CN108660362A

CN108660362A - 一种高强度球墨铸铁的绿色铸造方法及装置

Info

Publication number: CN108660362A
Application number: CN201710205239.6A
Authority: CN
Inventors: 管典科; 周扬民; 葛兴平
Original assignee: Qingdao Polytechnic Lian Electromechanical Co Ltd
Current assignee: Qingdao Polytechnic Lian Electromechanical Co Ltd
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2018-10-16

Abstract

本发明提供一种高强度球墨铸铁的绿色铸造方法，解决现有球墨铸铁产品生产成本过高和硬度、弯曲强度等机械性能较差的问题。按照废钢70‑80%、回炉料20‑30%、球化剂1%、孕育剂0.9%、增碳剂4.5%的比例进行配料。原材料经过电炉的熔化、增碳、孕育后，铁水倒入球化包进行球化处理后倒入叠铸腹膜沙腔体内部成型。上述球墨铸铁微量元素的化学成分严格控制在：C：3.60‑3.9%，Si：1.60‑1.90%，P：0.033‑0.035%，S：0.032‑0.035%，Mn：0.20‑0.40%。本发明以废钢为主要原材料，能够降低生产成本15%左右，铸件的球化率、延伸率和抗拉强度分别达到三级、15%、500MPa以上，具有优良的力学性能和生产成本低、资源循环利用的特点。

Description

一种高强度球墨铸铁的绿色铸造方法及装置

技术领域

本发明属于铸造技术领域，尤其涉及一种高强度球墨铸铁的绿色铸造方法及装置。

背景技术

球墨铸铁的生产，都是根据GB／T1348—2009《球墨铸铁件》标准，球墨铸铁的力学性能从QT350—22L——QT900—2共14个牌号，生产工艺已非常成熟，随着铸造厂质量控制水平的提高，一般生产厂家都能大批量稳定地生产。这也是我国能迅速成为铸造大国的原因之一，而我国整体的制造技术水平还是不高，通过试验证明，同样牌号的铸件，先进国家生产的比我国生产的在性能、使用寿命和加工性能要好的多。一方面在质量控制上比我们先进，另一方许多厂家有自己的企业标准，牌号上靠国标，实际的要求要比国标高。所以要提高我国的铸造水平必须先要提高我们的技术水平。

近几年来国内许多关于高强度、高伸长率材质开发的文章时有在各种刊物上发表，一般有以下三种情况：

1、发表文章最多是以力学性能试块检测数据为依据，性能达到高强度、高伸长率要求的。

2、是以铁模覆砂等特种工艺方法生产，性能达到高强度、高伸长率要求的。

3、绝大部分文章介绍只是试验达到高强度、高伸长率要求，并没有在进行批量生产中，进行验证是否能稳定达到这些要求。相对于我厂所作的工作，是不太一样，我厂是使用潮模砂生产，并按照顾客指定部位进行本体取样检测，而且进过批量稳定生产验证，可以稳定达到QT400—25、QT550—15、QT600—12的强度、伸长率要求。获得满足一般要求的QT400、QT550、QT600球铁件，既可通过添加一定的合金元素铸态生产，也可在保证基本铁水成分下，通过相应的热处理手段得到。采用铸态工艺生产球墨铸铁件，不需要投入热处理设备，可简化生产工艺，节省工时，节约能源，避免热处理过程中铸件的变形、氧化，大多工厂都选用铸态生产方式。

生产高强度、高伸长率的球墨铸铁件，最大的工艺难度在于，要保证强度的同时必须有一定的铁素体含量，不能存在诸如缩松、晶粒粗大、晶间偏析、夹杂、石墨畸变、开花或碎片状石墨等缺陷，但在铸造生产过程中，由于原铁水的质量，球化、孕育的手段，铸件的结构、形状．以及铸件的冷却方式等影响。常使生产出来的铸件难以达到高强度、高伸长率的要求。

发明内容

本发明针上述分析，提供一种高强度球墨铸铁的绿色铸造方法及装置，采用废钢、铸造合金等为原材料，解决现有工艺生产成本高，产品性能差的问题。

本发明所提出的高强度球墨铸铁产品的绿色铸造方法及装置以废钢为主要原材料，按照废钢70-80%、回炉料20-30%、铁屑5%左右、球化剂1%左右、孕育剂0.9%左右、增碳剂4.5%左右的比例进行配料。原材料经过电炉的熔化、增碳，铁水经过球铁包球化、孕育后倒入叠铸腹膜沙腔体内部成型。上述球墨铸铁微量元素的化学成分严格控制在：C：3.60-3.9%，Si：1.60-1.90%，P：0.033-0.035%，S：0.032-0.035%，Mn：0.20-0.40%。本发明以废钢为主要原材料，能够降低生产成本15%左右，铸件的球化率、延伸率和抗拉强度分别达到三级、15%、500MPa以上。为达到上述目的，本发明采用以下步骤实现：

步骤（1）：将回炉料、铁屑、增碳剂依次加入电炉中进行熔炼，熔炼过程中逐渐加入废钢压块，熔炼温度为1580℃左右加入球化剂、孕育剂，铁水1500-1550℃左右准备出炉。

步骤（2）：球化包底部依次加入球化剂、孕育剂、铁屑，将电炉里面的铁水倒入球化包，球化、孕育3分钟后，将上述原铁浇铸到铸造壳体之内，控制浇铸时的温度为1430-1500℃，铁水浇铸过程连续不间断、快速冲型，铁水包内铁水浇注时间不超过5分钟；

步骤（3）：将上述半成品依次进行退火、抛丸、打磨、喷涂处理等后续工作。

在本发明的技术方案中，还具有如下附加技术特征：

步骤（1）中在往电炉中加入废钢、回炉料等原材料过程中，需将增碳剂控制在废钢压块底部，避免漂浮在铁液表面，提高增碳剂的吸收率。

步骤（1）中在温度为1520℃左右，利用快速分析仪对原铁液成分测试，并通过增加废钢或孕育剂，将碳硅含量控制在c含量3.6-3.9%、si 含量1.2-1.8%之间。

步骤（2）中，腹膜沙叠铸腔体控制在7-9层，顶层安装浇杯，层与层之间利用直浇道联通，并利用专用的工装夹紧，压实力不小于1500N。

步骤（3）中，控制铁水倒入腹膜沙叠铸腔体的速度，铁水冲型时间控制在30-60秒之内，注满铁水后，停止浇筑铁水。

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，下面将结合本发明实施例中的附图，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。

实施方式

1、一种高强度球墨铸铁格兰的绿色铸造方法及装置，其特征在于以废钢为主要原材料，按照Q235板材冲床下脚料80%、回炉料15%、铁屑5%、球化剂1%、孕育剂1%、增碳剂5%的比例进行配料。原材料经过电炉的熔化、增碳，铁水经过球铁包球化、孕育后倒入覆膜沙叠铸腔体内部成型。上述球墨铸铁微量元素的化学成分：C：0.35%，Si：0.70%，P：0.034%，S：0.033%，Mn：0.75%。铸件的球化率、延伸率和抗拉强度分别达到二级、18%、525MPa。

步骤（1）：将回炉料、铁屑、增碳剂依次加入电炉中进行熔炼，熔炼过程中逐渐加入废钢压块，熔炼温度为1500℃左右加入50%孕育剂，铁水1550℃左右准备出炉。

步骤（2）：球化包底部依次加入50%孕育剂、铁屑，将电炉里面的铁水倒入球化包，球化、孕育3分钟后，将上述原铁浇铸到铸造壳体之内，控制浇铸时的温度为1500-1530℃，铁水浇铸过程连续不间断、快速冲型，铁水包内铁水浇注时间不超过5分钟。

步骤（3）：将上述半成品依次进行退火、抛丸、打磨、喷涂处理后，包装入库。

2、根据权利要求1所述的高强度球墨铸铁格兰的绿色铸造方法及装置，其特征在于：步骤（1）中在电炉加入废钢压块过程中，一直将增碳剂控制在废钢压块底部，避免浮碳。

3、根据权利要求1所述的高强度球墨铸铁格兰的绿色铸造方法及装置，其特征在于：步骤（1）中在温度为1500℃左右，利用快速分析仪对原铁液成分测试，并通过增加废钢或孕育剂，将碳硅含量控制在c含量0.35%左右，si 含量0.75%左右。

4、根据权利要求1所述的高强度球墨铸铁格兰的绿色铸造方法及装置，其特征在于：步骤（2）中，覆膜沙叠铸控制在7-9层，顶层安装浇杯，层与层之间利用工装夹紧，压实力1200N左右。

5、根据权利要求1所述的高强度球墨铸铁格兰的绿色铸造方法及装置，其特征在于：步骤（3）中，控制铁水倒入腹膜沙叠铸腔体的速度，冲型时间控制在60秒之内，浇杯注满铁水。

Claims

1.一种高强度球墨铸铁的绿色铸造方法及装置，其特征在于以废钢为主要原材料，按照废钢70-80%、回炉料20-30%、球化剂1%、孕育剂0.9%、增碳剂4.5%的比例进行配料。

2.原材料经过电炉的熔化、增碳，铁水经过球铁包球化、孕育后倒入叠铸腹膜沙腔体内部成型。

3.上述球墨铸铁微量元素的化学成分严格控制在：C：3.60-3.9%，Si：1.60-1.90%，P：0.033-0.035%，S：0.032-0.035%，Mn：0.20-0.40%。

4.本发明以废钢为主要原材料，能够降低生产成本15%左右，铸件的球化率、延伸率和抗拉强度分别达到三级、15%、500MPa以上。

5.工艺流程如图1。

6.步骤（1）：将回炉料、废钢、铁屑、增碳剂依次加入电炉中进行熔炼，熔炼过程中逐渐加入废钢压块，熔炼温度为1580℃左右时取样，出结果后加入50%孕育剂，铁水孕育完毕加入打渣剂进行铁水净化，并在1550℃左右准备出炉。

7.步骤（2）：球化包底部依次加入球化剂和孕育剂、覆盖剂，将电炉里面的铁水倒入球化包，球化后的铁水在1500℃左右快速倒入浇注包，分别将浇注包里面的铁水倒入铸造壳体，铁水浇铸过程连续不间断、快速冲型，铁水包内铁水浇注时间不超过5分钟。

8.步骤（3）：将上述半成品依次进行清砂、抛丸、打磨、喷涂处理等后续工作，包装入库。

9.根据权利要求1所述的高强度球墨铸铁的绿色铸造方法及装置，其特征在于：步骤（1）中在电炉加入废钢压块过程中，一直将增碳剂控制在废钢压块底部，避免浮碳。

10.根据权利要求1所述的高强度球墨铸铁戈兰的绿色铸造方法及装置，其特征在于：步骤（1）中在温度为1580℃左右，利用快速分析仪对原铁液成分测试，并通过增加废钢或孕育剂，将碳硅含量控制在c ≤ 3.6-3.9%，si 含量≤ 1.2-1.8%。

11.根据权利要求1所述的高强度球墨铸铁的绿色铸造方法及装置，其特征在于：步骤（2）中，铸造壳体需要提前加工，把覆膜砂自动加入造型机，并采用覆膜砂叠铸工艺生产，覆膜沙叠铸壳体控制在7-9层，顶层安装浇杯，层与层之间利用工装夹紧，压实力不小于1500N。

12.根据权利要求1所述的高强度球墨铸铁的绿色铸造方法及装置，其特征在于：步骤（3）中，控制铁水倒入腹膜沙叠铸腔体的速度，冲型时间控制在60秒之内，浇杯注满铁水，补充球化收缩。