CN108660379A - 一种通用型离心铸造钢及其制备方法 - Google Patents

一种通用型离心铸造钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种通用型离心铸造钢及其制备方法，其主要成分以重量百分比计为：碳0.5%‑1.6%，硅1.2%‑1.5%，锰0.6%‑0.9%，硫0.02%‑0.04%，磷0.02%‑0.04%，铬0.3%‑0.4%，镍0.2%‑0.4%，钼0.1%‑0.2%，铜0.2%‑0.3%，钒0.4%‑0.6%，余量为铁及不可避免的元素杂质；具体制备方法是将各个原料混合，熔炼，脱氧脱硫，离心铸造成型；本发明通过在通用型离心铸造钢中添加硅，锰，硫，磷，铬，镍，钼，铜和钒，细化通用型离心铸造钢的组织，改善碳的形态和分布，使材料具有高强度高的延伸率和冲击韧性，抗拉强度大。

Description

一种通用型离心铸造钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及铸造钢生产技术领域，尤其涉及一种通用型离心铸造钢及其制备方法。
背景技术
离心铸造作为特种铸造的一种，就其发展水平而言目前是铸造业的一次工业革命，在世界上处于领先水平，被誉为“绿色铸造工程”，其生产的长项产品—合金钢管、双色复合管等目前市场需求量很大，然而，现有的离心浇注方法钢水从浇注口浇入，落在浇注机内壁上时，由于钢水的流速和冲力，浇注系统和型腔会被钢水冲蚀而掉落的零散砂粒漂浮在液面上形成冲砂现象，在成型钢管的表面形成大量砂孔；而且由于钢水冷却后又被覆盖，还会使钢管表面形成重皮裂纹；成型钢管凝固过程中由于钢水冲力过大在离心浇注机的端盖处产生的飞边会对钢管基于凝固方向冷却收缩造成机械阻力，使管壁疏松，当疏松到一定程度时就会出现缩孔。
因此，我们提出了一种通用型离心铸造钢及其制备方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种通用型离心铸造钢及其制备方法。
本发明提供了一种通用型离心铸造钢，其主要成分以重量百分比计为：碳0.5 %-1.6 %，硅1.2 %-1.5 %，锰0.6 %-0.9 %，硫0.02 %-0.04 %，磷0.02 %-0.04 %，铬0.3 %-0.4%，镍0.2 %-0.4 %，钼0.1 %-0.2 %，铜0.2 %-0.3 %，钒0.4 %-0.6 %，余量为铁及不可避免的元素杂质。
根据上述的通用型离心铸造钢，其主要成分以重量百分比计为：碳0.8 %-1.2 %，硅1.3 %-1.4 %，锰0.7 %-0.8 %，硫0.03 %-0.04 %，磷0.02 %-0.03 %，铬0.30 %-0.35 %，镍0.3 %-0.4 %，钼0.15 %-0.2 %，铜0.2 %-0.25 %，钒0.4 %-0.5 %，余量为铁及不可避免的元素杂质。
根据上述的通用型离心铸造钢，其主要成分以重量百分比计为：碳1.1 %，硅1.3%，锰0.8 %，硫0.03 %，磷0.03 %，铬0.3 %，镍0.3 %，钼0.2 %，铜0.2 %，钒0.5 %，余量为铁及不可避免的元素杂质。
根据上述的通用型离心铸造钢，含有所述铬，镍，钼，铜和钒的元素组分原料在通用型离心铸造钢中的总原料的占比小于1.7 %。
本发明还提供了一种通用型离心铸造钢的制备方法，它包括以下步骤：
S1、按照比例称取通用型离心铸造钢的原料；
S2、将步骤（1）中的原料按照对应比例混合均匀并于中频感应电炉中熔炼，将原料在1580-1620℃下熔炼成液态的均一体后得到钢水；
S3、将步骤（2）中钢水倒入预先加入脱氧剂、精炼剂、脱硫剂的浇包内，浇包内打渣一次，至钢水目测无杂质上浮；
S4、接通电源，启动离心铸造机使之转动，铸造线速度达到650 rpm-720 rpm时，将石英粉均匀撒入铸造内腔中，使得铸造内壁形成1.2-1.5mm厚的保温防粘层；
S5、离心成型，根据卷筒的重量将温度为1580-1620℃的铁水浇入铸造内腔，钢水的浇注曲线：浇注过程分为三个阶段，第一阶段的钢水浇注速度为3kg/s-6 kg/s，浇注时间为6s-8s；第二阶段的钢水浇注速度为15kg/s-25kg/s，钢水浇注量为钢水总量的1/2；第三阶段的钢水浇注速度为6 kg/s-9 kg/s，钢水浇注量为剩余的所有钢水；铸型旋转6-8分钟，取出卷筒；
S6、让取出的卷筒埋入干砂中自然冷却至室温后得到初成品，并将初成品从型腔包内取出，通过内镗机械加工的方法去除初成品上的毛刺，得到通用型离心铸造钢。
根据上述的通用型离心铸造钢的制备方法，所述脱氧剂为硅铝钡钙或碳化硅。
根据上述的通用型离心铸造钢的制备方法，所述精炼剂为氧化镁或碳化钙。
根据上述的通用型离心铸造钢的制备方法，所述脱硫剂是由15wt%-20wt%的镁、40wt%-45wt%的铝和35wt%-40wt%的铁组成的合金。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过在通用型离心铸造钢中添加硅，锰，硫，磷，铬，镍，钼，铜和钒，可以细化通用型离心铸造钢的组织，改善碳的形态和分布，使通用型离心铸造钢具有高强度高的延伸率和冲击韧性，抗拉强度大。
2、本发明通过先采用低速浇注，接着高速浇注，最后在中速浇注，使得通用型离心铸造钢表面无重皮裂纹，钢水利用率高，通用型离心铸造钢的致密度高，气孔、夹杂等缺陷少，合格率高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
一种通用型离心铸造钢，其主要成分以重量百分比计为：碳0.5 %，硅1.2 %，锰0.6 %，硫0.02 %，磷0.02 %，铬0.3 %，镍0.2 %，钼0.1 %，铜0.2 %，钒0.4 %，余量为铁及不可避免的元素杂质。
所述通用型离心铸造钢的制备方法，它包括以下步骤：
S1、按照比例称取通用型离心铸造钢的原料；
S2、将步骤（1）中的原料按照对应比例混合均匀并于中频感应电炉中熔炼，将原料在1600℃下熔炼成液态的均一体后得到钢水；
S3、将步骤（2）中钢水倒入预先加入脱氧剂、精炼剂、脱硫剂的浇包内，浇包内打渣一次，至钢水目测无杂质上浮；所述脱氧剂为碳化硅，精炼剂为氧化镁，脱硫剂是由18wt%的镁、45wt%的铝和37wt%的铁组成的合金；
S4、接通电源，启动离心铸造机使之转动，铸造线速度达到700rpm时，将石英粉均匀撒入铸造内腔中，使得铸造内壁形成1.3mm厚的保温防粘层；
S5、离心成型，根据卷筒的重量将温度为1600℃的铁水浇入铸造内腔，钢水的浇注曲线：浇注过程分为三个阶段，第一阶段的钢水浇注速度为5 kg/s，浇注时间为7s；第二阶段的钢水浇注速度为20kg/s，钢水浇注量为钢水总量的1/2；第三阶段的钢水浇注速度为8kg/s，钢水浇注量为剩余的所有钢水；铸型旋转8分钟，取出卷筒；
S6、让取出的卷筒埋入干砂中自然冷却至室温后得到初成品，并将初成品从型腔包内取出，通过内镗机械加工的方法去除初成品上的毛刺，得到通用型离心铸造钢。
实施例2
一种通用型离心铸造钢，其主要成分以重量百分比计为：碳1.1 %，硅1.3 %，锰0.8 %，硫0.03 %，磷0.03 %，铬0.3 %，镍0.3 %，钼0.2 %，铜0.2 %，钒0.5 %，余量为铁及不可避免的元素杂质。
所述通用型离心铸造钢的制备方法，它包括以下步骤：
S1、按照比例称取通用型离心铸造钢的原料；
S2、将步骤（1）中的原料按照对应比例混合均匀并于中频感应电炉中熔炼，将原料在1580℃下熔炼成液态的均一体后得到钢水；
S3、将步骤（2）中钢水倒入预先加入脱氧剂、精炼剂、脱硫剂的浇包内，浇包内打渣一次，至钢水目测无杂质上浮；所述脱氧剂为硅铝钡钙或碳化硅，精炼剂为氧化镁或碳化钙，脱硫剂是由20wt%的镁、40wt%的铝和40wt%的铁组成的合金；
S4、接通电源，启动离心铸造机使之转动，铸造线速度达到720 rpm时，将石英粉均匀撒入铸造内腔中，使得铸造内壁形成1.4mm厚的保温防粘层；
S5、离心成型，根据卷筒的重量将温度为1580℃的铁水浇入铸造内腔，钢水的浇注曲线：浇注过程分为三个阶段，第一阶段的钢水浇注速度为3 kg/s，浇注时间为8s；第二阶段的钢水浇注速度为22kg/s，钢水浇注量为钢水总量的1/2；第三阶段的钢水浇注速度为7kg/s，钢水浇注量为剩余的所有钢水；铸型旋转8分钟，取出卷筒；
S6、让取出的卷筒埋入干砂中自然冷却至室温后得到初成品，并将初成品从型腔包内取出，通过内镗机械加工的方法去除初成品上的毛刺，得到通用型离心铸造钢。
实施例3
一种通用型离心铸造钢，其主要成分以重量百分比计为：碳1.6 %，硅1.5 %，锰0.9 %，0.04 %，磷0.04 %，铬0.4 %，镍0.2 %，钼0.1 %，铜0.3 %，钒0.4%，余量为铁及不可避免的元素杂质。
所述通用型离心铸造钢的制备方法，它包括以下步骤：
S1、按照比例称取通用型离心铸造钢的原料；
S2、将步骤（1）中的原料按照对应比例混合均匀并于中频感应电炉中熔炼，将原料在1620℃下熔炼成液态的均一体后得到钢水；
S3、将步骤（2）中钢水倒入预先加入脱氧剂、精炼剂、脱硫剂的浇包内，浇包内打渣一次，至钢水目测无杂质上浮；所述脱氧剂为硅铝钡钙或碳化硅，精炼剂为氧化镁或碳化钙，脱硫剂是由19wt%的镁、43wt%的铝和38wt%的铁组成的合金；
S4、接通电源，启动离心铸造机使之转动，铸造线速度达到650 rpm时，将石英粉均匀撒入铸造内腔中，使得铸造内壁形成1.2mm厚的保温防粘层；
S5、离心成型，根据卷筒的重量将温度为1620℃的铁水浇入铸造内腔，钢水的浇注曲线：浇注过程分为三个阶段，第一阶段的钢水浇注速度为5 kg/s，浇注时间为8s；第二阶段的钢水浇注速度为15kg/s，钢水浇注量为钢水总量的1/2；第三阶段的钢水浇注速度为8kg/s，钢水浇注量为剩余的所有钢水；铸型旋转6分钟，取出卷筒；
S6、让取出的卷筒埋入干砂中自然冷却至室温后得到初成品，并将初成品从型腔包内取出，通过内镗机械加工的方法去除初成品上的毛刺，得到通用型离心铸造钢。
实施例4
一种通用型离心铸造钢，其主要成分以重量百分比计为：碳0.5 %，硅1.5 %，锰0.6%，硫0.04 %，磷0.02 %，铬0.4 %，镍0.2 %，钼0.2 %，铜0.2 %，钒0.6 %，余量为铁及不可避免的元素杂质。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例5
一种通用型离心铸造钢，其主要成分以重量百分比计为：碳0.6 %，硅1.4%，锰0.7 %，硫0.03%，磷0.03%，铬0.38%，镍0.24%，钼0.18%，铜0.22%，钒0.58%，余量为铁及不可避免的元素杂质。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例6
一种通用型离心铸造钢，其主要成分以重量百分比计为：碳0.7%，硅1.3%，锰0.8%，硫0.03%，磷0.04%，铬0.36%，镍0.26%，钼0.16%，铜0.24%，钒0.56%，余量为铁及不可避免的元素杂质。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例7
一种通用型离心铸造钢，其主要成分以重量百分比计为：碳0.8%，硅1.3%，锰0.9%，硫0.02%，磷0.04 %，铬0.3%，镍0.24%，钼0.14%，铜0.26%，钒0.52%，余量为铁及不可避免的元素杂质。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例8
一种通用型离心铸造钢，其主要成分以重量百分比计为：碳0.9%，硅1.2%，锰0.8%，硫0.03 %，磷0.02%，铬0.35%，镍0.22%，钼0.12%，铜0.28%，钒0.5%，余量为铁及不可避免的元素杂质。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例9
一种通用型离心铸造钢，其主要成分以重量百分比计为：碳1.2%，硅1.4%，锰0.8%，硫0.03 %，磷0.02%，铬0.38 %，镍0.36%，钼0.1%，铜0.3 %，钒0.6 %，余量为铁及不可避免的元素杂质。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例10
一种通用型离心铸造钢，其主要成分以重量百分比计为：碳1.5%，硅1.2%，锰0.8%，硫0.03%，磷0.02%，铬0.4%，镍0.3%，钼0.2 %，铜0.2%，钒0.5%，余量为铁及不可避免的元素杂质。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例11
一种通用型离心铸造钢，其主要成分以重量百分比计为：碳1.6 %，硅1.2%，锰0.9 %，硫0.02%，磷0.04 %，铬0.3%，镍0.4 %，钼0.1%，铜0.3 %，钒0.4%，余量为铁及不可避免的元素杂质。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例12
一种通用型离心铸造钢，其主要成分以重量百分比计为：碳1.2%，硅1.5 %，锰0.8%，硫0.03%，磷0.02%，铬0.35%，镍0.3 %，钼0.1%，铜0.3 %，钒0.5%，余量为铁及不可避免的元素杂质。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
将实施例1-12制成的通用型离心铸造钢材检测其抗拉强度，延伸率和冲击韧性，检测结果如下：
表1 实施例1-12制备的通用型离心铸造钢材性能测试
由上述的检测结果可知：实施例1-12制成的通用型离心铸造钢的抗拉强度大，延伸率高，冲击韧性好，而实施例3为本发明的最佳实施例。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种通用型离心铸造钢，其特征在于，其主要成分以重量百分比计为：碳0.5 %-1.6%，硅1.2 %-1.5 %，锰0.6 %-0.9 %，硫0.02 %-0.04 %，磷0.02 %-0.04 %，铬0.3 %-0.4 %，镍0.2 %-0.4 %，钼0.1 %-0.2 %，铜0.2 %-0.3 %，钒0.4 %-0.6 %，余量为铁及不可避免的元素杂质。
2.根据权利要求1所述的通用型离心铸造钢，其特征在于，其主要成分以重量百分比计为：碳0.8 %-1.2 %，硅1.3 %-1.4 %，锰0.7 %-0.8 %，硫0.03 %-0.04 %，磷0.02 %-0.03 %，铬0.30 %-0.35 %，镍0.3 %-0.4 %，钼0.15 %-0.2 %，铜0.2 %-0.25 %，钒0.4 %-0.5 %，余量为铁及不可避免的元素杂质。
3.根据权利要求1所述的通用型离心铸造钢，其特征在于，其主要成分以重量百分比计为：碳1.1 %，硅1.3 %，锰0.8 %，硫0.03 %，磷0.03 %，铬0.3 %，镍0.3 %，钼0.2 %，铜0.2 %，钒0.5 %，余量为铁及不可避免的元素杂质。
4.根据权利要求1所述的通用型离心铸造钢，其特征在于，含有所述铬，镍，钼，铜和钒的元素组分原料在通用型离心铸造钢中的总原料的占比小于1.7 %。
5.一种通用型离心铸造钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照比例称取通用型离心铸造钢的原料；
S2、将步骤（1）中的原料按照对应比例混合均匀并于中频感应电炉中熔炼，将原料在1580-1620℃下熔炼成液态的均一体后得到钢水；
S3、将步骤（2）中钢水倒入预先加入脱氧剂、精炼剂、脱硫剂的浇包内，浇包内打渣一次，至钢水目测无杂质上浮；
S4、接通电源，启动离心铸造机使之转动，铸造线速度达到650 rpm-720 rpm时，将石英粉均匀撒入铸造内腔中，使得铸造内壁形成1.2-1.5mm厚的保温防粘层；
S5、离心成型，根据卷筒的重量将温度为1580-1620℃的铁水浇入铸造内腔，钢水的浇注曲线：浇注过程分为三个阶段，第一阶段的钢水浇注速度为3kg/s-6 kg/s，浇注时间为6s-8s；第二阶段的钢水浇注速度为15kg/s-25kg/s，钢水浇注量为钢水总量的1/2；第三阶段的钢水浇注速度为6 kg/s-9 kg/s，钢水浇注量为剩余的所有钢水；铸型旋转6-8分钟，取出卷筒；
S6、让取出的卷筒埋入干砂中自然冷却至室温后得到初成品，并将初成品从型腔包内取出，通过内镗机械加工的方法去除初成品上的毛刺，得到通用型离心铸造钢。
6.根据权利要求5所述的通用型离心铸造钢的制备方法，其特征在于，所述脱氧剂为硅铝钡钙或碳化硅。
7.根据权利要求5所述的通用型离心铸造钢的制备方法，其特征在于，所述精炼剂为氧化镁或碳化钙。
8.根据权利要求5所述的通用型离心铸造钢的制备方法，其特征在于，所述脱硫剂是由15wt%-20wt%的镁、40wt%-45wt%的铝和35wt%-40wt%的铁组成的合金。
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