CN108315631A - 一种炉架用高强度灰口铸铁及其制备方法 - Google Patents

一种炉架用高强度灰口铸铁及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种炉架用高强度灰口铸铁及其制备方法，本发明涉及一种炉架用高强度铸铁配方及其制备方法，本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种工艺简单、铸件性能质量稳定的炉架用高强度铸铁材质配方及其制备方法。本发明提供的技术方案如下：一种炉架用高强度灰口铸铁，所述的灰口铸铁由如下重量百分比物质组成：生铁、废钢、回炉铁、碳化硅、锰铁、铬铁、铜、钼铁、镍铁、锡锭、硅钡孕育剂和硅锶孕育剂。本发明的有益效果在于：（1）制备的炉架用灰铁材质强度高，不脆，断坯率由＞5%降为0.5%以下；（2）本发明制备工艺较简单，质量稳定受控。

Description

一种炉架用高强度灰口铸铁及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种炉架用高强度铸铁配方及其制备方法，涉及灰铸铁技术领域。
背景技术
市场上的铸铁炉架抗拉强度较低，一方面是由于制造炉架时铸铁炉架壁厚较小，一般在5-10 mm范围内，造成浇注铁水后冷却较快，易产生白口组织，铁水流动性差，进而造成炉架材质较脆，另一方面是由于现有炉架制造工艺控制不稳定，也导致了抗拉强度较低，因此目前出现炉架断裂不良现象的较多，占比5%以上。所以有必要研究一种工艺较简单、炉架断面无白口组织且质量稳定受控的炉架用高强度灰口铸铁工艺。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种工艺简单、铸件性能质量稳定的炉架用高强度铸铁材质配方及其制备方法。
本发明提供的技术方案如下：
一种炉架用高强度灰口铸铁，所述的灰口铸铁由如下重量百分比物质组成：
生铁 0‐20 ％；
废钢 55‐75 ％；
回炉铁 20-40 %；
碳化硅 0.8-1.5 %；
锰铁1-1.6%；
铬铁0.2-0.6%；
铜0.6-1.0%；
钼铁 0.1-0.5%；
镍铁 0.1-0.5%；
锡锭0.04-0.12%；
硅钡孕育剂 0.3-0.5 %；
硅锶孕育剂 0.1-0.3%。
优选的，所述的灰口铸铁由如下重量百分比物质组成：
生铁 10 ％；
废钢 65 ％；
回炉铁 20 %；
碳化硅 1.1%；
锰铁 1.2%；
铬铁 0.4%；
铜锭 0.8%；
钼铁 0.2%；
镍铁 0.4%；
锡锭 0.1%；
硅钡孕育剂 0.5 %；
硅锶孕育剂 0.3% 。
一种炉架用高强度灰口铸铁的制备方法，所述的制备方法包括如下的步骤：
步骤一：炉架用高强度铸铁材质原材料配料及加料
准备各原料：生铁 0‐20 ％，废钢 55‐75 ％，回炉铁20-40 %，碳化硅 0.8-1.5 %，锰铁1.2%，铬铁 0.4%，铜0.8%，钼铁 0.1-0.5wt%，镍铁0.1-0.5wt%,锡锭0.04-0.12%，硅钡孕育剂： 0.3-0.5 %,硅锶孕育剂： 0.1-0.3%；
加生铁、回炉铁，再加废钢，当炉料熔大约三分之一后，再加入碳化硅、锰铁、铬铁和铜，最后熔清成为原铁水；
调整铁水中相关成分位于以下控制范围：C 3.0-3.25wt%，Si 1.5-1.8wt%，Mn 0.65-0.85wt%，S 0.06-0.09wt%，P ＜0.07wt%，Cu 0.6-1.0wt%，Cr0.1-0.4wt%；则原铁水成分合格，否则继续调整成分，直到原铁水成分合格；
原铁水成分合格后，开始精炼，精炼温度为1500-1530℃，然后把铁水渣捞干净，出铁前加入钼铁和镍铁，搅拌均匀，温度在1470-1500℃范围内即可出铁水；
步骤二：炉架用高强度铸铁材质铁水一次孕育处理和加锡
在浇注包内加入硅钡孕育剂和锡锭，进行一次孕育；
步骤三：炉架用高强度铸铁材质铁水二次孕育处理和浇注铁水
采用线上二次随流孕育处理，二次孕育剂为硅锶孕育剂，再进行浇注，浇注温度按1390-1430℃控制。
本发明还提供一种炉架，所述的炉架采用上述的高强度灰口铸铁制作而成。
本发明制备的高强度灰口铸铁，化学成分为：C 3.0-3.25 wt%，Si 1.8-2.1 wt%，Mn 0.65-0.85 wt%，S 0.06-0.09 wt%，P＜0.07 wt%，Cu 0.6-1.0 wt%，Cr 0.1-0.4 wt%，Sn0.04-1.0wt%，Mo 0.1-0.5wt%，Ni 0.1-0.5wt%。
所制备的灰铁金相为：基体组织为珠光体98%以上，石墨形态为A型石墨，石墨长度等级为4级，磷共晶+碳化物总含量＜1%。
所制备的灰铁机械性能：试棒强度为320-350Mpa，铸件本体强度为310-330Mpa，硬度为190-210HB。
采用本发明制备的灰口铸铁制备的灰铁炉架，经统计断坯率＜0.5%。
本发明通过优化液态铸铁化学成分、提高铁液纯净度和成分均匀性，提高碳当量和Si／C比，以及加入钼铁、镍铁、锡锭、铜和SiC来强化珠光体基体组织，并采用一次孕育硅钡孕育剂和二次孕育硅锶孕育剂，强化和延长铁水孕育效果，形成大量显微晶核，促使共晶团生产，生成细小均匀的A型石墨，细化基体组织，从而使铸件抗拉强度大幅提高。
本发明的有益效果在于：（1）制备的炉架用灰铁材质强度高，不脆，断坯率由＞5%降为0.5%以下；（2）本发明制备工艺较简单，质量稳定受控。
具体实施方式
实施例一
制备重量组分的各物质：生铁 20％，废钢 55％，回炉铁20%，碳化硅 1.4 %，锰铁1.2%，铬铁 0.4%，铜锭0.8%。先加生铁、回炉铁，再加废钢。当炉料熔大约三分之一后，在加入碳化硅粉、锰铁、铬铁和铜锭，最后熔清成为铁水。
待铁水全部熔清后，取样化验原铁水成分，如原铁水成分满足一下控制范围：C3.25 wt%，Si 1.7 %，Mn 0.82wt%，S 0.07wt%，P0.06wt%，Cu 0.81 wt%，Cr0.42wt%；则原铁水成分合格，否则继续调整成分，直到原铁水成分合格。原铁水成分合格后，开始精炼，精炼温度为1521℃，然后把铁水渣捞干净，出铁前加入钼铁 0.2wt%和镍铁0.4wt%，搅拌均匀，铁水出炉温度1490℃。
在浇注包内加入一次孕育剂和锡锭，一次孕育剂即为硅钡孕育剂，加入量按0.35wt%，锡锭按0.1 wt%加入。
采用线上二次随流孕育处理，二次孕育剂即为硅锶孕育剂，加入量按0.15%，浇注温度1415℃。
检验铸件本体化学成分为：
C 3.25 wt%，Si1.93 wt%，Mn 0.82 wt%，S 0.07 wt%，P 0.06 wt%，Cu 0.81 wt%，Cr0.42 wt%，Sn 1.0wt%，
Mo 0.24wt%，Ni 0.43wt%。
经检验本体金相为：
基体组织为珠光体98%，石墨形态为A型石墨，石墨长度等级为4级，磷共晶+碳化物总含量＜1%。
经检验本体机械性能：
试棒强度为324Mpa，铸件本体强度为312Mpa，硬度为197HB。
当批炉架共浇注1719件，断坯8件，断坯率0.465%。
实施例二
生铁 10％，废钢 65％，回炉铁20%，碳化硅 1.1 %，锰铁1.2%，铬铁 0.4%，铜锭0.8%。先加生铁、回炉铁，再加废钢。当炉料熔大约三分之一后，在加入碳化硅粉、锰铁、铬铁和铜锭，最后熔清成为铁水。
待铁水全部熔清后，取样化验原铁水成分，如原铁水成分满足一下控制范围：C3.15 wt%，Si 1.5 %，Mn 0.82wt%，S 0.07wt%，P0.06wt%，Cu 0.78 wt%，Cr0.38wt%；则原铁水成分合格，否则继续调整成分，直到原铁水成分合格。原铁水成分合格后，开始精炼，精炼温度为1526℃，然后把铁水渣捞干净，出铁前加入钼铁 0.2wt%和镍铁0.4wt%，搅拌均匀，铁水出炉温度1501℃。
在浇注包内加入一次孕育剂和锡锭，一次孕育剂即为硅钡孕育剂，加入量按0.5wt%，锡锭按0.1 wt%加入。
采用线上二次随流孕育处理，二次孕育剂即为硅锶孕育剂，加入量按0.3%，浇注温度1419℃。
本发明一种炉架用高强度铸铁材质配方及其制备方法，所制备的灰铁化学成分为：
C 3.16 wt%，Si1.81 wt%，Mn 0.82 wt%，S 0.07 wt%，P 0.06 wt%，Cu 0.78 wt%，Cr0.38 wt%，Sn 0.93wt%，Mo 0.24wt%，Ni 0.46wt%。
经检验本体金相为：
基体组织为珠光体98%，石墨形态为A型石墨，石墨长度等级为4级，磷共晶+碳化物总含量＜1%。
经检验本体机械性能：
试棒强度为346Mpa，铸件本体强度为327Mpa，硬度为214HB。
当批炉架共浇注2109件，断坯1件，断坯率0.047%。
例2的生铁、废钢、回炉铁配比改变，废钢比例增加，且孕育量较例1增加，浇注温度高出4℃，故铸件本体抗拉强度和硬度均比例1高，且炉架断坯率明显减少。

Claims (4)

1.一种炉架用高强度灰口铸铁，其特征在于，所述的灰口铸铁由如下重量百分比物质组成：
生铁 0‐20 ％；
废钢 55‐75 ％；
回炉铁 20-40 %；
碳化硅 0.8-1.5 %；
锰铁1-1.6%；
铬铁0.2-0.6%；
铜0.6-1.0%；
钼铁 0.1-0.5%；
镍铁 0.1-0.5%；
锡锭0.04-0.12%；
硅钡孕育剂 0.3-0.5 %；
硅锶孕育剂 0.1-0.3%。
2.如权利要求1所述的炉架用高强度灰口铸铁，其特征在于，所述的灰口铸铁由如下重量百分比物质组成：
生铁 10 ％；
废钢 65 ％；
回炉铁 20 %；
碳化硅 1.1%；
锰铁 1.2%；
铬铁 0.4%；
铜锭 0.8%；
钼铁 0.2%；
镍铁 0.4%；
锡锭 0.1%；
硅钡孕育剂 0.5 %；
硅锶孕育剂 0.3% 。
3.如权利要求1或2所述的炉架用高强度灰口铸铁的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下的步骤：
步骤一：炉架用高强度铸铁材质原材料配料及加料
准备各原料：生铁 0‐20 ％，废钢 55‐75 ％，回炉铁20-40 %，碳化硅 0.8-1.5 %，锰铁1.2%，铬铁 0.4%，铜0.8%，钼铁 0.1-0.5wt%，镍铁0.1-0.5wt%,锡锭0.04-0.12%,硅钡孕育剂： 0.3-0.5 %,硅锶孕育剂： 0.1-0.3%；
先加生铁、回炉铁，再加废钢，当炉料熔大约三分之一后，在加入碳化硅、锰铁、铬铁和铜，最后熔清成为原铁水；
原铁水成分满足以下控制范围：C 3.0-3.25wt%，Si 1.5-1.8wt%，Mn 0.65-0.85wt%，S0.06-0.09wt%，P ＜0.07wt%，Cu 0.6-1.0wt%，Cr0.1-0.4wt%；
然后对原铁水进行精炼，精炼温度为1500-1530℃，然后把铁水渣捞干净，出铁前加入钼铁和镍铁，搅拌均匀，温度在1470-1500℃范围内即可出铁水；
步骤二：炉架用高强度铸铁材质铁水一次孕育处理和加锡
在浇注包内加入硅钡孕育剂和锡锭,进行一次孕育；
步骤三：炉架用高强度铸铁材质铁水二次孕育处理和浇注铁水
采用线上二次随流孕育处理，二次孕育剂为硅锶孕育剂，再进行浇注，浇注温度按1390-1430℃控制。
4.一种炉架，其特征在于，所述的炉架采用如权利要求1-3任一权利要求所述的高强度灰口铸铁制作而成。
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