显著提升，一次淬火以20℃/s快速降温冷却，使得奥氏体基本全部转化为贝氏体，而贝氏体具有较高的强韧性，且贝氏体组织的耐磨性可达到马氏体的1-3倍，而且由于过冷度较大，石墨化多以D型石墨为主，增大了强度，然后在350-400℃下回火保温，消除内应力，加强韧性，提高力学性能。
综上可知本发明制备的耐张线夹强度高、硬度高、抗拉强度高，且本发明的耐磨、耐腐蚀性能也有明显改善，产品整体性能显著提高，值得推广。
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：
一种耐张线夹由以下百分含量的化学成分组成：碳1.8％、硅1.65％、锰0.4％、磷0.15％、硫0.1％、铝0.12％、钨1.5％、氮0.005％、铜0.51％、钛0.07％、铬0.25％、余量为铁。
一种耐张线夹的制备方法，其制备步骤如下：
1)熔炼：将废钢、灰铸铁回炉料、石焦油增碳剂加入中频感应炉中，升温至1050℃，然后依次加入锰铁、钨铁、陶瓷微粉、钛铁、铬铁、氮化铁、硬铝，继续升温至完全融化为铁水，然后调节铁水温度为1560℃；
2)孕育：将电解铜和孕育剂均匀混合后至于浇包底部，进行孕育处理；
3)净化除渣：用喷枪将重量为铁水质量0.008％的除渣剂均匀散布在铁水表面，搅拌1min，然后静置8min，扒渣；
4)浇注：将铁水降温至1425℃然后出铁水，进行浇注得铸铁，将铸铁加工成产品；
5)转化处理：将产品以0.2℃/s的速度加热至950±10℃，保温30min；
6)淬火：将产品用PAG淬火剂进行一次淬火处理，然后加热至680℃后，保温50min，再进行二次空冷淬火，直至降温到280℃；
7)回火：将淬火后的产品加热至380℃回火保温6h，然后自然冷却至室温即可。
实施例2：
一种耐张线夹由以下百分含量的化学成分组成：碳1.5％、硅1.7％、锰0.38％、磷0.25％、硫0.08％、铝0.13％、钨1.8％、氮0.006％、铜0.5％、钛0.06％、铬0.3％、余量为铁。
一种耐张线夹的制备方法，其制备步骤如下：
1)熔炼：将废钢、灰铸铁回炉料、石焦油增碳剂加入中频感应炉中，升温至1100℃，然后依次加入锰铁、钨铁、陶瓷微粉、钛铁、铬铁、氮化铁、硬铝，继续升温至完全融化为铁水，然后调节铁水温度为1550℃；
2)孕育：将电解铜和孕育剂均匀混合后至于浇包底部，进行孕育处理；
3)净化除渣：用喷枪将重量为铁水质量0.005％的除渣剂均匀散布在铁水表面，搅拌2min，然后静置7min，扒渣；
4)浇注：将铁水降温至1450℃然后出铁水，进行浇注得铸铁，将铸铁加工成产品；
5)转化处理：将产品以0.3℃/s的速度加热至950±10℃，保温45min；
6)淬火：将产品用PAG淬火剂进行一次淬火处理，然后加热至670℃后，保温60min，再进行二次空冷淬火，直至降温到300℃；
7)回火：将淬火后的产品加热至400℃回火保温8h，然后自然冷却至室温即可。
实施例3：
一种耐张线夹由以下百分含量的化学成分组成：碳1.6％、硅1.73％、锰0.35％、磷0.4％、硫0.12％、铝0.1％、钨2％、氮0.002％、铜0.48％、钛0.08％、铬0.4％、余量为铁。
一种耐张线夹的制备方法，其制备步骤如下：
1)熔炼：将废钢、灰铸铁回炉料、石焦油增碳剂加入中频感应炉中，升温至1150℃，然后依次加入锰铁、钨铁、陶瓷微粉、钛铁、铬铁、氮化铁、硬铝，继续升温至完全融化为铁水，然后调节铁水温度为1580℃；
2)孕育：将电解铜和孕育剂均匀混合后至于浇包底部，进行孕育处理；
3)净化除渣：用喷枪将重量为铁水质量0.007％的除渣剂均匀散布在铁水表面，搅拌1min，然后静置5min，扒渣；
4)浇注：将铁水降温至1440℃然后出铁水，进行浇注得铸铁，将铸铁加工成产品；
5)转化处理：将产品以0.4℃/s的速度加热至950±10℃，保温40min；
6)淬火：将产品用PAG淬火剂进行一次淬火处理，然后加热至700℃后，保温65min，再进行二次空冷淬火，直至降温到250℃；
7)回火：将淬火后的产品加热至360℃回火保温7h，然后自然冷却至室温即可。
实施例4：
一种耐张线夹由以下百分含量的化学成分组成：碳1.7％、硅1.75％、锰0.42％、磷0.2％、硫0.15％、铝0.15％、钨2.5％、氮0.01％、铜0.55％、钛0.05％、铬0.35％、余量为铁。
一种耐张线夹的制备方法，其制备步骤如下：
1)熔炼：将废钢、灰铸铁回炉料、石焦油增碳剂加入中频感应炉中，升温至1080℃，然后依次加入锰铁、钨铁、陶瓷微粉、钛铁、铬铁、氮化铁、硬铝，继续升温至完全融化为铁水，然后调节铁水温度为1600℃；
2)孕育：将电解铜和孕育剂均匀混合后至于浇包底部，进行孕育处理；
3)净化除渣：用喷枪将重量为铁水质量0.01％的除渣剂均匀散布在铁水表面，搅拌1min，然后静置8min，扒渣；
4)浇注：将铁水降温至1435℃然后出铁水，进行浇注得铸铁，将铸铁加工成产品；
5)转化处理：将产品以0.4℃/s的速度加热至950±10℃，保温35min；
6)淬火：将产品用PAG淬火剂进行一次淬火处理，然后加热至650℃后，保温55min，再进行二次空冷淬火，直至降温到260℃；
7)回火：将淬火后的产品加热至370℃回火保温8h，然后自然冷却至室温即可。
实施例5：
一种耐张线夹由以下百分含量的化学成分组成：碳2％、硅1.8％、锰0.45％、磷0.25％、硫0.05％、铝0.12％、钨2.2％、氮0.008％、铜0.53％、钛0.05％、铬0.28％、余量为铁。
一种耐张线夹的制备方法，其制备步骤如下：
1)熔炼：将废钢、灰铸铁回炉料、石焦油增碳剂加入中频感应炉中，升温至1150℃，然后依次加入锰铁、钨铁、陶瓷微粉、钛铁、铬铁、氮化铁、硬铝，继续升温至完全融化为铁水，然后调节铁水温度为1580℃；
2)孕育：将电解铜和孕育剂均匀混合后至于浇包底部，进行孕育处理；
3)净化除渣：用喷枪将重量为铁水质量0.007％的除渣剂均匀散布在铁水表面，搅拌2min，然后静置6min，扒渣；
4)浇注：将铁水降温至1430℃然后出铁水，进行浇注得铸铁，将铸铁加工成产品；
5)转化处理：将产品以0.2℃/s的速度加热至950±10℃，保温40min；
6)淬火：将产品用PAG淬火剂进行一次淬火处理，然后加热至680℃后，保温70min，再进行二次空冷淬火，直至降温到270℃；
7)回火：将淬火后的产品加热至400℃回火保温6.5h，然后自然冷却至室温即可。
实施例6：
一种耐张线夹由以下百分含量的化学成分组成：碳1.8％、硅1.7％、锰0.5％、磷0.1％、硫0.12％、铝0.13％、钨1.2％、氮0.004％、铜0.52％、钛0.06％、铬0.2％、余量为铁。
一种耐张线夹的制备方法，其制备步骤如下：
1)熔炼：将废钢、灰铸铁回炉料、石焦油增碳剂加入中频感应炉中，升温至1100℃，然后依次加入锰铁、钨铁、陶瓷微粉、钛铁、铬铁、氮化铁、硬铝，继续升温至完全融化为铁水，然后调节铁水温度为1560℃；
2)孕育：将电解铜和孕育剂均匀混合后至于浇包底部，进行孕育处理；
3)净化除渣：用喷枪将重量为铁水质量0.006％的除渣剂均匀散布在铁水表面，搅拌2min，然后静置7min，扒渣；
4)浇注：将铁水降温至1420℃然后出铁水，进行浇注得铸铁，将铸铁加工成产品；
5)转化处理：将产品以0.3℃/s的速度加热至950±10℃，保温35min；
6)淬火：将产品用PAG淬火剂进行一次淬火处理，然后加热至660℃后，保温60min，再进行二次空冷淬火，直至降温到300℃；
7)回火：将淬火后的产品加热至350℃回火保温7.5h，然后自然冷却至室温即可。
将本发明实施例所得产品与市场中常见的耐张线夹进行性能测试，数据结果如下表：
抗拉强度 布氏硬度 耐腐蚀 耐磨
实施例1 530 282 15 3.2
实施例2 542 302 12 3.8
实施例3 538 314 10 4.0
实施例4 550 336 6 4.6
实施例5 545 320 7 4.2
实施例6 535 295 12 3.4
实施例平均值 564.6 308.2 10.3 3.87
对照品1 487 258 25 2.3
对照品2 520 290 18 3.4
对照品3 502 285 22 3.2
对照品平均值 503 277.7 21.7 2.97
其中抗拉强度性能采用液压拉伸器进行测试；布氏硬度性能测试为采用硬质合金压头以相同的试验力压入试样表面，保持8s；耐腐蚀性能测试为将试验品置于浓硫酸酸雾中相同时间造成的腐蚀率；耐磨性能测试为在相同击打条件下失去同等重量所需的时间。
单位：抗拉强度——N/mm2；布氏硬度——HBW；耐腐蚀时间——％；耐磨时间——h。
综上可知本发明制备的耐张线夹强度高、硬度高，抗拉强度能达到530-550N/mm2，且本发明的耐磨、耐腐蚀性能也有明显改善，产品整体性能显著提高，值得推广。
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 (8)

1.一种耐张线夹，其特征在于，所述耐张线夹由以下百分含量的化学成分组成：碳1.5-2.0％、硅1.65-1.8％、锰0.35-0.5％、磷0.1-0.4％、硫0.05-0.15％、铝0.1-0.15％、钨1.2-2.5％、氮0.002-0.01％、铜0.48-0.55％、钛0.05-0.08％、铬0.2-0.4％、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的耐张线夹，其特征在于，所述耐张线夹由以下百分含量的化学成分组成：碳1.7-2.0％、硅1.73-1.8％、锰0.42-0.5％、磷0.25-0.4％、硫0.1-0.15％、铝0.12-0.15％、钨1.8-2.5％、氮0.006-0.01％、铜0.51-0.55％、钛0.06-0.08％、铬0.3-0.4％、余量为铁。
3.根据权利要求1或2所述的耐张线夹，其特征在于，各化学成分通过以下原料进行添加：废钢、灰铸铁回炉料、石油焦增碳剂、锰铁、硬铝、电解铜、钛铁、氮化铁、铬铁、钨铁、陶瓷微粉、孕育剂。
4.根据权利要求1或2所述的耐张线夹，其特征在于，所述高强度耐张线夹的制备方法，制备步骤如下：
1)熔炼：将废钢、灰铸铁回炉料、石焦油增碳剂加入中频感应炉中，升温至1050℃-1150℃，然后依次加入锰铁、钨铁、陶瓷微粉、钛铁、铬铁、氮化铁、硬铝，继续升温至完全融化为铁水，然后调节铁水温度为1550℃-1600℃；
2)孕育：将电解铜和孕育剂均匀混合后至于浇包底部，进行孕育处理；
3)净化除渣：用喷枪将重量为铁水质量0.005-0.01％的除渣剂均匀散布在铁水表面，搅拌1-2min，然后静置5-8min，扒渣；
4)浇注：将铁水降温至1420℃-1450℃然后出铁水，进行浇注得铸铁，将铸铁加工成产品；
5)转化处理：将产品以0.2-0.4℃/s的速度加热至950±10℃，保温30-45min；
6)淬火：将产品用PAG淬火剂进行一次淬火处理，然后加热至650℃-700℃后，保温50-70min，再进行二次空冷淬火，直至降温到250-300℃；
7)回火：将淬火后的产品加热至350-400℃回火保温6-8h，然后自然冷却至室温即可。
5.根据权利要求4所述的耐张线夹的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中孕育剂为含锆硅铁孕育剂，由以下百分含量的化学成分组成：铝2.0％、钙1.8％、锆3.2％、硅50％、镁1.0％、钛1.0％、氮0.012％、余量为铁。
6.根据权利要求4所述的耐张线夹的制备方法，其特征在于，所述步骤2)孕育时间为5-8min，孕育过程中保持40r/min进行搅拌。
7.根据权利要求4所述的耐张线夹的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中除渣剂由珍珠岩细粉、活性二氧化硅、活性氧化锌和水玻璃组成。
8.根据权利要求4所述的耐张线夹的制备方法，其特征在于，所述步骤6)中一次淬火降温速度为20℃/s。
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