CN107513658A - 高硅球铁注塑机模板铸件的制备方法 - Google Patents

高硅球铁注塑机模板铸件的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种高硅球铁注塑机模板铸件的制备方法，步骤包括：如下重量百分比配置原料：生铁40％～50％，废钢20％～30％，回炉料20％～30％，硅铁1％～1.4％，Sb 0.004％～0.005％；熔融；取样分析和调配成分；先将稀土镁球化剂和Sb分别放置在球化包底部横档的两侧，并用废钢片包覆稀土镁球化剂表面，将铁水往放置有Sb一侧的球化包中倒入，待球化反应开始后，向球化包内加入倒包孕育剂进行孕育，同时对铁水进行搅拌，促进倒包孕育剂的熔化；除渣、浇注。具有不但能有效解决铸件缩松、缩孔等缺陷，而且能减小铸件脆性，从而能大大降低铸件在制造时废品率的高硅球铁注塑机模板铸件的优点。

Description

高硅球铁注塑机模板铸件的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高硅(Si 3.3％～3.5％)球铁注塑机模板铸件铸造技术领域，特别是一种高硅球铁注塑机模板铸件的制备方法。
背景技术
高硅球铁注塑机模板铸件以其较好的力学性能，可以优化减少铸件壁厚，本体性能更均匀，单相组织，硬度均匀，切削性能好，刀具寿命长，耐热疲劳性、高温强度、高温抗氧化等性能，在国内外已经得到广泛应用。目前，现有的高硅球铁注塑机模板铸件存在以下问题：由于高硅低碳的制约，因此不但铸件在制造时容易产生缩松、缩孔等，而且脆性较大，铸件在制造时因脆性引起的废品率高达15％～35％，尤其在制造壁厚大于180mm的铸件时，上述缺陷更易产生。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种不但能有效解决铸件缩松、缩孔等缺陷，而且能减小铸件脆性，从而能大大降低铸件在制造时废品率的高硅球铁注塑机模板铸件的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高硅球铁注塑机模板铸件的制备方法，制备步骤包括：
(1)配置原料，原料包括下述重量百分比的物质：生铁40％～50％，废钢20％～30％，回炉料20％～30％，硅铁1％～1.4％，Sb 0.004％～0.005％；
(2)冲天炉电炉双联熔炼：将生铁、废钢、硅铁、回炉料依次加入到冲天炉中熔炼得到铁水，铁水进入电炉；
(3)取样分析和调配成分：待电炉内铁水升温到1440℃～1460℃后，取铁水做样品化学光谱分析，并根据分析结果对铁水成分进行调配，直至铁水成分符合要求；
(4)出铁、球化及孕育处理：先将稀土镁球化剂和Sb分别放置在球化包底部，并用废钢片包覆稀土镁球化剂表面，将铁水往放置有Sb一侧的球化包中倒入，待球化反应开始后，向球化包内加入倒包孕育剂进行孕育，同时对铁水进行搅拌，促进倒包孕育剂的熔化；
(5)除渣：向球化包内添加除渣剂，搅拌后进行扒渣；
(6)浇注：将铁水浇注到铸型(即待成型铸件的型腔)中，并且在浇注时随铁水流加入随流孕育剂进行随流孕育，铁水进入到型腔内冷凝获得铸件。
本发明上述的制备方法，其中步骤(4)中的稀土镁球化剂的粒度为10mm～15mm，稀土镁球化剂的加入量为铁水总重量的1.3％～1.4％，所述的稀土镁球化剂的成分包括下述重量百分比的物质：Mg 6％～7％，RE 1.5％～2.5％，Si 39％～41％，Ca 2％～3％，Ba2.3％～ 2.7％，其余为铁。
本发明步骤(4)稀土镁球化剂和Sb分别放置在球化包底部，即将稀土镁球化剂和Sb分别放置球化包底部横档位置的两侧。
本发明所述的高硅球铁注塑机模板铸件的制造方法，其中，步骤(4)中用于包覆稀土镁球化剂的废钢片的加入量为铁水总重量的0.8％～1.2％。
本发明所述的高硅球铁注塑机模板铸件的制造方法，其中，Sb的加入量为铁水总重量的0.004％～0.005％。
本发明所述的高硅球铁注塑机模板铸件的制造方法，其中，倒包孕育剂采用的是粒度为3mm～8mm的硅钡孕育剂，倒包孕育剂的加入量为铁水总重量的0.4％～0.5％，倒包孕育剂包括下述重量百分比的物质：Si 72％～74％，Al≤1.2％，S≤0.02％，Ca 0.7％～1.3％，Ba 1.6％～2.4％，其余为铁。
本发明所述的高硅球铁注塑机模板铸件的制造方法，其中，倒包孕育剂的加入方式为待球化反应开始后，向球化包内分三次加入倒包孕育剂，相邻两次加入的时间间隔为10秒～20秒，每次加入的倒包孕育剂的加入量均为倒包孕育剂总加入量的1/3。
本发明所述的高硅球铁注塑机模板铸件的制造方法，其中，随流孕育剂采用的是粒度为0.1mm～0.7mm的硅铝孕育剂，随流孕育剂的加入量为0.08％～0.12％，随流孕育剂包括下述重量百分比的物质：Si 71％～76％，Al 3.0％～4.0％，Ca 0.5％～1.5％，其余为铁。
本发明所述的高硅球铁注塑机模板铸件的制造方法，其中，步骤(6)需要在步骤(4)完成后的8分钟内完成。
本发明所述的高硅球铁注塑机模板铸件的制造方法，其中，步骤(4)铁水成分要求为：C 2.8％～3.0％，Si 3.3％～3.5％，Mn≤0.1％，P≤0.04％，S≤0.01％，Mg 0.04％～0.07％，RE(稀土)0.08％～0.15％，Sb 0.004％～0.005％，其余为铁。
与现有技术相比，本发明具有以下显著优点和有益效果：
1、本发明高硅球铁注塑机模板铸件通过各化学元素含量百分比的合理搭配，不但有效地解决了铸件缩孔、缩松等缺陷，而且也大大减小了铸件的脆性，从而大大减低了铸件在制造时的废品率；同时Sb对碎块状石墨有明显地抑制作用，能非常有效地抑制碎块状石墨的产生,从而可明显提高本发明高硅球铁注塑机模板铸件的力学性能。经检测，本发明高硅球铁注塑机模板铸件70mm×105mm×180mm附铸试块制作试样的抗拉强度≥420MPa，屈服强度≥300MPa，延伸率≥10％，球化等级≥3级，石墨大小级别为5-8 级，纯铁素体，铸件本体布氏硬度为155HBW～210HBW。
2、稀土镁球化剂中适量的RE不但能够促进石墨球化，从而有效了提高石墨球化率，而且还具有脱硫、脱氧的功能，从而起到了净化铁水的作用；另外，添加适量的RE还能有效减小铸件的脆性，从而大大减低铸件在制造时的废品率。
3、本发明高硅球铁注塑机模板铸件通过有效的球化处理，能够保证铁水出到铁水总量的1/3以上后才开始球化反应，从而能够使石墨的球化更为充分，球化率更高。
4、本发明高硅球铁注塑机模板铸件采用新颖的孕育处理方法，即倒包孕育剂的加入方式是待球化反应开始后，向球化包内分三次加入倒包孕育剂，相邻两次加入的时间间隔为10秒～20秒，每次加入的倒包孕育剂的加入量均为倒包孕育剂总加入量的1/3，此孕育方式的优点在于能够使球化反应剧烈从而引起铁水震荡，进而使得铁水能更充分的孕育。
5、废钢的在回炉料后面加入的目的是：一方面能使回炉料更快的熔化，另一方面能使废钢在熔化前得到足够的烘烤，从而能够清除其表面的油渍及水分，使废钢更干净，使熔化的铁水更纯净。
6、浇铸成型的铸件不需热处理，因此简化了制造工序，从而不但提高了生产效率，而且还降低了制造成本。
7.本发明的稀土镁球化剂和Sb分别放置在球化包底部横档的两侧，并用废钢片包覆稀土镁球化剂表面，将铁水往放置有Sb一侧的球化包中倒入，待球化反应开始后，向球化包内加入倒包孕育剂进行孕育，同时对铁水进行搅拌，促进倒包孕育剂的熔化；之所以这样设定是因为这种方式添加Sb，即使很少量的方式也不容易发生损耗，保证 Sb含量的稳定性从而也保证整体铸件的性能，且本发明Sb可以采用块状的加入方式，相对于小颗粒状的更不容易被烧掉或者损耗掉。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明一种高硅球铁注塑机模板铸件的制备方法作进一步的详细说明。
实施例1：
本实施例中的高硅球铁注塑机模板铸件1394mm×1250mm×365mm,最厚处为245mm，最薄处50mm，单件铸件3600kg，树脂砂生产，基体组织为铁素体。
该高硅球铁注塑机模板铸件中各组分含量的重量百分比是C 3.0％、Si 3.5％、Mn0.08％、P 0.03％、S 0.009％、Mg 0.06％、RE 0.11％、Sb 0.005％、其余为铁。
该高硅球铁注塑机模板铸件的制造方法是：
一、配置原料，原料包括下述重量百分比的物质：生铁45％、废钢30％、回炉料25％、硅铁1.2％；
二、冲天炉电炉双联熔炼，将生铁、废钢、硅铁、回炉料依次加入到冲天炉中熔炼，铁水进入电炉，其中回炉料采用的是废的球墨铸铁、开箱后从铸件清理的球墨铸铁的浇注系统、冒口，废钢采用的是普通的碳素非合金钢；
三、取样分析和调配成分，待电炉内铁水升温到1450℃后，再次取铁水做样品化学光谱分析，并根据分析结果对铁水成分进行调配，直至铁水成分符合要求；
四、出铁、球化及孕育处理，先将稀土镁球化剂和Sb分别放置在球化包底部横档的两侧，并用废钢片包覆稀土镁球化剂表面，废钢片采用的是普通的碳素非合金钢，将铁水往放置有Sb一侧的球化包中倒入，待球化反应开始后，向球化包内加入倒包孕育剂进行孕育，同时对铁水进行搅拌，促进倒包孕育剂的熔化，其中所采用的稀土镁球化剂的粒度为10mm～15mm，稀土镁球化剂的加入量为1.4％，稀土镁球化剂包括下述重量百分比的物质：Mg6％～7％、RE 1.5％～2.5％、Si 38％～40％、Ca 2％～3％、Ba 2.3％～2.7％、其余为铁，而用于包覆稀土镁球化剂的废钢片的加入量为0.9％，Sb的加入量为0.005％；且倒包孕育剂采用的是粒度为3mm～8mm的硅钡孕育剂，倒包孕育剂的加入量为0.5％，倒包孕育剂包括下述重量百分比的物质：Si 71％～74％、Al≤1.2％、S≤0.02％、Ca 0.7％～ 1.3％、Ba1.6％～2.4％、其余为铁，倒包孕育剂的加入方式为待球化反应开始后，向球化包内分三次加入倒包孕育剂，相邻两次加入的时间间隔为12秒，每次加入的倒包孕育剂的加入量均为倒包孕育剂总加入量的1/3；
五、除渣，向球化包内添加除渣剂，用扒渣耙搅拌后进行扒渣；
六、浇注，将铁水浇注到铸型中，并且在浇注时随铁水流加入随流孕育剂进行随流孕育，且步骤六需要在步骤四完成后的8分钟内完成，其目的是避免铁水停留时间过长而产生孕育衰退及球化衰退，随流孕育剂采用的是粒度为0.1mm～0.7mm的硅铝孕育剂，随流孕育剂的加入量为0.11％，随流孕育剂包括下述重量百分比的物质：Si 70％～75％、 Al3.0％～4.0％、Ca 0.5％～1.5％、其余为铁。
本实施例中的稀土镁球化剂的加入量、用于包覆稀土镁球化剂的废钢片的加入量、 Sb的加入量、倒包孕育剂的加入量以及随流孕育剂的加入量所表达的意思均是指它们各自占有整个球化包内铁水的重量百分比。
根据GB/T 228.1-2010和GB/T 231.1-2009标准，本实施例中的高硅球铁注塑机模板铸件70mm×105mm×180mm附铸试块制作的试样抗拉强度为569MPa，屈服强度为419MPa，延伸率为17％；铸件本体布氏硬度为200HBW；本实施例中的高硅球铁注塑机模板铸件测得的球化等级为2级，石墨大小级别为6级，纯铁素体基体。
实施例2：
本实施例中的高硅球铁注塑机模板铸件外形尺寸1470mm×1424mm×1085mm,最厚处为185mm，最薄处70mm，单件铸件4100kg，树脂砂生产，基体组织为铁素体。
该高硅球铁注塑机模板铸件中各组分含量的重量百分比是C 2.9％、Si3.5％、Mn0.08％、P0.02％、S0.008％、Mg0.05％、RE0.14％、Sb0.005％、其余为铁。
该高硅球铁注塑机模板铸件的制造方法是：
一、配置原料，原料包括下述重量百分比的物质：生铁45％、废钢25％、回炉料30％、硅铁1％；
二、冲天炉电炉双联熔炼，将生铁、废钢、硅铁、回炉料依次加入到冲天炉中熔炼，铁水进入电炉，其中回炉料采用的是废的球墨铸铁、开箱后从铸件清理的球墨铸铁的浇注系统、冒口，废钢采用的是普通的碳素非合金钢；
三、取样分析和调配成分，待电炉内铁水升温到1440℃后，再取铁水做样品化学光谱分析，并根据分析结果对铁水成分进行调配，直至铁水成分符合要求；
四、出铁、球化及孕育处理，先将稀土镁球化剂和Sb分别放置在球化包底部横档的两侧，并用废钢片包覆稀土镁球化剂表面，废钢片采用的是普通的碳素非合金钢，将铁水往放置有Sb一侧的球化包中倒入，待球化反应开始后，向球化包内加入倒包孕育剂进行孕育，同时对铁水进行搅拌，促进倒包孕育剂的熔化，其中所采用的稀土镁球化剂的粒度为10mm～15mm，稀土镁球化剂的加入量为1.4％，稀土镁球化剂包括下述重量百分比的物质Mg 6％～7％、RE 1.5％～2.5％、Si 38％～40％、Ca 2％～3％、Ba 2.3％～2.7％、其余为铁，而用于包覆稀土镁球化剂的废钢片的加入量为1％，Sb的加入量为0.005％；且倒包孕育剂采用的是粒度为3mm～8mm的硅钡孕育剂，倒包孕育剂的加入量为0.4％，倒包孕育剂包括下述重量百分比的物质Si 71％～73％、Al≤1.2％、S≤0.02％、Ca 0.7％～ 1.3％、Ba 1.6％～2.4％、其余为铁，倒包孕育剂的加入方式为待球化反应开始后，向球化包内分三次加入倒包孕育剂，相邻两次加入的时间间隔为10秒，每次加入的倒包孕育剂的加入量均为倒包孕育剂总加入量的1/3；
五、除渣，向球化包内添加除渣剂，用扒渣耙搅拌后进行扒渣；
六、浇注，将铁水浇注到模具中，并且在浇注时随铁水流加入随流孕育剂进行随流孕育，且步骤六需要在步骤四完成后的8分钟内完成，其目的是避免铁水停留时间过长而产生孕育衰退及球化衰退，随流孕育剂采用的是粒度为0.1mm～0.7mm的硅铝孕育剂，随流孕育剂的加入量为0.1％，随流孕育剂包括下述重量百分比的物质Si 70％～75％、 Al 3.0％～4.0％、Ca 0.5％～1.5％、其余为铁。
本实施例中的稀土镁球化剂的加入量、用于包覆稀土镁球化剂的废钢片的加入量、 Sb的加入量、倒包孕育剂的加入量以及随流孕育剂的加入量所表达的意思均是指它们各自占有整个球化包内铁水的重量百分比。
根据GB/T 228.1-2010和GB/T 231.1-2009标准，本实施例中的高硅球铁注塑机模板铸件70mm×105mm×180mm附铸试块制作的试样抗拉强度为554MPa，屈服强度为 400MPa，延伸率为18％；铸件本体布氏硬度为195HBW；本实施例中的高硅球铁注塑机模板铸件测得的球化等级为2级，石墨大小级别为6级，纯铁素体基体。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高硅球铁注塑机模板铸件的制备方法，其特征在于：制备步骤包括：
(1)配置原料，原料包括下述重量百分比的物质：生铁40％～50％，废钢20％～30％，回炉料20％～30％，硅铁1％～1.4％，Sb 0.004％～0.005％；
(2)冲天炉电炉双联熔炼：将生铁、废钢、硅铁、回炉料依次加入到冲天炉中熔炼得到铁水，铁水进入电炉；
(3)取样分析和调配成分：待电炉内铁水升温到1440℃～1460℃后，取铁水做样品化学光谱分析，并根据分析结果对铁水成分进行调配；
(4)出铁、球化及孕育处理：先将稀土镁球化剂和Sb分别放置在球化包底部，并用废钢片包覆于稀土镁球化剂的外表面，将铁水往放置有Sb一侧的球化包中倒入，待球化反应开始后，向球化包内加入倒包孕育剂进行孕育，同时对铁水进行搅拌，促进倒包孕育剂的熔化；
(5)除渣：向球化包内添加除渣剂，搅拌后进行扒渣；
(6)浇注：将除渣后的铁水浇注到铸型中，并且在浇注时随铁水流加入随流孕育剂进行随流孕育，铁水进入到型腔内冷凝获得铸件。
2.根据权利要求1所述的高硅球铁注塑机模板铸件的制备方法，其特征在于：步骤(4)中的稀土镁球化剂的粒度为10mm～15mm，稀土镁球化剂的加入量为步骤(3)所得铁水总重量的1.3％～1.4％，所述的稀土镁球化剂的成分包括下述重量百分比的物质：Mg 6％～7％，RE 1.5％～2.5％，Si 39％～41％，Ca 2％～3％，Ba 2.3％～2.7％，其余为铁。
3.根据权利要求1所述的高硅球铁注塑机模板铸件的制备方法，其特征在于：步骤(4)中用于包覆稀土镁球化剂的废钢片的加入量为步骤(3)所得铁水总重量的0.8％～1.2％。
4.根据权利要求1所述的高硅球铁注塑机模板铸件的制备方法，其特征在于：Sb的加入量为步骤(3)所得铁水总重量的0.004％～0.005％。
5.根据权利要求1所述的高硅球铁注塑机模板铸件的制备方法，其特征在于：倒包孕育剂采用的是粒度为3mm～8mm的硅钡孕育剂，倒包孕育剂的加入量为步骤(3)所得铁水总重量的0.4％～0.5％，倒包孕育剂包括下述重量百分比的物质：Si 72％～74％，Al≤1.2％，S≤0.02％，Ca 0.7％～1.3％，Ba 1.6％～2.4％，其余为铁。
6.根据权利要求5所述的高硅球铁注塑机模板铸件的制备方法，其特征在于：所述的倒包孕育剂的加入方式为待球化反应开始后，向球化包内分三次加入倒包孕育剂，相邻两次加入的时间间隔为10秒～20秒，每次加入的倒包孕育剂的加入量均为倒包孕育剂总加入量的1/3。
7.根据权利要求1所述的高硅球铁注塑机模板铸件的制备方法，其特征在于：随流孕育剂采用的是粒度为0.1mm～0.7mm的硅铝孕育剂，随流孕育剂的加入量为步骤(3)所得铁水总重量的0.08％～0.12％，随流孕育剂包括下述重量百分比的物质：Si 71％～76％，Al3.0％～4.0％，Ca 0.5％～1.5％，其余为铁。
8.根据权利要求1所述的高硅球铁注塑机模板铸件的制备方法，其特征在于：步骤(6)需要在步骤(4)完成后的8分钟内完成。
9.根据权利要求1所述的高硅球铁注塑机模板铸件的制备方法，其特征在于：步骤(6)除渣后的铁水成分为：C 2.8％～3.0％，Si 3.3％～3.5％，Mn≤0.1％，P≤0.04％，S≤0.01％，Mg 0.04％～0.07％，RE 0.08％～0.15％，Sb 0.004％～0.005％，其余为铁。
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