CN108796355A - 一种熔模精密铸造铸态球铁qt800-5生产方法 - Google Patents

Abstract

一种熔模精密铸造铸态球铁QT800‑5生产方法，通过以下步骤：熔模铸造型壳制壳与焙烧、铁水熔炼、球化处理、孕育处理、模壳浇注、模组冷却，制得QT800‑5能满足抗拉强度Rm≥800MPa、断后伸长率A≥5%的要求；采用添加低成本铜和锰提高铸态球铁基体珠光体含量，强化和细化组织，提高材料的力学性能，能够有效降低成本，实现铸态免热处理，同时避免了铸件热处理之后产生变形。

Description

一种熔模精密铸造铸态球铁QT800-5生产方法

技术领域

本发明属于铸造高性能黑色金属材料领域，涉及熔模铸造球墨铸铁件的生产，尤其是一种熔模精密铸造铸态球铁QT800-5生产方法。

背景技术

为减少振动，提高乘用车驾乘舒适性，同时降低整车质量，改善汽车铸件零件性能，越来越多乘用车主机厂愿意利用球墨铸铁材质，但普通球铁牌号中的中高性能球铁，如QT600-3、QT700-2、QT800-2等牌号，因其延伸率较低，限制了其在汽车零部件中的推广应用。奥贝球铁虽然有较好的综合力学性能，但热处理工艺及设备要求高、成本高，较难对现有的普通铸钢、铸铁类汽车零部件实现替代；要加快高性能球铁材料在汽车零部件中的推广应用，降低高性能球铁生产成本是非常重要的环节。

本发明利用精密铸造工艺铸态生产QT800-5，一方面能用于对原汽车铸造球墨铸铁件、铸造碳钢件毛坯的轻量化再设计，降低缩松缩孔风险、提高抗震性；另一方面铸态球铁QT800-5采用适量合金化，相比低强度奥贝球铁（850-1000MPa）等温淬火热处理工艺而言，能降低能耗，缩短生产周期，且避免热处理过程中的铸件变形。

目前还没有关于熔模精密铸造铸态球铁QT800-5的工艺方法。

发明内容

本发明提供了一种熔模精密铸造铸态球铁QT800-5生产方法，本发明的目的是结合熔模精密铸造工艺特点，实现批量、稳定地生产珠光体基球墨铸铁QT800-5，满足抗拉强度Rm≥800MPa，断后伸长率A≥5%。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是:

一种熔模精密铸造铸态球铁QT800-5生产方法，基体组织为珠光体基体，珠光体含量≥85%，球化级别1级～2级，石墨大小6级～7级，其特征在于:材料最终化学成分按质量百分比为：C:3.55-3.8%、Si:1.9-2.2%、Mn:0.65-0.8%、Mo：0.15-0.25%、P:≤0.035%、S:≤0.02%、Cu:0.75-0.9%、Mg:0.035-0.055%、RE:0.02-0.04%、余量为Fe；

为得到上述QT800-5球墨铸铁，其生产方法如下:

1)熔模铸造型壳制壳与焙烧：型壳制壳与焙烧是熔模精密铸造工艺特有的工序；制壳采用硅溶胶粘结剂，石英砂粉、莫来砂粉分别作为型壳面层和背层涂料的撒砂材料；采用贯通式天然气焙烧炉焙烧型壳，焙烧温度控制在900-950℃，焙烧时间为2.5-3.5h；

2)铁水熔炼：采用中频感应电炉熔炼铁液，炉料选用Q10生铁、回炉料和废钢，按质量百分比配比为：生铁50-65%、回炉料25-35%、废钢10-15%，保证球化处理前铁水成分为：C:3.75-3.85% 、Si:0.9-1.1%、Mn:0.65-0.8%、P:≤0.035%、S:≤0.02%、Cu:0.75-0.9%、Mo:0.15-0.25%；

3）球化处理：采用堤坝式球化处理包，球化处理方法为冲入法，球化剂选用FeSiMg6RE2，粒度为6-25mm，FeSiMg6RE2加入量为铁水重量的1.2%～1.4%，球化处理温度为1490～1530℃，球化反应时间为45～70s；

4）孕育处理：采用三次孕育方式；第一次孕育为球化室内孕育，在球化室内加入球化剂，上面覆盖孕育剂，在球化处理中实现首次孕育处理，孕育剂选用粒度为4-8mm的FeSi75孕育剂，加入量为球化包内铁水重量的0.2-0.4%，铁水温度为1507-1530℃；第二次孕育为倒包孕育，在浇包底部提前放入粒度为3-8mm的SiBaCa长效孕育剂，加入量为球化包内铁水重量的0.2-0.4%，铁水转包时温度为1390～1430℃；为使石墨等级稳定达到1～2级，进一步改善孕育效果，第三次采用型内孕育，选用粒度为0.4-0.8mm的FeSi75孕育剂，孕育量为模组重量的0.08-0.15%，铁水温度为1360～1390℃；

5）模壳浇注：在进行球化处理前，型壳从焙烧炉中出炉；熔模型壳温度在750～850℃，浇注温度在1360～1390℃，从球化处理结束到浇注完毕，时间在6min以内；

6）模组冷却：浇注时模组间距为＞70mm，浇注完后先自然空冷约10～15分钟后水平放倒模组，放倒3～5分钟后启动风机进行强制风冷，风速控制为3～5m/S。

有益效果:采用添加低成本铜和锰提高铸态球铁基体珠光体含量，强化和细化组织，提高材料的力学性能，能够有效降低成本，实现铸态免热处理，同时避免了铸件热处理之后产生变形。

具体实施方式

熔模精密铸造铸态球铁QT800-5生产方法，以下结合具体实例详细说明。

实施例1：一种熔模精密铸造铸态球铁QT800-5生产方法，基体组织为珠光体基体，珠光体含量≥85%，球化级别1级～2级，石墨大小6级～7级，材料最终化学成分按质量百分比为：C:3.71%、Si:2.05%、Mn:0.71%、Mo:0.17%、P:≤0.034%、S:≤0.014%、Cu:0.84%、Mg:0.039%、RE:0.026%、余量为Fe；

为得到上述QT800-5球墨铸铁，其生产方法如下:

1) 熔模铸造型壳制壳与焙烧：型壳制壳与焙烧是熔模精密铸造工艺特有的工序；制壳采用硅溶胶粘结剂， 石英砂粉、莫来砂粉分别作为型壳面层和背层涂料的撒砂材料；采用贯通式天然气焙烧炉焙烧型壳，焙烧温度控制在935℃，焙烧时间为3.5h；

2)铁水熔炼：采用中频感应电炉熔炼铁液，炉料选用Q10生铁、回炉料和废钢，按质量百分比配比为：生铁55%、回炉料35%、废钢10%，保证球化处理前铁水成分为：C:3.82% 、Si:1.1%、Mn:0.71%、Mo:0.17%、P: 0.033%、S: 0.017%、Cu:0.84%；

3）球化处理：采用堤坝式球化处理包，球化处理方法为冲入法，球化剂选用FeSiMg6RE2，粒度为12mm，球化处理铁水重量为500Kg,球化剂加入量为6Kg,球化处理温度为1524℃，球化反应时间为50s；

4）孕育处理：采用三次孕育方式；第一次孕育为球化室内孕育，在球化室内加入球化剂，上面覆盖孕育剂，在球化处理中实现首次孕育处理，孕育剂选用粒度为6mm的FeSi75孕育剂，球化包内处理铁水重量为500Kg，孕育剂加入量1.5Kg，处理铁水温度为1512℃；第二次孕育为倒包孕育，在浇包底部提前放入粒度为6mm的SiBaCa长效孕育剂，每球化包分3包浇注，浇包内处理铁水重量为167Kg，孕育剂加入量为670g，铁水转包温度1420℃；为使石墨等级稳定达到1～2级，进一步改善孕育效果，第三次采用型内孕育，选用粒度为0.6mm的FeSi75孕育剂，模组重量为30Kg，孕育剂加入量为30克，处理温度为1376℃；

5）模壳浇注：在进行球化处理前，型壳从焙烧炉中出炉；熔模型壳温度在645℃，浇注温度在1376℃，同炉浇注两个Y型试块，从球化处理结束到浇注完毕，时间在5.5min；

6）模组冷却：浇注时模组间距为75mm，浇注完后先自然空冷12分钟后水平放倒模组，放倒5分钟后启动风机进行强制风冷，风速控制为4.5m/S；

7）两个Y型试块的检测结果:基体组织为85%珠光体+15%的铁素体，球化2级，抗拉强度811MPa、806MPa，断后伸长率8.5%、7.0%。

实施例2：一种熔模精密铸造铸态球铁QT800-5生产方法，基体组织为珠光体基体，珠光体含量≥85%，球化级别1级～2级，石墨大小6级～7级，材料最终化学成分按质量百分比为：C:3.76%、Si:2.06%、Mn:0.67%、Mo:0.18%、P:≤0.03%、S:≤0.01%、Cu:0.8%、Mg:0.045%、RE:0.029%、余量为Fe；

为得到上述QT800-5球墨铸铁，其生产方法如下:

1) 熔模铸造型壳制壳与焙烧：型壳制壳与焙烧是熔模精密铸造工艺特有的工序；制壳采用硅溶胶粘结剂， 石英砂粉、莫来砂粉分别作为型壳面层和背层涂料的撒砂材料；采用贯通式天然气焙烧炉焙烧型壳，焙烧温度控制在950℃，焙烧时间为3h；

2)铁水熔炼：采用中频感应电炉熔炼铁液，炉料选用Q10生铁、回炉料和废钢，按质量百分比配比为：生铁58%、回炉料30%、废钢12%，保证球化处理前铁水成分为：C:3.85% 、Si:0.92%、Mn:0.68%、Mo:0.18%、P: 0.029%、S: 0.015%、Cu:0.81%；

3）球化处理：采用堤坝式球化处理包，球化处理方法为冲入法，球化剂选用FeSiMg6RE2，粒度为20mm，球化处理铁水重量为500Kg,球化剂加入量为6Kg,球化处理温度为1522℃，球化反应时间为48s；

4）孕育处理：采用三次孕育方式；第一次孕育为球化室内孕育，在球化室内加入球化剂，上面覆盖孕育剂，在球化处理中实现首次孕育处理，孕育剂选用粒度为6mm的FeSi75孕育剂，球化包内处理铁水重量为500Kg，孕育剂加入量1.5Kg，处理铁水温度为1507℃；第二次孕育为倒包孕育，在浇包底部提前放入粒度为6mm的SiBaCa长效孕育剂，每球化包分3包浇注，浇包内处理铁水重量为167Kg，孕育剂加入量为670g，铁水转包温度1418℃；为使石墨等级稳定达到1～2级，进一步改善孕育效果，第三次采用型内孕育，选用粒度为0.6mm的FeSi75孕育剂，模组重量为30Kg，孕育剂加入量为30克，处理温度为1387 ℃；

5）模壳浇注：在进行球化处理前，型壳从焙烧炉中出炉；熔模型壳温度在616℃，浇注温度在1387℃，同炉浇注三个Y型试块，从球化处理结束到浇注完毕，时间在5min；即铁水进行球化、三次孕育后进行浇注；

6）模组冷却：浇注时模组间距为80mm，浇注完后先自然空冷15分钟后水平放倒模组，放倒5分钟后启动风机进行强制风冷，风速控制为4.5m/S；

7）三个Y型试块的检测结果:基体组织为85%珠光体+15%的铁素体，球化2级，抗拉强度800MPa、925MPa、856MPa，断后伸长率8.5%、7%、5%。

本说明书中未作详细说明之处，为本领域的常识；其中：FeSiMg6RE2为低镁球化剂；FeSi75为硅铁孕育剂；SiBaCa为硅钡钙长效孕育剂。

Claims (1)

1.一种熔模精密铸造铸态球铁QT800-5生产方法，基体组织为珠光体基体，珠光体含量≥85%，球化级别1级～2级，石墨大小6级～7级，其特征在于:材料最终化学成分按质量百分比为：C:3.55-3.8%、Si:1.9-2.2%、Mn:0.65-0.8%、Mo：0.15-0.25%、P:≤0.035%、S:≤0.02%、Cu:0.75-0.9%、Mg:0.035-0.055%、RE:0.02-0.04%、余量为Fe；

为得到上述QT800-5球墨铸铁，其生产方法如下:

1)熔模铸造型壳制壳与焙烧：型壳制壳与焙烧是熔模精密铸造工艺特有的工序；制壳采用硅溶胶粘结剂，石英砂粉、莫来砂粉分别作为型壳面层和背层涂料的撒砂材料；采用贯通式天然气焙烧炉焙烧型壳，焙烧温度控制在900-950℃，焙烧时间为2.5-3.5h；

2)铁水熔炼：采用中频感应电炉熔炼铁液，炉料选用Q10生铁、回炉料和废钢，按质量百分比配比为：生铁50-65%、回炉料25-35%、废钢10-15%，保证球化处理前铁水成分为：C:3.75-3.85% 、Si:0.9-1.1%、Mn:0.65-0.8%、P:≤0.035%、S:≤0.02%、Cu:0.75-0.9%、Mo:0.15-0.25%；

3）球化处理：采用堤坝式球化处理包，球化处理方法为冲入法，球化剂选用FeSiMg6RE2，粒度为6-25mm，FeSiMg6RE2加入量为铁水重量的1.2%～1.4%，球化处理温度为1490～1530℃，球化反应时间为45～70s；

4）孕育处理：采用三次孕育方式；第一次孕育为球化室内孕育，在球化室内加入球化剂，上面覆盖孕育剂，在球化处理中实现首次孕育处理，孕育剂选用粒度为4-8mm的FeSi75孕育剂，加入量为球化包内铁水重量的0.2-0.4%，铁水温度为1507-1530℃；第二次孕育为倒包孕育，在浇包底部提前放入粒度为3-8mm的SiBaCa长效孕育剂，加入量为球化包内铁水重量的0.2-0.4%，铁水转包时温度为1390～1430℃；为使石墨等级稳定达到1～2级，进一步改善孕育效果，第三次采用型内孕育，选用粒度为0.4-0.8mm的FeSi75孕育剂，孕育量为模组重量的0.08-0.15%，铁水温度为1360～1390℃；

5）模壳浇注：在进行球化处理前，型壳从焙烧炉中出炉；熔模型壳温度在750～850℃，浇注温度在1360～1390℃，从球化处理结束到浇注完毕，时间在6min以内；

6）模组冷却：浇注时模组间距为＞70mm，浇注完后先自然空冷约10～15分钟后水平放倒模组，放倒3～5分钟后启动风机进行强制风冷，风速控制为3～5m/S。