CN107815517A - 一种强化灰口铸铁孕育效果的方法 - Google Patents

一种强化灰口铸铁孕育效果的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种强化灰口铸铁孕育效果的方法。游离的初晶碳化物是在液相凝固的初期形核与成长，它的形核与成长必要条件是需要时间、浓度起伏及能量起伏环境，为了抑制其形核及成长，本发明提高了灰口铸铁中铬含量，通过在铁液凝固过程中，将高碳铬铁以冲入法的工艺加入铁水中，使铬所致的游离初晶碳化物既没有足够的能量形核，也没有充足的成长时间，从而达到抑制产生游离初晶碳化物的目的，并且提高了铸件抗拉强度。

Description

一种强化灰口铸铁孕育效果的方法
技术领域
本发明属于铸铁技术领域，具体涉及一种强化灰口铸铁孕育效果的方法。
背景技术
在灰口铸铁中铬是反石墨作用属于中强，如果硅的石墨化作用+1，则铬的作用为-1，在共析转变时，起稳定珠光体，从而可以灰铸铁的力学性能，但是铬也是碳化物在铸铁凝固过程中，铬促成渗碳体的作用很强，使铸铁的白口倾向增强。传统工艺在铸铁中加硅进行孕育处理，对减轻铬造成的白口倾向有效，但对于消除铬所致的晶间渗碳体则效果欠佳。此外，铬细化珠光体从而提高传统熔炼工艺中化学成分Cr含量超过了0.35％，在铸件中就会形成铬所致的六边形的晶间渗碳体，从而恶化铸件的加工及使用性能。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种强化灰口铸铁孕育效果的方法，采用本发明提供的方法在提高了铸件抗拉强度的同时没有发现白口及初晶碳化物组织。
本发明提供了一种强化灰口铸铁孕育效果的方法，包括以下步骤：
A)按照配比称取生铁、废钢、回炉料，得到混合炉料；
B)将所述混合炉料熔炼，得到炉内原铁水；
C)将所述炉内原铁水加入至铁水包内，加入量为铁水包出水总量的1/5～2/5后，再加入孕育剂以及粉碎后的高碳铬铁，最后再将所述炉内原铁水冲入铁水包直至所述炉内原铁水加满所述铁水包，所述包内铁水包括：3.26wt％～3.30wt％的C、1.85wt％～2.1wt％的Si、0.05wt％～0.07wt％的Sn、0.9wt％～1.0wt％的Mn、0.08wt％～0.12wt％的S、0～0.03wt％的P、0.40wt％～0.45wt％的Cr、余量为Fe；
D)将所述包内铁水依次进行转包浇铸、开箱和清理，得到灰口铸铁。
优选的，所述炉内原铁水中各化学成分的质量占所述包内铁水总质量的质量百分比包括：
3.26wt％～3.30wt％的C、1.85wt％～2.1wt％的Si、0.05wt％～0.07wt％的Sn、0.9wt％～1.0wt％的Mn、0.08wt％～0.12wt％的S、0～0.03wt％的P。
优选的，所述熔炼的温度≤1530℃，所述熔炼的时间≤60min。
优选的，所述高碳铬铁中铬含量为52wt％，碳含量为6.2wt％。
优选的，所述粉碎后的高碳铬铁的粒度≤6mm。
优选的，所述高碳铬铁的加入量占所述包内铁水总量的0.9wt％。
优选的，所述孕育剂选自牌号为YFY-150的孕育剂，所述孕育剂的添加量占所述包内铁水总量的0.3wt％～0.5wt％。
优选的，所述转包浇铸的温度为1445℃～1465℃，浇铸时间≤8分钟。
本发明还提供了一种上述方法制备得到的灰口铸铁，包括以下质量百分比的化学成分：
3.26wt％～3.30wt％的C、1.85wt％～2.1wt％的Si、0.05wt％～0.07wt％的Sn、0.9wt％～1.0wt％的Mn、0.08wt％～0.12wt％的S、0～0.03wt％的P、0.40wt％～0.45wt％的Cr、余量为Fe。
与现有技术相比，本发明提供了一种强化灰口铸铁孕育效果的方法，包括以下步骤：A)按照配比称取生铁、废钢和回炉料，得到混合炉料；B)将所述混合炉料熔炼，得到炉内原铁水；C)将所述炉内原铁水加入至铁水包内，加入量为铁水包出水总量的1/5～2/5后，再加入孕育剂以及粉碎后的高碳铬铁，最后再将所述炉内原铁水冲入铁水包直至所述炉内原铁水加满所述铁水包，所述包内铁水包括：3.26wt％～3.30wt％的C、1.85wt％～2.1wt％的Si、0.05wt％～0.07wt％的Sn、0.9wt％～1.0wt％的Mn、0.08wt％～0.12wt％的S、0～0.03wt％的P、0.40wt％～0.45wt％的Cr、余量为Fe；D)将所述包内铁水依次进行转包浇铸、开箱和清理，得到灰口铸铁。游离的初晶碳化物是在液相凝固的初期形核与成长，它的形核与成长必要条件是需要时间、浓度起伏及能量起伏环境，为了抑制其形核及成长，本发明提高了灰口铸铁中铬含量，通过在铁液凝固过程中，将高碳铬铁以冲入法的工艺加入铁水中，使铬所致的游离初晶碳化物既没有足够的能量形核，也没有充足的成长时间，从而达到抑制产生游离初晶碳化物的目的，并且提高了铸件抗拉强度。
结果表明，把Cr的加入量从0.30wt％～0.35％提高到0.4wt％～0.45wt％时提高了铸件抗拉强度20～25MPa的同时组织中没有发现白口及初晶碳化物组织。
附图说明
图1为灰口铸铁的金相组织照片(X100)；
图2为灰口铸铁的组织形态照片(X100)。
具体实施方式
本发明提供了一种强化灰口铸铁孕育效果的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)按照配比称取生铁、废钢和回炉料，得到混合炉料；
B)将所述混合炉料熔炼，得到炉内原铁水；
C)将所述炉内原铁水加入至铁水包内，加入量为铁水包出水总量的1/5～2/5后，再加入孕育剂以及粉碎后的高碳铬铁，最后再将所述炉内原铁水冲入铁水包直至所述炉内原铁水加满所述铁水包，所述包内铁水包括：3.26wt％～3.30wt％的C、1.85wt％～2.1wt％的Si、0.05wt％～0.07wt％的Sn、0.9wt％～1.0wt％的Mn、0.08wt％～0.12wt％的S、0～0.03wt％的P、0.40wt％～0.45wt％的Cr、余量为Fe；
D)将所述包内铁水依次进行转包浇铸、开箱和清理，得到灰口铸铁。
本发明首先按照配比称取原料，得到混合炉料，接着，将所述混合炉料进行熔炼，得到炉内原铁水。其中，所述熔炼的温度优选为1445℃～1465℃，所述熔炼的时间优选为≤60分钟。
其中，所述原料包括生铁、废钢和回炉料，最终得到的炉内原铁水中各化学成分所占最终灰口铸铁的质量百分比包括：3.26wt％～3.30wt％的C、1.85wt％～2.1wt％的Si、0.05wt％～0.07wt％的Sn、0.9wt％～1.0wt％的Mn、0.08wt％～0.12wt％的S、0～0.03wt％的P。
得到炉内原铁水之后，将所述炉内原铁水加入至铁水包内，加入量为铁水包出水总量的1/5～2/5。在本发明中，所述铁水包出水总量为铁水包中能够承载的原铁水的总量。
接着，再加入孕育剂以及粉碎后的高碳铬铁。
在本发明中，所述高碳铬铁按照如下方法进行粉碎：
把粒度为20～60mm的高碳铬铁进行破碎筛分出粒度为≤6mm的粉碎后的高碳铬铁。其中，所述高碳铬铁中铬含量为52wt％，碳含量为6.2wt％。
所述高碳铬铁的加入量占所述包内铁水总量的0.9wt％。
所述孕育剂选自牌号为YFY-150的孕育剂，所述孕育剂的添加量占所述包内铁水总量的0.3wt％～0.5wt％，优选为0.35wt％～0.45wt％。
加入粉碎后的高碳铬铁以及孕育剂后，再将所述炉内原铁水冲入铁水包直至所述炉内原铁水加满所述铁水包，得到包内铁水。
其中，所述再将所述炉内原铁水冲入铁水包的量与起始加入铁水包内的炉内原铁水的量的总和即为铁水包出水总量。
所述包内铁水包括：3.26wt％～3.30wt％的C、1.85wt％～2.1wt％的Si、0.05wt％～0.07wt％的Sn、0.9wt％～1.0wt％的Mn、0.08wt％～0.12wt％的S、0～0.03wt％的P、0.40wt％～0.45wt％的Cr、余量为Fe。
最后，将所述包内铁水依次进行转包浇铸、开箱和清理，得到灰口铸铁。
本发明对所述转包浇铸、开箱和清理的方法并没有特殊限制，本领域技术人员共知的方法即可。所述转包浇铸的温度优选为1445℃～1465℃，浇铸时间为≤8分钟。
本发明还提供了一种上述方法制备得到的灰口铸铁，包括以下质量百分比的化学成分：
3.26wt％～3.30wt％的C、1.85wt％～2.1wt％的Si、0.05wt％～0.07wt％的Sn、0.9wt％～1.0wt％的Mn、0.08wt％～0.12wt％的S、0～0.03wt％的P、0.40wt％～0.45wt％的Cr、余量为Fe。
所述灰口铸铁包括3.26wt％～3.30wt％的C，优选为3.27wt％～3.29wt％，更优选为3.28wt％～3.29wt％。
所述灰口铸铁还包括1.85wt％～2.1wt％的Si，优选为1.90wt％～2.05wt％，更优选为1.95wt％～2.0wt％。
所述灰口铸铁还包括0.05wt％～0.07wt％的Sn，优选为0.055wt％～0.065wt％，更优选为0.057wt％～0.062wt％。
所述灰口铸铁还包括0.9wt％～1.0wt％的Mn，优选为0.92wt％～0.98wt％，更优选为0.94wt％～0.96wt％。
所述灰口铸铁还包括0.08wt％～0.12wt％的S，优选为0.09wt％～0.11wt％，更优选为0.095wt％～0.10wt％。
所述灰口铸铁还包括0～0.03wt％的P，优选为0～0.02wt％，更优选为0～0.01wt％。
所述灰口铸铁还包括0.40wt％～0.45wt％的Cr，优选为0.41wt％～0.44wt％，更优选为0.42wt％～0.43wt％。
游离的初晶碳化物是在液相凝固的初期形核与成长，它的形核与成长必要条件是需要时间、浓度起伏及能量起伏环境，为了抑制其形核及成长，本发明提高了灰口铸铁中铬含量，通过在铁液凝固过程中，将高碳铬铁以冲入法的工艺加入铁水中，使铬所致的游离初晶碳化物既没有足够的能量形核，也没有充足的成长时间，从而达到抑制产生游离初晶碳化物的目的，并且提高了铸件抗拉强度。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的磁兼容的水冷微波消融针及其制备方法进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
1)炉内电原铁水中的化学成分占灰口铸铁的质量百分比按C：3.28wt％、Si:1.65wt％(包内铁水Si:2.0％)、Mn：0.92wt％、S：0.08wt％、P：0.027wt％、Sn:0.058wt％控制进行配料(生铁、废钢和回炉料)及调质，在≤1530℃的条件下熔炼得到炉内原铁水；
2)把粒度为20～60mm的高碳铬铁(其中，高碳铬铁中Cr:52wt％、C:6.2wt％)进行破碎筛分出粒度为≤6mm的高碳铬铁粒；
3)将所述炉内原铁水出水量占包内出水总量1/5的炉内原铁水加入至铁水包中，把高碳铬铁粒(加入量占所述：0.9％)+孕育剂(牌号：YFY-150，加入量：0.4％)加入铁水包内，然后再冲入剩余量的铁水至所述炉内原铁水加满所述铁水包，得到包内铁水，两次炉内原铁水的加入量之和为铁水包出水总量，包内铁水中各化学成分包括3.28wt％的C、1.95wt％的Si、0.58wt％的Sn、0.95wt％的Mn、0.08wt％的S、0.027wt％的P、0.42wt％的Cr、余量为Fe；
4)将所述包内铁水转包浇铸，浇铸的温度为1455℃，浇铸的时间为≤8min；
5)开箱、清理，得到灰口铸铁。
6)将所述灰口铸铁材质检测，检测本体抗拉强度：227MPa；硬度HB：214；金相组织为石墨形态：A形+少量B形基体，参见图1，图1为灰口铸铁的金相组织；组织为：珠光体型，参见图2，图2为灰口铸铁的组织形态。
实施例2
1)炉内电原铁水中的化学成分占灰口铸铁的质量百分比按C：3.30wt％、Si:1.7wt％(包内铁水Si:2.1％)、Mn：0.92wt％、、S：0.10wt％、P：0.023wt％、Sn:0.05wt％控制进行配料(生铁、废钢和回炉料)及调质，在≤1530℃的条件下熔炼得到炉内原铁水；
2)把粒度为20～60mm的高碳铬铁(其中，高碳铬铁中Cr:52wt％、C:6.2wt％)进行破碎筛分出粒度为≤6mm的高碳铬铁粒；
3)将所述炉内原铁水出水量占包内出水总量2/5的炉内原铁水加入至铁水包中，把高碳铬铁粒(加入量占所述：0.95％)+孕育剂(牌号：YFY-150，加入量：0.4％)加入铁水包内，然后再冲入剩余量的铁水至所述炉内原铁水加满所述铁水包，得到包内铁水，两次炉内原铁水的加入量之和为铁水包出水总量，包内铁水中各化学成分包括3.30wt％的C、2.1wt％的Si、0.05wt％的Sn、0.9wt％的Mn、0.10wt％的S、0.023wt％的P、0.45wt％的Cr、余量为Fe；
4)将所述包内铁水转包浇铸，浇铸的温度为1458℃，浇铸的时间为≤8min；
5)开箱、清理，得到灰口铸铁。
6)将所述灰口铸铁材质检测，检测本体抗拉强度：235MPa；硬度HB：217；金相组织为石墨形态：A形+少量B形基体；组织为：珠光体型。
实施例3
1)炉内电原铁水中的化学成分占灰口铸铁的质量百分比按C：3.29wt％、Si:1.67wt％(包内铁水Si:2.0％)、Mn：0.95wt％、、S：0.07wt％、P：0.025wt％、Sn:0.059wt％控制进行配料(生铁、废钢和回炉料)及调质，在≤1530℃的条件下熔炼得到炉内原铁水；
2)把粒度为20～60mm的高碳铬铁(其中，高碳铬铁中Cr:52wt％、C:6.2wt％)进行破碎筛分出粒度为≤6mm的高碳铬铁粒；
3)将所述炉内原铁水出水量占包内出水总量2/5的炉内原铁水加入至铁水包中，把高碳铬铁粒(加入量占所述：0.95％)+孕育剂(牌号：YFY-150，加入量：0.4％)加入铁水包内，然后再冲入剩余量的铁水至所述炉内原铁水加满所述铁水包，得到包内铁水，两次炉内原铁水的加入量之和为铁水包出水总量，包内铁水中各化学成分包括3.29wt％的C、2.0wt％的Si、0.059wt％的Sn、0.95wt％的Mn、0.07wt％的S、0.025wt％的P、0.40wt％的Cr、余量为Fe；
4)将所述包内铁水转包浇铸，浇铸的温度为1458℃，浇铸的时间为≤8min；
5)开箱、清理，得到灰口铸铁。
6)将所述灰口铸铁材质检测，检测本体抗拉强度：229MPa；硬度HB：217；金相组织为石墨形态：A形+少量B形基体；组织为：珠光体型。
对比例1
1)炉内电原铁水中的化学成分占灰口铸铁的质量百分比按C：3.28wt％、Si:1.65wt％(包内铁水Si:2.0％)、Mn：0.92wt％、S：0.08wt％、P：0.027wt％、Sn:0.058wt％、Cr:0.34wt％控制进行配料(生铁、废钢、回炉料)及调质，在≤1530℃的条件下熔炼得到炉内原铁水；
2)把粒度为20～60mm的高碳铬铁(其中，高碳铬铁中Cr:52wt％、C:6.2wt％)进行破碎筛分出粒度为≤6mm的高碳铬铁粒；
3)将所述炉内原铁水出水量占包内出水总量2/5时，把孕育剂(牌号：YFY-150，加入量：0.3～0.5％)加入铁水包内，然后再冲入剩余量的铁水，得到包内铁水，包内铁水中各化学成分包括3.28wt％的C、1.95wt％的Si、0.06wt％的Sn、0.95wt％的Mn、0.10wt％的S、0.024wt％的P、0.34wt％的Cr、余量为Fe；
4)将所述包内铁水转包浇铸，浇铸的温度为1450℃，浇铸的时间为≤8min；
5)开箱、清理，得到灰口铸铁。
6)将所述灰口铸铁材质检测，检测本体抗拉强度：209MPa；硬度HB：193。
以上所述仅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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种强化灰口铸铁孕育效果的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)按照配比称取生铁、废钢和回炉料，得到混合炉料；
B)将所述混合炉料熔炼，得到炉内原铁水；
C)将所述炉内原铁水加入至铁水包内，加入量为铁水包出水总量的1/5～2/5后，再加入孕育剂以及粉碎后的高碳铬铁，最后再将所述炉内原铁水冲入铁水包直至所述炉内原铁水加满所述铁水包，得到包内铁水，所述包内铁水包括：3.26wt％～3.30wt％的C、1.85wt％～2.1wt％的Si、0.05wt％～0.07wt％的Sn、0.9wt％～1.0wt％的Mn、0.08wt％～0.12wt％的S、0～0.03wt％的P、0.40wt％～0.45wt％的Cr、余量为Fe；
D)将所述包内铁水依次进行转包浇铸、开箱和清理，得到灰口铸铁。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述炉内原铁水中各化学成分的质量占所述包内铁水总质量的质量百分比包括：
3.26wt％～3.30wt％的C、1.85wt％～2.1wt％的Si、0.05wt％～0.07wt％的Sn、0.9wt％～1.0wt％的Mn、0.08wt％～0.12wt％的S、0～0.03wt％的P。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔炼的温度≤1530℃，所述熔炼的时间≤60分钟。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高碳铬铁中铬含量为52wt％，碳含量为6.2wt％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粉碎后的高碳铬铁的粒度≤6mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高碳铬铁的加入量占所述包内铁水总量的0.9wt％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述孕育剂选自牌号为YFY-150的孕育剂，所述孕育剂的添加量占所述包内铁水总量的0.3wt％～0.5wt％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转包浇铸的温度为1445℃～1465℃，时间为≤8分钟。
9.一种如权利要求1～8任意一项所述的方法制备得到的灰口铸铁，其特征在于，包括以下质量百分比的化学成分：
3.26wt％～3.30wt％的C、1.85wt％～2.1wt％的Si、0.05wt％～0.07wt％的Sn、0.9wt％～1.0wt％的Mn、0.08wt％～0.12wt％的S、0～0.03wt％的P、0.40wt％～0.45wt％的Cr、余量为Fe。
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