CN109082584A - 铸态高韧性高强度球墨铸铁的熔炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种铸态高韧性高强度球墨铸铁的熔炼方法,其步骤为:步骤1备料:选用生铁、废钢和回炉料作为原料;步骤2配料:采用步骤1原料,以质量百分比计,选取生铁20%‑40%、废钢30%‑40%、回炉料20%‑50%;步骤3熔炼:将步骤2中配好的原料加入中频熔炼炉中,升温并进行熔化,熔化时在炉底部位加入增碳剂,熔化至要求出炉温度;步骤4球化及浇注处理:球化前先将球化包和浇筑包预热到600℃‑800℃,将球化剂、孕育剂、覆盖剂依次放入球化包放料坑内,进行三次孕育;步骤5出箱。本发明操作简单,通过加入大比例的废钢和回炉料,生产成本低,合理的配比使得机械性能的提高。
Description
技术领域
本发明涉及铸造领域,特别是一种铸态高韧性高强度球墨铸铁的熔炼方法。
背景技术
在生产实践中,球墨铸铁应用广泛,标准球墨铸铁QT600-3抗拉强度σb≥600MPa,延伸率δ≥3%,由于一些桥类产品对铸件要求有较高的强度和延伸,对此研究出来QT650-10球墨铸铁。中国专利 CN1554793A公开了一种铸态高屈服强度球墨铸铁材料,其抗拉强度σb≥620MPa,延伸率δ≥6%的球墨铸铁。常规生产,需要热处理,成本增加而且交货时间较长。
发明内容
本发明是为解决现有技术生产铸态球墨铸铁力学性能低的问题。提供了一种铸态高韧性高强度球墨铸铁的熔炼方法。
本发明所采用的技术手段为:一种铸态高韧性高强度球墨铸铁的熔炼方法,其步骤为:
步骤1——备料:选用生铁、废钢和回炉料作为原料;
其中生铁中五大元素成分质量百分比:碳:4.0%-4.4%、硅:0.4%-0.9%、锰:0.1%-0.2%、磷:<0.04%、硫:<0.03%,其余为铁,总量为100%;
其中废钢五大元素成分质量百分比:碳:0.22%-0.32%、硅:0.2%-0.6%、锰:<0.4%、磷:<0.04%、硫:<0.03%,其余为铁,总量为100%;
其中回炉料五大元素成分质量百分比:碳:3.6%-3.8%、硅:2.0%-2.3%、锰:<0.3%、磷:<0.03%、硫:<0.025%,其余为铁,总量为100%;
步骤2——配料:采用步骤1原料,以质量百分比计,选取生铁20%-40% 、废钢30%-40%、回炉料20%-50%;
步骤3——熔炼:将步骤2中配好的原料加入中频熔炼炉中,升温并进行熔化,熔化时在炉底部位加入增碳剂,熔化至要求出炉温度;炉前成分控制,以质量百分比计:碳:3.8%-4.0%、硅:1.0%-1.2%、锰:<0.3%、磷:<0.03%、硫:<0.025%;
步骤4——球化及浇注处理:球化前先将球化包和浇筑包预热到600℃-800℃,将球化剂、孕育剂、覆盖剂依次放入球化包放料坑内,并用捣打工具打紧实,再往球包相对于放料坑的另一侧放入铜和锡,之后放入步骤3熔炼的铁水,并盖住球化包盖,待反应后再倒入浇注包并二次孕育,打渣后浇注时进行三次孕育;
步骤5——出箱:浇注完成后,铸件出箱时,表面温度控制在400℃-500℃,并自然冷却。
步骤4中球化剂粒度为5-25mm,加入量质量百分数计,为总质量的1.0-1.3%;孕育剂粒度为5-25mm,加入量质量百分数计,为总质量的0.5-0.75%;
步骤4二次孕育孕育剂粒度为0.7-3mm,加入量质量百分数计,为总质量的0.4-0.65%;三次孕育粒度0.1-0.5mm,加入量质量百分数计,为总质量的0.1-0.13%。
球墨铸铁化学成分质量百分比:
碳:3.6%-3.8%、硅:2.0%-2.3%、锰:<0.3%、磷:<0.05%、硫:<0.025% 镁:0.03%-0.05%、铜:0.2%-0.4%、锡:0.025%-0.035%。
本发明的有益效果为:本发明操作简单,通过加入大比例的废钢和回炉料,生产成本低,合理的配比使得机械性能的提高。
通过多次孕育的方法,细化了基体组织,细化了石墨球径,提高了石墨球的圆整度,提高了球化率,保证了力学性能。
附图说明
图1为本发明实施例所用球化包透视图。
图2为本发明实施例的捣打工具结构示意图。
图3为本发明实施例球化包俯视图。
具体实施方式
本发明一种铸态高韧性高强度球墨铸铁的熔炼方法,其步骤为:
步骤1——备料:选用生铁、废钢和回炉料作为原料;
其中生铁中五大元素成分质量百分比:碳:4.0%-4.4%、硅:0.4%-0.9%、锰:0.1%-0.2%、磷:<0.04%、硫:<0.03%,其余为铁,总量为100%;
其中废钢五大元素成分质量百分比:碳:0.22%-0.32%、硅:0.2%-0.6%、锰:<0.4%、磷:<0.04%、硫:<0.03%,其余为铁,总量为100%;
其中回炉料五大元素成分质量百分比:碳:3.6%-3.8%、硅:2.0%-2.3%、锰:<0.3%、磷:<0.03%、硫:<0.025%,其余为铁,总量为100%;
步骤2——配料:采用步骤1原料,以质量百分比计,选取生铁20%-40% 、废钢30%-40%、回炉料20%-50%;
步骤3——熔炼:将步骤2中配好的原料加入中频熔炼炉中,升温并进行熔化,熔化时在炉底部位加入增碳剂,熔化至要求出炉温度;炉前成分控制,以质量百分比计:碳:3.8%-4.0%、硅:1.0%-1.2%、锰:<0.3%、磷:<0.03%、硫:<0.025%;
步骤4——球化及浇注处理:球化前先将球化包和浇筑包预热到600℃-800℃(暗红色或红色),将球化剂6(粒度5-25mm,为总质量的1.0-1.3%,加入量质量百分数计)、孕育剂5(粒度5-25mm,为总质量的0.5-0.75%,加入量质量百分数计)、覆盖剂4(同材质小块冒口料)用如图1所示的放料工具3依次放入球化包放料坑1内(如图3所示),这里的放料工具3为上下小的管状结构。之后用捣打工具2打紧实,捣打工具如图2所示,为细长的杆连接一盘状结构。再往球化包相对于放料坑的另一侧放入铜和锡(铜和锡的量可以依据需求调整),之后放入步骤3熔炼的铁水,并盖住球化包盖,待反应后再倒入浇注包并二次孕育(孕育剂粒度0.7-3mm),打渣后浇注时进行三次孕育(随流孕育粒度0.1-0.5mm,加入量按质量百分数计,为总质量的0.1-0.03%);
步骤5——出箱(落砂):浇注完成后,铸件出箱时,表面温度控制在400℃-500℃,并自然冷却。
利用上述方法制得的QT650-10球墨铸铁化学成分质量百分比:
碳:3.6%-3.8%、硅:2.0%-2.3%、锰:<0.3%、磷:<0.05%、硫:<0.025% 镁:0.03%-0.05%、铜:0.2%-0.4%、锡:0.025%-0.035%。
利用上述方法制得的QT650-10球墨铸铁铸态材料性能:抗拉强度σb≥650MPa,屈服强度σ0.2≥440MPa,延伸率δ≥10%,布氏硬度200-245,基体珠光体≥50%,球化率≥80%。
以下为具体实施例。
取原料化学成分如下,均以质量百分比计:
生铁:碳:4.3%、硅:0.5% 、锰:0.1%、磷:0.028%、硫:0.03%,其余为铁。
废钢:碳:0.22% 、硅:0.39%、锰:0.4% 、磷:0.028%、硫:0.019%,其余为铁。
回炉料:碳:3.76%、硅:2.2%、锰:0.25%、磷:0.02%、硫:0.015%,其余为铁。
增碳剂:增碳剂中碳的百分含量为91%。
球化剂:硅:45-48%、镁:5.8-6.5%、铝:<0.8%、钙:2.7-3.2%、稀土:1.5-1.7%,其余为铁。
孕育剂:硅:72-80%,其余为铁。
二次孕育剂:硅:68-75%、钡:3.5-5.5%、钙:1-2%、铝:<1.7%,其余为铁。
三次孕育剂:硅:70-76%、钡:1.2-2.5%、钙:1-2%、铝:1-2%,其余为铁。
铜: 99%,其余为杂质。
锡: 98%,其余为杂质。
实例一:
共熔化800kg铁水,球化800kg;
炉料配比:生铁240kg 废钢280kg 回炉料280kg 增碳剂10kg(增碳剂放入中频炉中下部)出炉温度控制1535℃±15℃。
球化处理:球化剂9.6kg 孕育剂:5kg 覆盖剂:8kg二次孕育剂:4.5kg 三次孕育:(随流孕育)0.88kg 铜:1.7kg锡:0.15kg。
球化前先将球化包和浇注包预热,温度至600℃-800℃(暗红色或红色),
将球化剂、孕育剂、覆盖剂依次加入球化包中,并捣打紧实。再往球化包中放入铜和锡。铁水放入球化包后盖住球化包盖,待反应平稳后,铁水倒入浇注包(茶壶包)并二次孕育(孕育剂粒度0.7-3mm),打渣后浇注时进行三次孕育(随流孕育粒度0.1-0.5mm)。
本次生产是采用V法生产,落砂时间为5小时,其表面温度为436℃。
产品力学性能结果:
随铸试棒 抗拉强度σb=662MPa,屈服强度σ0.2=446MPa,延伸率δ=13
金相组织 球化率>85% 珠光体55%。
实例二:
共熔化1000KG铁水,球化1000kg;
炉料配比:生铁250kg 废钢350kg 回炉料400kg 增碳剂13kg(增碳剂放入中频炉中下部)出炉温度控制1545℃±15℃。
球化处理:球化剂12.5kg 孕育剂:6kg 覆盖剂:10kg二次孕育剂:5.5kg 三次孕育:(随流孕育)1.2kg 铜:2kg锡:0.17kg。
球化前先将球化包和浇注包预热,温度至600℃-800℃(暗红色或红色),
将球化剂、孕育剂、覆盖剂依次加入球化包中,并捣打紧实。再往球化包中放入铜和锡。铁水放入球化包后盖住球化包盖,待反应平稳后,铁水倒入浇注包(茶壶包)并二次孕育(孕育剂粒度0.7-3mm),打渣后浇注时进行三次孕育(随流孕育粒度0.1-0.5mm)。
本次生产是采用V法生产,落砂时间为3小时,其表面温度为457℃。
产品力学性能结果:
随铸试棒 抗拉强度σb=678MPa,屈服强度σ0.2=453MPa,延伸率δ=12.5
金相组织 球化率>85% 珠光体60%。
Claims (4)
1.一种铸态高韧性高强度球墨铸铁的熔炼方法,其特征在于,其步骤为:
步骤1——备料:选用生铁、废钢和回炉料作为原料;
其中生铁中五大元素成分质量百分比:碳:4.0%-4.4%、硅:0.4%-0.9%、锰:0.1%-0.2%、磷:<0.04%、硫:<0.03%,其余为铁,总量为100%;
其中废钢五大元素成分质量百分比:碳:0.22%-0.32%、硅:0.2%-0.6%、锰:<0.4%、磷:<0.04%、硫:<0.03%,其余为铁,总量为100%;
其中回炉料五大元素成分质量百分比:碳:3.6%-3.8%、硅:2.0%-2.3%、锰:<0.3%、磷:<0.03%、硫:<0.025%,其余为铁,总量为100%;
步骤2——配料:采用步骤1原料,以质量百分比计,选取生铁20%-40% 、废钢30%-40%、回炉料20%-50%;
步骤3——熔炼:将步骤2中配好的原料加入中频熔炼炉中,升温并进行熔化,熔化时在炉底部位加入增碳剂,熔化至要求出炉温度;炉前成分控制,以质量百分比计:碳:3.8%-4.0%、硅:1.0%-1.2%、锰:<0.3%、磷:<0.03%、硫:<0.025%;
步骤4——球化及浇注处理:球化前先将球化包和浇筑包预热到600℃-800℃,将球化剂、孕育剂、覆盖剂依次放入球化包放料坑内,并用捣打工具打紧实,再往球包相对于放料坑的另一侧放入铜和锡,之后放入步骤3熔炼的铁水,并盖住球化包盖,待反应后再倒入浇注包并二次孕育,打渣后浇注时进行三次孕育;
步骤5——出箱:浇注完成后,铸件出箱时,表面温度控制在400℃-500℃,并自然冷却。
2.如权利要求1所述的铸态高韧性高强度球墨铸铁的熔炼方法,其特征在于,步骤4中球化剂粒度为5-25mm,加入量质量百分数计,为总质量的1.0-1.3%;孕育剂粒度为5-25mm,加入量质量百分数计,为总质量的0.5-0.75%。
3.如权利要求2所述的铸态高韧性高强度球墨铸铁的熔炼方法,其特征在于,步骤4二次孕育孕育剂粒度为0.7-3mm,加入量质量百分数计,为总质量的0.4-0.65%;三次孕育粒度0.1-0.5mm,加入量质量百分数计,为总质量的0.1-0.13%。
4.如权利要求3所述的铸态高韧性高强度球墨铸铁的熔炼方法,其特征在于,球墨铸铁化学成分质量百分比:
碳:3.6%-3.8%、硅:2.0%-2.3%、锰:<0.3%、磷:<0.05%、硫:<0.025%镁:0.03%-0.05%、铜:0.2%-0.4%、锡:0.025%-0.035%。
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