CN107177711A

CN107177711A - 一种薄壁铁素体球墨铸铁件的熔炼工艺

Info

Publication number: CN107177711A
Application number: CN201710498149.0A
Authority: CN
Inventors: 章桂林; 范颖
Original assignee: JIANGSU LIYUAN JINHE CASTING CO Ltd
Current assignee: JIANGSU LIYUAN JINHE CASTING CO Ltd
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2017-09-19

Abstract

本发明涉及铸铁冶炼技术领域,具体公开了一种薄壁铁素体球墨铸铁件的熔炼工艺，所述工艺过程如下：加料熔炼；成分微调；铁水预处理；铁水精炼；球化处理和孕育处理。本发明工艺通过控制加料顺序，保证生铁中结晶型核不被严重烧损，为后期铁水中石墨的球化提供充足的结晶型核；预处理采用SiC同时加入的方法，利用电炉熔炼的电磁搅拌力使铁水充分吸收SiC，保证了预处理的效果；孕育处理采用了三次孕育处理工艺，充分保证了铁水的孕育效果；铁水球化处理后短时间内浇注结束，保证铸件的金相组织。

Description

一种薄壁铁素体球墨铸铁件的熔炼工艺

技术领域

本发明属于铸铁冶炼技术领域，具体是一种薄壁铁素体球墨铸铁件的熔炼工艺。

背景技术

基体为铁素体的球墨铸铁(简称球铁)，具有一定强度、良好的冲击韧性和塑性，可由铸态或经退火获得。

金相组织石墨的形态和金属基体组织对其韧性有很大的影响。石墨形态的影响，在金属基体组织合格条件下，石墨形状对伸长率和冲击值影响极大：片状石墨严重割裂了金属基体，其尖角处应力集中，因此片状石墨铸铁呈脆性，冲击值很低，强度被大大削弱；而球铁则不同，只要基体组织合格，球化率愈高韧性愈好。基体组织的影响，铁素体球铁的基体组织以铁素体为主，余为珠光体。渗碳体和磷共晶是有害组织，一般分别控制在3％和1％以下。铁素体含量愈高则韧性愈好。珠光体数量增加，则冲击值和伸长率下降。珠光体一般应在10％以下，且为分散存在，这样对韧性影响不大。

薄壁球墨铸铁件在浇注结束后由于冷却速度较快，在其金相组织中容易产生珠光体，从而影响薄壁球墨铸铁件的韧性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种薄壁铁素体球墨铸铁件的熔炼工艺，通过对铁水中合金化元素的控制和多次孕育相结合，最终使铸件本体能够获得纯铁素体，从而提高铸件的韧性。

为解决上述技术问题，本发明一种薄壁铁素体球墨铸铁件的熔炼工艺，所述工艺过程如下：

(1)加料熔炼，先将废钢和增碳剂同时加入中频感应电炉，再加入回炉料，最后加入生铁，在炉内铁水熔炼到三分之二时向电炉内加入75硅铁；

(2)成分微调，当铁水升温至1440-1460℃时，加入75硅铁、镍铁，将硅、镍调至原铁水要求的范围；

(3)铁水预处理，从电炉中倒出1/2的铁水于铁水包中，向电炉中加入碳化硅，电炉升温，最后将倒出的1/2铁水回入电炉中则预处理完成；

(4)铁水精炼，将炉中铁水温度升至1520～1540℃，保温、静置5～10分钟；

(5)球化处理和孕育处理，

a.将球化剂加入到球化反应包的球化室内,所述球化剂为出铁重量的0.9-1.0％，粒度为5-25mm；

b.将一次孕育剂均匀覆盖到球化剂上，所述一次孕育剂为出铁重量的0.35-0.45％，粒度为3-8mm；

c.将矽钢片均匀覆盖到孕育剂上，所述矽钢片为出铁重量的0.5％；

d.从电炉中出铁到球化包中，出铁温度控制在1500～1520℃，在出铁到出铁重量的1/3时加入二次孕育剂到球化反应包中，所述二次孕育剂为出铁重量的0.3-0.4％，粒度为3-8mm；

e.浇注孕育：浇注温度控制在1400-1420℃，浇注时加入随流孕育剂，所述随流孕育剂为出铁质量的0.1-0.15％，粒度为0.2-0.6mm；

f.铸件350℃以下温度开箱冷却。

进一步地，(1)中所述中频感应电炉中废钢的含量为30±2％，回炉料的含量为30±2％，生铁的含量为40±2％。

具体地，(1)中所述废钢为低锰废钢，化学成分及百分比为：C 0.008％、Si0.05％、Mn 0.10％、P 0.03％、S 0.015％、Cr 0.03％、Ti 0.014％、V 0.040％。

具体地，(1)中所述生铁为Q10生铁，化学成分及百分比为C 4.42％、Si 1.06％、Mn0.05％、P 0.024％、S 0.003％、Cr 0.008％、Ti 0.011％、V 0.009％。

进一步地，(1)中所述增碳剂成分要求为C≥98％、S≤0.03％、N≤0.01％、灰份≤1.0％。

进一步地，(2)中所述75硅铁成分要求为Si≥73％、Al≤0.5％，其余为Fe。

进一步地，(3)中所述碳化硅的粒度为3-8mm。

进一步地，(5)中所述球化剂为镧系球化剂，化学成分及百分比为Mg 5.35％、Al0.18％、Si 45.96％、Ca 3.35％、La 0.68％。

进一步地，(5)中所述孕育剂为高钙钡孕育剂，化学成分及百分比为Si 75％、Ca2.01％、Ba 2.3％、Al 1.1％。

本发明的有益效果是：

1.通过控制加料顺序，保证生铁中结晶型核不被严重烧损，为后期铁水中石墨的球化提供充足的结晶型核。

2.预处理采用SiC同时加入的方法，且炉中需倒出1/2的铁水，这样炉中剩余的铁水的液面处在电炉感应线圈以下，利用电炉熔炼的电磁搅拌力使铁水充分吸收SiC，保证了预处理的效果。

3.孕育处理采用了三次孕育处理工艺，充分保证了铁水的孕育效果。

4.铁水化学成分中Mn、Cu、Sn、Ni的含量必须严格控制，Mn、Cu、Sn过量则会促进铸件中珠光体的产生，一定量的Ni能够稳定铸件中的铁素体，铁水球化处理后短时间内浇注结束，保证铸件的金相组织。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明熔炼工艺的流程图；

图2是本发明实施例里壁厚6mm处的金相组织图；

图3是本发明实施例里壁厚8mm处的金相组织图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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的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。

本发明的一个具体实施例中，公开了一种薄壁铁素体球墨铸铁件的熔炼工艺，所述工艺过程如下：

(1)加料熔炼，先将30±2％的低锰废钢和增碳剂同时加入中频感应电炉，再加入30±2％的回炉料，最后加入40±2％的Q10生铁，在炉内铁水熔炼到三分之二时向电炉内加入75硅铁；

(3)铁水预处理，从电炉中倒出1/2的铁水于铁水包中，向电炉中加入碳化硅，所述碳化硅的粒度为3-8mm，电炉升温，最后将倒出的1/2铁水回入电炉中则预处理完成，SiC做预处理剂的目的为铁水石墨球化提供适合的活性元素以构成形核核心；

(5)球化处理和孕育处理，

所述球化剂采用镧系球化剂，镁使铁水中的碳凝固时以石墨球的形状析出，稀土镧中和铁水中有害元素的能力较强，且球化后铁水的收缩倾向较小，有利于防止铸件产生缩松缺陷，微量的铝可以提高球化剂的球化能力，钙能缓和铁水球化时的剧烈程度，降低球化剂的耗损；

所述孕育剂采用高钙钡孕育剂，钙钡同时使用时孕育效果较强，且钡能延长球化孕育衰退的时间；

a.将镧系球化剂加入到球化反应包的球化室内,所述镧系球化剂为出铁重量的0.9-1.0％，粒度为5-25mm；

b.将一次高钙钡孕育剂均匀覆盖到球化剂上，所述一次孕育剂为出铁重量的0.35-0.45％，粒度为3-8mm；

e.浇注孕育：铁水球化处理后必须在12分钟内浇注结束，浇注温度控制在1400-1420℃，浇注时加入随流孕育剂，所述随流孕育剂为出铁质量的0.1-0.15％，粒度为0.2-0.6mm；

f.铸件350℃以下温度开箱冷却。

在本发明的优选方式中：

1、所述低锰废钢的化学成分及百分比为：C 0.008％、Si 0.05％、Mn 0.10％、P0.03％、S 0.015％、Cr 0.03％、Ti 0.014％、V 0.040％。

2、所述Q10生铁的化学成分及百分比为：C 4.42％、Si 1.06％、Mn 0.05％、P0.024％、S 0.003％、Cr 0.008％、Ti 0.011％、V 0.009％。

3、所述增碳剂成分要求为：C≥98％、S≤0.03％、N≤0.01％、灰份≤1.0％。

4、所述75硅铁成分要求为：Si≥73％、Al≤0.5％，其余为Fe。

5、所述镧系球化剂化学成分及百分比为：Mg 5.35％、Al 0.18％、Si 45.96％、Ca3.35％、La 0.68％。

6、所述高钙钡孕育剂化学成分及百分比为：Si 75％、Ca 2.01％、Ba 2.3％、Al1.1％。

7、所述原铁水为Q10生铁加入中频感应电炉后得到的铁水，其化学成分要求为：C3.90～4.00％、Si 1.75～1.85％、Mn≤0.15％、P≤0.03％、S 0.020～0.030％、Ni 0.3～0.4％、Cu≤0.05％、Sn≤0.005％。

8、所述终铁水为浇注工序前最后得到的铁水，其化学成分要求为：C 3.75～3.85％、Si 2.80～2.90％、Mn≤0.15％、P≤0.03％、S 0.012～0.020％、Ni 0.3～0.4％、Cu≤0.05％、Sn≤0.005％、残Mg0.040～0.050％。

运用本发明所述的工艺生产电动机机壳实例：

将1520kg废钢和75kg增碳剂的加入到5T电炉中再加入1530kg回炉料，最后加入2050kg生铁于电炉中熔炼，在炉内铁水熔炼到三分之二时向电炉内加入90kg的75硅铁；

铁水升温至到1440～1460℃，通过加入75硅铁、Ni铁将Si、Ni调至原铁水要求的范围；

将铁水进行预处理，从电炉中倒出1/2的铁水于铁水包中，向电炉中加入粒度为3-8mm的碳化硅，电炉升温，最后将倒出的1/2铁水回入电炉中则预处理完成；

铁水精炼，将炉中铁水温度升至1540℃，保温、静置8分钟；

出铁处理每炉铁水熔炼5t,每包铁水出水重量1000kg,共出5包铁水，每包铁水加入球化剂9.5kg、孕育剂4kg、矽钢片5kg于球化反应包中，在出铁到出铁重量的1/3时加入二次孕育剂3.5kg到球化反应包中；

1420℃浇入铸型，冷却至350℃开箱。

通过此法浇注的铸件平均壁厚8-10mm，在铸件上取壁厚6mm和8mm处分别做力学性能检测，如图2至图3所示，力学性能如下表所示：

检测点	抗拉强度	屈服强度	延伸率	硬度
					壁厚6mm处	472	304	23	163
壁厚8mm处	476	316	22	155

本发明的有益效果是：

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种薄壁铁素体球墨铸铁件的熔炼工艺，其特征在于，所述工艺过程如下：

(5)球化处理和孕育处理，

f.铸件350℃以下温度开箱冷却。

2.根据权利要求1所述的一种薄壁铁素体球墨铸铁件的熔炼工艺，其特征在于，(1)中所述中频感应电炉中废钢的含量为30±2％，回炉料的含量为30±2％，生铁的含量为40±2％。

3.根据权利要求2所述的一种薄壁铁素体球墨铸铁件的熔炼工艺，其特征在于，(1)中所述废钢为低锰废钢，化学成分及百分比为：C 0.008％、Si 0.05％、Mn 0.10％、P 0.03％、S 0.015％、Cr 0.03％、Ti 0.014％、V 0.040％。

4.根据权利要求2所述的一种薄壁铁素体球墨铸铁件的熔炼工艺，其特征在于，(1)中所述生铁为Q10生铁，化学成分及百分比为C 4.42％、Si 1.06％、Mn 0.05％、P 0.024％、S0.003％、Cr 0.008％、Ti 0.011％、V 0.009％。

5.根据权利要求1所述的一种薄壁铁素体球墨铸铁件的熔炼工艺，其特征在于，(1)中所述增碳剂成分要求为C≥98％、S≤0.03％、N≤0.01％、灰份≤1.0％。

6.根据权利要求1所述的一种薄壁铁素体球墨铸铁件的熔炼工艺，其特征在于，(2)中所述75硅铁成分要求为Si≥73％、Al≤0.5％，其余为Fe。

7.根据权利要求1所述的一种薄壁铁素体球墨铸铁件的熔炼工艺，其特征在于，(3)中所述碳化硅的粒度为3-8mm。

8.根据权利要求1所述的一种薄壁铁素体球墨铸铁件的熔炼工艺，其特征在于，(5)中所述球化剂为镧系球化剂，化学成分及百分比为Mg 5.35％、Al 0.18％、Si 45.96％、Ca3.35％、La 0.68％。

9.根据权利要求1所述的一种薄壁铁素体球墨铸铁件的熔炼工艺，其特征在于，(5)中所述孕育剂为高钙钡孕育剂，化学成分及百分比为Si 75％、Ca 2.01％、Ba 2.3％、Al1.1％。