CN109321814B - 一种玻璃模具用铸铁型材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种玻璃模具用铸铁型材，由以下质量百分数的组分组成：C为2.5％～3.3％、Si为4.0％～5.0％、Mn为0.6％～1.0％、S<0.10％、P<0.15％、Cr为0.5％～0.9％，其余为Fe和其他不可避免的杂质，铸铁型材内腔的部分为D型石墨组织，远离模具内腔的部分为A型石墨组织，且D/A型石墨组织在整个模具横截面上呈梯度分布。本发明还公开了该铸铁型材的制备方法，本发明公开的方法制备的铸铁坯料经合适的机加工便成为内D外A型且D/A石墨在整个型材横截面上呈梯度分布玻璃吹瓶用模具，该铸铁模具能显著延长铸铁型材玻璃吹瓶成型用模具的服役寿命，提高了玻璃生产效率、降低了生产成本。

Description

一种玻璃模具用铸铁型材及其制备方法
技术领域
本发明属于玻璃瓶生产用的模具制造技术领域，涉及一种玻璃模具用铸铁型材，还涉及该玻璃模具用铸铁型材的其制备方法。
背景技术
铸铁材料由于工艺性能好以及成本上的优势，依然是国内玻璃模具生产企业的常用材料。目前国内普遍采用常规铸造方法(如砂型铸造等)铸造出的具有A型石墨显微组织特征的灰铸铁作为玻璃模具材料。常规的砂型铸造不仅存在生产环境恶劣、生产效率低、因浇冒口的存在引起铁水的利用低等问题；而且得到的A型石墨灰铸铁在成型玻璃吹瓶的过程中，因玻璃的成型温度可能高达1100℃，因此高温下，氧离子在灰口铸铁中扩散时，沿着片状石墨(A型石墨)所形成的通道快速地直接由表面进入材料内部，使得铸铁材料内部发生快速和严重的氧化，引起铸铁材料的内氧化和生长，造成材料过早的失效，从而引起模具过早的失效。为了克服因片状石墨引起的过快和严重的内氧化和铸铁生长现象，常用的方法之一是改变铸铁显微组织中石墨的形态，使得石墨从A型石墨变为D型、球形或蠕虫状石墨，切断O的快速扩散通道，使得O只能沿初生奥氏体扩散到石墨球中，这大大降低O在铸铁中扩散速度，从而极大的抑制铸铁的内氧化与生长，明显的延长模具的服役寿命。显微组织为D型石墨、球形石墨或蠕虫状石墨的铸铁虽然能有效改善抑制铸铁的内氧化和铸铁，但这些显微组织特征的铸铁的导热能力明显低于A型石墨显微组织的灰铸铁。导热能力差，则模具的散热能力差，玻璃吹瓶成型过程中产生的热量不易散出，引起模具温升增大，则材料的强度下降、抗热疲劳性能下降，造成模具过早失效。因此，单一显微组织的铸铁不能很好的满足玻璃吹瓶成型模具所需的性能要求。如何通过显微组织调控，以获得满足玻璃吹瓶成型模具所需的性能要求，则是玻璃吹瓶成型模具设计和制造中为提高模具的服役寿命必须考虑的一个关键环节，具有重要的实际意义与价值。
由玻璃吹瓶模具的工作过程可知：模具的内腔是直接与成型时的高温熔化玻璃接触，故其工作温度高，需要有良好的抗氧化性能和热疲劳性能，且需要模具的外部能尽快把模具靠近内腔部分热量导出散发到模具周围的空气中，以降低模具内腔部分的温度，提高模具的服役寿命，故模具的外层应为具有良好导热性能的A型石墨组织铸铁。据此，对模具整体提出的组织要求是：模具靠近内腔部分具有优良的抗氧化性能和抗热疲劳性能的D型石墨灰铸铁或球墨铸铁或儒墨铸铁组织；而其他部分则是具有优良热导率性能的A型石墨灰铸铁。然而一般的砂型铸造，受铸件凝固时石墨形态形成规律的影响，铸件的外表面冷却速度快、冷却时过冷度大，易得D型石墨；而铸件内部冷却速度慢、冷却时的过冷度小，易得A型石墨；而对于具有强冷却能力的水平连铸尤为如此，更容易在整个截面上获得基本是D型石墨的微观组织。因此如何用水平连铸工艺铸造出长寿命玻璃膜具所需的外A内D且A/D石墨在整个横截面上呈梯度分布的灰铸铁型材，是用水平连铸灰铸铁型材制造出长服役寿命的玻璃吹瓶模具的关键。该问题的解决将显著推动玻璃吹瓶用模具制造技术的进步，有着重要的实用意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种玻璃模具用铸铁型材的制备方法，解决了现有方法制备得到的铸铁型材不能同时兼有D型和A型石墨灰铸铁的性能，导致玻璃吹瓶用的石墨灰铸铁抗氧化性能、热疲劳性能和导热性能差，模具的使用寿命短的问题。
本发明的另一目的是提供一种玻璃模具用铸铁型材的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种玻璃模具用铸铁型材，其特征在于，由以下质量百分数的组分组成：C为2.5％～3.3％、Si为4.0％～5.0％、Mn为0.6％～1.0％、S<0.10％、P<0.15％、Cr为0.5％～0.9％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。
本发明的其他特点还在于，
玻璃模具用铸铁型材的金相组织为：内腔的部分为D型石墨组织，远离模具内腔的部分为A型石墨组织，且D/A型石墨组织在整个模具横截面上呈梯度分布。
本发明的另一技术方案是，一种玻璃模具用铸铁型材的制备方法，具体的操作过程包括以下步骤：
步骤1.按照玻璃模具的尺寸设计加工连铸结晶器的大小，按照获得铸铁石墨组织结构的要求设计结晶器中冷却水道的大小，然后按照按水平连铸的规范把结晶器安装到水平连铸生产线，且在结晶器的结晶口安装引锭头，引锭头与引锭杆相连，并通过牵引机牵引拉拔；
步骤2.配料：将铸造生铁、废钢、75硅铁进行化学分析，按照一定组分质量百分数称取原材料；
步骤3.熔炼：将步骤2称取的生铁和废钢放入中频感应炉中加热熔炼成铁水；
步骤4.浇注：将熔炼的铁水倒入在底部放有称量好的粒径在0.5～3mm范围内的75硅铁粉的浇包中并在浇包中静置1～3min，同时将步骤1设计好的结晶器的双螺旋水道接通冷却水，控制进水口水温不超过25℃，进水口和出水口的温差不超过70℃；然后，将在浇包中静置处理后的铁水倒入结晶炉中，使进入结晶器的铁水包裹住引锭头并结晶凝固后开始引锭牵引，按照一定的拉拔工艺进行水平连铸的拉拔，即得到灰铸铁型材；
步骤5.对步骤4得到的灰铸铁型材进行机械加工得到玻璃模具用的铸铁型材，具体过程如下：
先把灰铸铁型材侧面的任意两对面通过机械加工的方法加工成玻璃吹瓶模具的内腔，然后沿两内腔的对称面将型材切开再拼合，即得玻璃吹瓶成型所需的石灰铸铁模具，所述灰铸铁模具的金相组织为：内腔的部分为D型石墨组织，远离模具内腔的部分为A型石墨组织，且D/A型石墨组织在整个模具横截面上呈梯度分布。
步骤1中水平连铸结晶器的内腔设计成正方形，正方形的边长为玻璃模具坯体直径尺寸再加5mm，结晶器中每个冷却水道的横截面积为100mm2。
步骤2中原料中各组分的质量百分数应满足如下：C为2.5％～3.3％、Si为4.0％～5.0％、Mn为0.6％～1.0％、S<0.10％、P<0.15％、Cr为0.5％～0.9％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。
步骤3中铁水熔炼温度为1530℃～1560℃，出炉温度为1450℃～1480℃。
步骤4中结晶器中冷却水的流速2m/s～10m/s。
步骤4中铁水的浇注温度为1360℃～1390℃。
水平连铸的拉拔工艺是“拉-停-拉-停”周期循环，其中，拉的时间是1s，停的时间是5～10s，拉拔速度为10mm/s～20mm/s。
本发明的有益效果是，一种玻璃模具用铸铁型材及其制备方法，采用水平连铸的方法代替常规铸造方法制造的坯料用于制造玻璃吹瓶成型用模具，解决了目前用常规铸造方法生产的坯料用于制造玻璃吹瓶成型用模具存在的生产环境恶劣、生产效率低、铁水利用率低和模具因铸铁型材中石墨形态和微观组织单一带来的抗氧化性能差、疲劳性能差、热导率低和服役寿命短等问题。应用本发明的方法可以连铸出外D内A型且D/A石墨在整个型材横截面上呈梯度分布的玻璃吹瓶模具铸铁坯料。该坯料经合适的机加工便成为内D外A型且D/A石墨在整个型材横截面上呈梯度分布玻璃吹瓶用模具，该铸铁模具能显著延长铸铁型材玻璃吹瓶成型用模具的服役寿命。本发明提高了玻璃吹瓶成型用模具的生产效率、降低了其生产成本、显著改善了模具的服役性能、明显延长了模具的服役寿命，因而对玻璃吹瓶用成型模具的制造技术具有明显的改善与提高，因而具有十分重要的意义。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的一种玻璃模具用铸铁型材，由以下质量百分数的组分组成：C为2.5％～3.3％、Si为4.0％～5.0％、Mn为0.6％～1.0％、S<0.10％、P<0.15％、Cr为0.5％～0.9％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。
玻璃模具用铸铁型材的金相组织为：模具内腔的部分为D型石墨组织，远离模具内腔的部分为A型石墨组织，且D/A型石墨组织在整个模具横截面上呈梯度分布。
本发明的一种玻璃模具用铸铁型材的制备方法，具体的操作过程包括以下步骤：
步骤1.按照玻璃模具的尺寸设计加工连铸结晶器的大小，按照获得铸铁石墨组织结构的要求设计结晶器中冷却水道的大小，然后按照按水平连铸的规范把结晶器安装到水平连铸生产线，且在结晶器的结晶口安装引锭头，引锭头与引锭杆相连，并通过牵引机牵引拉拔；
步骤1中水平连铸结晶器的内腔设计成正方形，正方形的边长为玻璃模具坯体直径尺寸再加5mm，结晶器中每个冷却水道的横截面积为100mm2；
步骤2.配料：将铸造生铁、废钢、75硅铁进行化学分析，按照一定组分质量百分数称取原材料；
步骤2中玻璃膜具型材原料中各组分的质量百分数如下：C为2.5％～3.3％、Si为4.0％～5.0％、Mn为0.6％～1.0％、S<0.10％、P<0.15％、Cr为0.5％～0.9％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；
步骤3.熔炼：将步骤2称取的生铁和废钢放入中频感应炉中，熔炼成所需温度的铁水；
步骤3中铁水熔炼温度为1530℃～1560℃，出炉温度为1450℃～1480℃；
步骤4.浇注：将熔炼的铁水倒入在底部放有称量好的、粒径在0.5～3mm范围内的75硅铁粉的浇包中并在浇包中静置1～3min，同时将步骤1设计好的结晶器的双螺旋水道接通冷却水，控制进水口水温不超过25℃，进水口和出水口的温差不超过70℃。然后，将在浇包中静置处理后的铁水倒入结晶炉中，使进入结晶器的铁水包裹住引锭头并结晶凝固后开始引锭牵引，按照一定的拉拔工艺进行水平连铸的拉拔，即得到灰铸铁型材；
步骤4中结晶器中冷却水的流速2m/s～10m/s；
步骤4中铁水的浇注温度为1360℃～1390℃；
水平连铸的拉拔工艺是“拉-停-拉-停”周期循环，其中，拉的时间是1s，停的时间是5～10s，拉拔速度为10mm/s～20mm/s；
步骤5.对步骤4得到的灰铸铁型材进行机械加工得到玻璃模具用的铸铁型材，具体过程如下：
先把灰铸铁型材侧面的任意两对面通过机械加工的方法加工成玻璃吹瓶模具的内腔，然后沿两内腔的对称面将型材切开再拼合，即得玻璃吹瓶成型所需的石灰铸铁模具，所述灰铸铁模具的金相组织为：内腔的部分为D型石墨组织，远离模具内腔的部分为A型石墨组织，且D/A型石墨组织在整个模具横截面上呈梯度分布。
本发明一种玻璃模具用铸铁型材的制备方法，提供了一种生产石墨组织呈现外D内A型且在整个型材横截面上D/A石墨组织呈梯度分布的玻璃吹瓶模具铸铁坯料的水平连铸方法。该方法制备得到的坯料经合适的机加工便成为石墨组织呈现外D内A型且在整个型材横截面上D/A石墨组织呈梯度分布的玻璃吹瓶模具，该铸铁模具能显著延长铸铁型材玻璃吹瓶成型用模具的服役寿命。
本发明的方法设计原理如下：对水平连铸中铸铁型材的冷却速度和拉拔速度进行设计和控制，使得型材整个截面在凝固过程中具有不同的冷却速度：其中具有D型石墨组织的外层通过结晶器强制冷却，而D/A石墨梯度组织和A型石墨组织依靠空气对流和外层热传导的方式进行冷却，以连铸出表层为D型石墨，而芯部为A型石墨，中间为D/A石墨呈梯度分布、且表层D型石墨的微观组织厚度满足玻璃啤酒用模具所需的尺寸要求的方型灰铸铁型材。在铸铁型材制备过程中，先系统研究水平连铸中冷却速度和浇铸温度对铸铁中石墨形态和大小的影响规律。以此为基础，通过对水平连铸中水冷结晶器冷却能力与拉拔机构拉拔速度的控制与设计，使得连铸型材所需的D型石墨组织层的凝固是在结晶器内完成，其冷却是通过结晶器中冷却水和结晶器的热传导以及结晶器与凝固层的热传导等而实现快速冷却和产生较大的过冷度；而心部的凝固是在空气中进行，其冷却是通过凝固壳层的热传导、热辐射以及壳层外面与大气进行热交换而进行，以较慢的冷却速度和较小的过冷度进行，从而实现表层和心部具有不同的冷却速度和过冷度，且其冷却速度和过冷度分别位于能获得D型石墨和A型石墨所需的冷却速度和过冷度范围内。最终凝固的铸铁型材中，表层具有D型石墨的组织的厚度满足模具所需的尺寸要求，而芯部部分为A型石墨的微观组织。把连铸的外D内A型石墨的方型灰铸铁型材加工成内D外A型石墨玻璃吹瓶成型用的模具，然后，按机械加工的要求把连铸的方型铸铁型材加工成方型毛坯，毛坯尺寸截面尺寸是玻璃吹瓶成型模具的外径D加2mm，高度为模具的高度尺寸。在方型毛坯的任一一对侧面上通过机械加工的方法，加工出模具内腔，然后模具的对称面剖开型材，再在对称面上进行加工，使得两个半边模具组合成一个尺寸和形状完全合符玻璃吹瓶成型用的灰铸铁型材模具，此时获得的玻璃吹瓶成型用的模具就是一个内D外A型且D/A石墨在整个型材横截面上呈梯度分布的铸铁型材模具。
实施例1
步骤1.按照玻璃模具的尺寸设计加工连铸结晶器的大小，水平连铸结晶器的内腔设计成正方形，正方形的边长为玻璃模具坯体直径尺寸再加5mm，按照获得铸铁石墨组织结构的要求设计结晶器中冷却水道的大小，结晶器中每个冷却水道的横截面积为100mm2；然后按照按水平连铸的规范把结晶器安装到水平连铸生产线，且在结晶器的结晶口安装引锭头，引锭头与引锭杆相连，并通过牵引机牵引拉拔；
步骤2.配料：将铸造生铁、废钢、75硅铁进行化学分析，按照一定组分质量百分数称取原材料，其中原料中各组分的质量百分数如下：C为2.5％、Si为4.0％、Mn为0.6％、S为0.08％、P为0.1％、Cr为0.5％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；
步骤3.熔炼：将步骤2称取的生铁和废钢放入中频感应炉中，溶炼成所需温度的铁水，铁水熔炼温度为1530℃，铁水出炉温度为1450℃；
步骤4.浇注：将熔炼的铁水倒入在底部放有称量好的粒径在0.5～3mm范围内的75硅铁粉的浇包中并在浇包中静置1min，铁水的浇注温度为1360℃；同时，将步骤1设计好的结晶器的双螺旋水道接通冷却水，控制进水口水温为25℃，进水口和出水口的温差为70℃，结晶器中冷却水的流速2m/s；然后，将在浇包中静置处理后的铁水倒入结晶炉中，使进入结晶器的铁水包裹住引锭头并结晶凝固后开始引锭牵引，按照“拉-停-拉-停”的水平连铸的拉拔工艺周期循环，其中，拉的时间是1s，停的时间是5s，拉拔速度为10mm/s，即得到灰铸铁型材；
步骤5.对步骤4得到的灰铸铁型材进行机械加工得到玻璃模具用的铸铁型材，具体过程如下：
先把灰铸铁型材侧面的任意两对面通过机械加工的方法加工成玻璃吹瓶模具的内腔，然后沿两内腔的对称面将型材切开再拼合，即得玻璃吹瓶成型所需的石灰铸铁模具，所述灰铸铁模具的金相组织为：内腔的部分为D型石墨组织，远离模具内腔的部分为A型石墨组织，且D/A型石墨组织在整个模具横截面上呈梯度分布。
实施例2
步骤1.按照玻璃模具的尺寸设计加工连铸结晶器的大小，水平连铸结晶器的内腔设计成正方形，正方形的边长为玻璃模具坯体直径尺寸再加5mm，按照获得铸铁石墨组织结构的要求设计结晶器中冷却水道的大小，结晶器中每个冷却水道的横截面积为100mm2；然后按照按水平连铸的规范把结晶器安装到水平连铸生产线，且在结晶器的结晶口安装引锭头，引锭头与引锭杆相连，并通过牵引机牵引拉拔；
步骤2.配料：将铸造生铁、废钢、75硅铁进行化学分析，按照一定组分质量百分数称取原材料，其中原料中各组分的质量百分数如下：C为3.3％、Si为5.0％、Mn为1.0％、S为0.1％、P为0.15％、Cr为0.9％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；
步骤3.熔炼：将步骤2称取的生铁和废钢放入中频感应炉中，溶炼成所需温度的铁水，铁水熔炼温度为1560℃，铁水出炉温度为1480℃；
步骤4.浇注：将熔炼的铁水倒入在底部放有称量好的粒径在0.5～3mm范围内的75硅铁粉的浇包中并在浇包中静置3min，铁水的浇注温度为1390℃；同时，将步骤1设计好的结晶器的双螺旋水道接通冷却水，控制进水口水温为10℃，进水口和出水口的温差为55℃，结晶器中冷却水的流速10m/s；然后，将在浇包中静置处理后的铁水倒入结晶炉中，使进入结晶器的铁水包裹住引锭头并结晶凝固后开始引锭牵引，按照“拉-停-拉-停”的水平连铸的拉拔工艺周期循环，其中，拉的时间是1s，停的时间是10s，拉拔速度为20mm/s，即得到灰铸铁型材；
步骤5.对步骤4得到的灰铸铁型材进行机械加工得到玻璃模具用的铸铁型材，具体过程如下：
先把灰铸铁型材侧面的任意两对面通过机械加工的方法加工成玻璃吹瓶模具的内腔，然后沿两内腔的对称面将型材切开再拼合，即得玻璃吹瓶成型所需的石灰铸铁模具，所述灰铸铁模具的金相组织为：内腔的部分为D型石墨组织，远离模具内腔的部分为A型石墨组织，且D/A型石墨组织在整个模具横截面上呈梯度分布。
实施例3
步骤1.按照玻璃模具的尺寸设计加工连铸结晶器的大小，水平连铸结晶器的内腔设计成正方形，正方形的边长为玻璃模具坯体直径尺寸再加5mm，按照获得铸铁石墨组织结构的要求设计结晶器中冷却水道的大小，结晶器中每个冷却水道的横截面积为100mm2；然后按照按水平连铸的规范把结晶器安装到水平连铸生产线，且在结晶器的结晶口安装引锭头，引锭头与引锭杆相连，并通过牵引机牵引拉拔；
步骤2.配料：将铸造生铁、废钢、75硅铁进行化学分析，按照一定组分质量百分数称取原材料，其中原料中各组分的质量百分数如下：C为2.9％、Si为4.5％、Mn为0.8％、S为0.02％、P为0.05％、Cr为0.7％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；
步骤3.熔炼：将步骤2称取的生铁和废钢放入中频感应炉中，溶炼成所需温度的铁水，铁水熔炼温度为1550℃，铁水出炉温度为1470℃；
步骤4.浇注：将熔炼的铁水倒入在底部放有称量好的粒径在0.5～3mm范围内的75硅铁粉的浇包中并在浇包中静置3min，铁水的浇注温度为1380℃；同时，将步骤1设计好的结晶器的双螺旋水道接通冷却水，控制进水口水温为15℃，进水口和出水口的温差为60℃，结晶器中冷却水的流速6m/s；然后，将在浇包中静置处理后的铁水倒入结晶炉中，使进入结晶器的铁水包裹住引锭头并结晶凝固后开始引锭牵引，按照“拉-停-拉-停”的水平连铸的拉拔工艺周期循环，其中，拉的时间是1s，停的时间是7s，拉拔速度为15mm/s，即得到灰铸铁型材；
步骤5.对步骤4得到的灰铸铁型材进行机械加工得到玻璃模具用的铸铁型材，具体过程如下：
先把灰铸铁型材侧面的任意两对面通过机械加工的方法加工成玻璃吹瓶模具的内腔，然后沿两内腔的对称面将型材切开再拼合，即得玻璃吹瓶成型所需的石灰铸铁模具，所述灰铸铁模具的金相组织为：内腔的部分为D型石墨组织，远离模具内腔的部分为A型石墨组织，且D/A型石墨组织在整个模具横截面上呈梯度分布。
实施例4
步骤1.按照玻璃模具的尺寸设计加工连铸结晶器的大小，水平连铸结晶器的内腔设计成正方形，正方形的边长为玻璃模具坯体直径尺寸再加5mm，按照获得铸铁石墨组织结构的要求设计结晶器中冷却水道的大小，结晶器中每个冷却水道的横截面积为100mm2；然后按照按水平连铸的规范把结晶器安装到水平连铸生产线，且在结晶器的结晶口安装引锭头，引锭头与引锭杆相连，并通过牵引机牵引拉拔；
步骤2.配料：将铸造生铁、废钢、75硅铁进行化学分析，按照一定组分质量百分数称取原材料，其中原料中各组分的质量百分数如下：C为2.6％、Si为4.2％、Mn为0.7％、S为0.01％、P为0.12％、Cr为0.8％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；
步骤3.熔炼：将步骤2称取的生铁和废钢放入中频感应炉中，溶炼成所需温度的铁水，铁水熔炼温度为1530℃，铁水出炉温度为1480℃；
步骤4.浇注：将熔炼的铁水倒入在底部放有称量好的粒径在0.5～3mm范围内的75硅铁粉的浇包中并在浇包中静置3min，铁水的浇注温度为1360℃；同时，将步骤1设计好的结晶器的双螺旋水道接通冷却水，控制进水口水温为25℃，进水口和出水口的温差为55℃，结晶器中冷却水的流速10m/s；然后，将在浇包中静置处理后的铁水倒入结晶炉中，使进入结晶器的铁水包裹住引锭头并结晶凝固后开始引锭牵引，按照“拉-停-拉-停”的水平连铸的拉拔工艺周期循环，其中，拉的时间是1s，停的时间是10s，拉拔速度为20mm/s，即得到灰铸铁型材；
步骤5.对步骤4得到的灰铸铁型材进行机械加工得到玻璃模具用的铸铁型材，具体过程如下：
先把灰铸铁型材侧面的任意两对面通过机械加工的方法加工成玻璃吹瓶模具的内腔，然后沿两内腔的对称面将型材切开再拼合，即得玻璃吹瓶成型所需的石灰铸铁模具，所述灰铸铁模具的金相组织为：内腔的部分为D型石墨组织，远离模具内腔的部分为A型石墨组织，且D/A型石墨组织在整个模具横截面上呈梯度分布。
实施例5
步骤1.按照玻璃模具的尺寸设计加工连铸结晶器的大小，水平连铸结晶器的内腔设计成正方形，正方形的边长为玻璃模具坯体直径尺寸再加5mm，按照获得铸铁石墨组织结构的要求设计结晶器中冷却水道的大小，结晶器中每个冷却水道的横截面积为100mm2；然后按照按水平连铸的规范把结晶器安装到水平连铸生产线，且在结晶器的结晶口安装引锭头，引锭头与引锭杆相连，并通过牵引机牵引拉拔；
步骤2.配料：将铸造生铁、废钢、75硅铁进行化学分析，按照一定组分质量百分数称取原材料，其中原料中各组分的质量百分数如下：C为3.2％、Si为4.9％、Mn为0.9％、S为0.10％、P为0.1％、Cr为0.6％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；
步骤3.熔炼：将步骤2称取的生铁和废钢放入中频感应炉中，溶炼成所需温度的铁水，铁水熔炼温度为1560℃，铁水出炉温度为1450℃；
步骤4.浇注：将熔炼的铁水倒入在底部放有称量好的粒径在0.5～3mm范围内的75硅铁粉的浇包中并在浇包中静置2min，铁水的浇注温度为1390℃；同时，将步骤1设计好的结晶器的双螺旋水道接通冷却水，控制进水口水温为25℃，进水口和出水口的温差为55℃，结晶器中冷却水的流速2m/s；然后，将在浇包中静置处理后的铁水倒入结晶炉中，使进入结晶器的铁水包裹住引锭头并结晶凝固后开始引锭牵引，按照“拉-停-拉-停”的水平连铸的拉拔工艺周期循环，其中，拉的时间是1s，停的时间是10s，拉拔速度为10mm/s，即得到灰铸铁型材；
步骤5.对步骤4得到的灰铸铁型材进行机械加工得到玻璃模具用的铸铁型材，具体过程如下：
先把灰铸铁型材侧面的任意两对面通过机械加工的方法加工成玻璃吹瓶模具的内腔，然后沿两内腔的对称面将型材切开再拼合，即得玻璃吹瓶成型所需的石灰铸铁模具，所述灰铸铁模具的金相组织为：内腔的部分为D型石墨组织，远离模具内腔的部分为A型石墨组织，且D/A型石墨组织在整个模具横截面上呈梯度分布。

Claims (5)

1.一种玻璃模具用铸铁型材的制备方法，其特征在于，具体的操作过程包括以下步骤：
步骤1.按照玻璃模具的尺寸设计加工连铸结晶器的大小，按照获得铸铁石墨组织结构的要求设计结晶器中冷却水道的大小，然后按照按水平连铸的规范把结晶器安装到水平连铸生产线，且在结晶器的结晶口安装引锭头，引锭头与引锭杆相连，并通过牵引机牵引拉拔；
步骤2.配料：将铸造生铁、废钢、75硅铁进行化学分析，按照一定组分质量百分数称取原材料；
步骤2中原料中各组分的质量百分数应满足如下：C为2.5％～3.3％、Si为4.0％～5.0％、Mn为0.6％～1.0％、S<0.10％、P<0.15％、Cr为0.5％～0.9％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；
步骤3.熔炼：将步骤2称取的生铁和废钢放入中频感应炉中加热熔炼成铁水；
步骤4.浇注：将熔炼的铁水倒入在底部放有称量好的粒径在0.5～3mm范围内的75硅铁粉的浇包中并在浇包中静置1～3min，同时将步骤1设计好的结晶器的双螺旋水道接通冷却水，控制进水口水温不超过25℃，进水口和出水口的温差不超过70℃；然后，将在浇包中静置处理后的铁水倒入结晶炉中，使进入结晶器的铁水包裹住引锭头并结晶凝固后开始引锭牵引，按照一定的拉拔工艺进行水平连铸的拉拔，即得到灰铸铁型材；
具有D型石墨组织的外层通过结晶器强制冷却，而D/A石墨梯度组织和A型石墨组织依靠空气对流和外层热传导的方式进行冷却；
步骤5.对步骤4得到的灰铸铁型材进行机械加工得到玻璃模具用的铸铁型材，具体过程如下：
先把灰铸铁型材侧面的任意两对面通过机械加工的方法加工成玻璃吹瓶模具的内腔，然后沿两内腔的对称面将型材切开再拼合，即得玻璃吹瓶成型所需的石灰铸铁模具，所述灰铸铁模具的金相组织为：内腔的部分为D型石墨组织，远离模具内腔的部分为A型石墨组织，且D/A型石墨组织在整个模具横截面上呈梯度分布；
所述水平连铸的拉拔工艺是“拉-停-拉-停”周期循环，其中，拉的时间是1s，停的时间是5～10s，拉拔速度为10mm/s～20mm/s；
所述玻璃模具用铸铁型材的金相组织为：内腔的部分为D型石墨组织，远离模具内腔的部分为A型石墨组织，且D/A型石墨组织在整个模具横截面上呈梯度分布。
2.如权利要求1所述的一种玻璃模具用铸铁型材的制备方法，其特征在于，所述步骤1中水平连铸结晶器的内腔设计成正方形，正方形的边长为玻璃模具坯体直径尺寸再加5mm，结晶器中每个冷却水道的横截面积为100mm2。
3.如权利要求1所述的一种玻璃模具用铸铁型材的制备方法，其特征在于，所述步骤3中铁水熔炼温度为1530℃～1560℃，出炉温度为1450℃～1480℃。
4.如权利要求1所述的一种玻璃模具用铸铁型材的制备方法，其特征在于，所述步骤4中结晶器中冷却水的流速2m/s～10m/s。
5.如权利要求1所述的一种玻璃模具用铸铁型材的制备方法，其特征在于，所述步骤4中铁水的浇注温度为1360℃～1390℃。
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