CN109594010B - 一种采用全废钢生产铸态qt950-4曲轴的方法 - Google Patents

一种采用全废钢生产铸态qt950-4曲轴的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于材料成型技术领域，具体涉及一种采用全废钢生产铸态QT950‑4曲轴的方法。一种采用全废钢生产铸态QT950‑4曲轴的方法，其特征在于，包含以下步骤：原料选择，配料，熔炼，化学成分控制，球化处理及孕育，铁型覆砂浇注，开箱。本发明采用板状钢料头，确保了原料的质量和品质，保证了原料中的杂质含量较低且来源稳定。

Description

一种采用全废钢生产铸态QT950-4曲轴的方法
技术领域
本发明属于材料成型技术领域，具体涉及一种采用全废钢生产铸态QT950-4曲轴的方法。
背景技术
众所周知，曲轴是发动机中最重要的部件。它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用，随着柴油机功率不断提升，对柴油机心脏部件曲轴的要求越来越高。目前曲轴常用牌号为QT700-2、QT800-2，而随着轿车用柴油机发展，因轿车用柴油机曲轴较小，对曲轴强度韧性提出更高要求；传统曲轴生产采用正火工艺获得相应材质，其投资大、生产周期长、热处理铸件易变形。而铸态珠光体曲轴采用合金化工艺在铸态下即可得到QT800-2牌号球铁。由于工艺缺陷，铸态工艺进一步提高牌号则较为不易，现有的铸态曲轴球铁牌号最高的为QT900-6，且采用生铁加废钢及回炉料熔炼而成。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种采用全废钢生产铸态QT950-4曲轴的方法。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
一种采用全废钢生产铸态QT950-4曲轴的方法，包含以下步骤：
（1）原料选择：选择钢构厂产生的废钢、以及浇注过程中浇冒系统产生的回炉料作为原料，原料的材质为Q235和/或Q345，其中，C含量0.2~0.4%，Si含量0.25~0.35%，Mn含量≤0.8%，P含量≤0.3%，S含量≤0.3%；
（2）配料：按照重量百分含量，原料配比如下：废钢：75~85%，回炉料15~25%；
（3）熔炼：将原料加入中频电炉中升温熔炼铁水，升温过程中，加入占原料总重2.8~3.2%的低硫增碳剂及占原料总重0.6~1.5%的碳化硅；铁水熔化到1500℃后，采用直读光谱仪分析铁水中的化学成分，并根据分析结果调节铁水化学成分；熔化完成后铁水温度升至1550℃；炉内铁水静置3~5分钟后将铁水温度调到1510±10℃的出水温度；
（4）化学成分控制：根据步骤（3）中直读光谱仪的分析结果控制铁水中的化学成分，其中C含量为3.75-3.85%；Si含量为1.1-1.4%；Mn含量为0.3 ~0.8%；S含量≤0.035%；P含量≤0.035%；Cr含量为0.3~1.0%；Cu 含量为0.85~0.95%；以上含量均为重量百分含量；通过补加增碳剂、硅铁合金、锰铁合金及电解铜，将铁水化学成分控制在上述范围；
（5）球化处理及孕育：采用冲入法进行球化处理，球化剂中Mg含量为6~8%，RE含量为2~3%，球化剂的粒径为15~25㎜，球化剂的加入量为铁水重量的1~1.2%；一次孕育剂采用粒度为8~15mm的75硅铁；球化处理过程为将球化剂加入球化包靠炉体一侧，捣实后加入一次孕育剂，在一次孕育剂表面用5~6公斤球铁屑覆盖压实；将Sb加入球化包另一侧 ,Sb的加入量为铁水重量的0.015~0.03%；测量铁水温度后出水，出水过程中采用吊秤称量出铁水重量；
（6）铁型覆砂浇注：在铁型覆砂线上对曲轴铁型进行覆膜，覆膜砂层厚度为6~10毫米，将球化处理后的铁水注入覆有覆膜砂的曲轴铁型之中进行浇注，浇注温度为1400±10℃；浇注过程中加入铁水重量0.06-0.1%的随流孕育剂；所述的随流孕育剂采用粒度为0.2-0.8mm的硅钡钙孕育剂。
（7）开箱：浇注成型后20~40min内进行开箱取出铸件，开箱时铸件温度为800~900℃，开箱后空冷至常温即得QT950-4曲轴铸件。
得到的曲轴铸件球化等级为1~2级，石墨大小为6~7级，珠光体含量≥85%，抗拉强度Rm≥950mpa,延伸率为4.5%-6%,硬度为270-320HB。
所述的废钢为板状钢料头。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1、本发明通过上述工艺条件突破了现有铸态曲轴所能达到的强度，实现QT950-4牌号。2、本发明了取消正火工艺，解决了正火工艺曲轴铸件变形氧化问题。3、本发明取消正火工艺，降低人工成本及电力成本；取消生铁加入，采用全废钢配料，废钢价格较生铁价格低约800元/吨，综合成本降低每吨约400元。4、本发明采用板状钢料头，确保了原料的质量和品质，保证了原料中的杂质含量较低且来源稳定。5、本发明通过碳化硅的加入能对铁水进行脱氧，同时增加石墨球数、细化精粒，从而提高强度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不受实施例所限制。
实施例1
一种采用全废钢生产铸态QT950-4曲轴的方法，包含以下步骤：
（1）原料选择：选择钢构厂产生的板状钢料头（废钢）、以及浇注过程中浇冒系统产生的回炉料作为原料，原料的材质为Q235和/或Q345，原料中的平均Mn含量为0.3~0.8%；
（2）配料：取1100kg废钢,200kg回炉料；
（3）熔炼：将原料逐步加入中频电炉中升温熔炼铁水，升温过程中，加入41kg低硫增碳剂及13kg碳化硅。铁水熔化到1500℃后，取样采用直读光谱仪分析铁水中的化学成分，加入10kg硅铁合金、10kg电解铜，1.2kg铬铁合金，锰含量在工艺范围无需调整；熔化完成后铁水温度升至1550℃；炉内铁水静置3~5分钟后将铁水温度调到1510±10℃的出水温度；
（4）化学成分控制：根据步骤（3）中直读光谱仪的分析结果控制铁水中的化学成分，其中C含量为3.84%；Si含量为1.12%；Mn含量为0.32 %；S含量为0.018%；P含量为0.0020%；Cr含量为0.096%；Cu含量为0.93%；以上含量均为重量百分比。
（5）球化处理过:将7.2kg球化剂加入球化包靠炉体一侧，捣实后加入4.2kg一次孕育剂，在一次孕育剂表面用6公斤球铁屑覆盖压实；将180gSb加入球化包另一侧 ,出水过程中采用吊秤称量出水量,出水量600公斤。球化剂中Mg含量为6~8%，RE含量为2~3%，球化剂的粒径为15~25㎜；一次孕育剂采用粒度为8~15mm的75硅铁。
（6）铁型覆砂浇注：在铁型覆砂线上对曲轴铁型进行覆膜，覆膜砂层厚度为6~10毫米，将球化处理后的铁水注入覆有覆膜砂的铁型之中，浇注过程中加入600克随流孕育剂。浇注温度为1405℃；所述的随流孕育剂采用粒度为0.2-0.8mm的硅钡钙孕育剂。
（7）开箱：浇注成型后， 40min内进行开箱取出铸件，开箱时铸件温度为810℃，开箱后空冷至常温即得QT950-4曲轴铸件。
检测所得到的曲轴铸件金相及物理性能，其球化等级为1级，石墨大小为7级，珠光体含量95%，抗拉强度Rm为998mpa,延伸率为5.8%,硬度为296HB，符合QT950-4曲轴的要求。
实施例2
（1）原料选择：选择钢构厂产生的板状钢料头以及浇注过程中浇冒系统产生的回炉料作为原料，原料的材质为Q235和/或Q345，原料中的平均Mn含量为0.3~0.8%；
（2）配料：取970kg废钢,330kg回炉料
（3）熔炼：将原料逐步加入中频电炉中升温熔炼铁水，升温过程中，加入37kg低硫增碳剂及8kg碳化硅。铁水熔化到1500℃后，取样采用直读光谱仪分析铁水中的化学成分，加入10kg硅铁合金、8.5kg电解铜，0.6kg铬铁合金，锰含量在工艺范围无需调整；熔化完成后铁水温度升至1550℃；炉内铁水静置3~5分钟后将铁水温度调到1510±10℃的出水温度；
（4）化学成分控制：根据步骤（3）中直读光谱仪的分析结果控制铁水中的化学成分，其中C含量为3.76%；Si含量为1.35%；Mn含量为0.68%；S含量为0.020%；P含量为0.025%；Cr含量为0.046%；Cu含量为0.85%；以上含量均为重量百分比。
（5）球化处理过:将6.6kg球化剂加入球化包靠炉体一侧，捣实后加入3.6kg孕育剂，在孕育剂表面用5公斤球铁屑覆盖压实；将100gSb加入球化包另一侧 ,出水过程中采用吊秤称量出水量,出水量为600公斤，球化剂中Mg含量为6~8%，RE含量为2~3%，球化剂的粒径为15~25㎜；一次孕育剂采用粒度为8~15mm的75硅铁。
（6）铁型覆砂浇注：在铁型覆砂线上对曲轴铁型进行覆膜，覆膜砂层厚度为6~10毫米，将球化处理后的铁水注入覆有覆膜砂的铁型之中，浇注过程中加入480克随流孕育剂。浇注温度为1398℃；所述的随流孕育剂采用粒度为0.2-0.8mm的硅钡钙孕育剂。
（7）开箱：浇注成型后， 30min内进行开箱取出铸件，开箱时铸件温度为850℃，开箱后空冷至常温即得QT950-4曲轴铸件。
检测铸件金相及物理性能，其球化等级为2级，石墨大小为7级，珠光体含量90%，抗拉强度Rm为985mpa,延伸率为5.3%,硬度为293HB，符合QT950-4曲轴的要求。

Claims (2)

1.一种采用全废钢生产铸态QT950-4曲轴的方法，其特征在于，包含以下步骤：
⑴原料选择：选择钢构厂产生的废钢、以及浇注过程中浇冒系统产生的回炉料作为原料，原料的材质为Q235和/或Q345，其中，C含量0.2-0.4%，Si含量0.25-0.35%，Mn含量≤0.8%，P含量≤0.3%，S含量≤0.3%；
⑵配料：按照重量百分含量，原料配比如下：废钢：75-85%，回炉料15-25%；
⑶熔炼：将原料加入中频电炉中升温熔炼铁水，升温过程中，加入占原料总重2.8-3.2%的低硫增碳剂及占原料总重0.6-1.5%的碳化硅；铁水熔化到1500℃后，采用直读光谱仪分析铁水中的化学成分，并根据分析结果调节铁水化学成分；熔化完成后铁水温度升至1550℃；炉内铁水静置3-5分钟后将铁水温度调到1510±10℃的出水温度；
⑷化学成分控制：根据步骤（3）中直读光谱仪的分析结果控制铁水中的化学成分，其中C含量为3.75-3.85%；Si含量为1.1-1.4%；Mn含量为0.3-0.8%；S含量≤0.035%；P含量≤0.035%；Cr含量为0.3-1.0%；Cu含量为0.85-0.95%；通过补加增碳剂、硅铁合金、锰铁合金及电解铜，将铁水化学成分控制在上述范围；
⑸球化处理及孕育：采用冲入法进行球化处理，将球化剂加入球化包靠炉体一侧，捣实后加入一次孕育剂，在一次孕育剂表面用5-6kg球铁屑覆盖压实；将Sb加入球化包另一侧；测量铁水温度后出水，出水过程中采用吊秤称量出铁水重量；所述的球化剂中Mg含量为6-8%，RE含量为2-3%，球化剂的粒径为15-25㎜，球化剂的加入量为铁水重量的1-1.2%；所述的一次孕育剂采用粒度为8-15mm的75硅铁；Sb的加入量为铁水重量的0.015-0.03%；
⑹铁型覆砂浇注：在铁型覆砂线上对曲轴铁型进行覆膜，覆膜砂层厚度为6-10毫米，将球化处理后的铁水注入覆有覆膜砂的曲轴铁型之中进行浇注，浇注温度为1400±10℃；浇注过程中加入铁水重量0.06-0.1%的随流孕育剂；所述的随流孕育剂采用粒度为0.2-0.8mm的硅钡钙孕育剂；
⑺开箱：浇注成型后20-40min内进行开箱取出铸件，开箱时铸件温度为800-900℃，开箱后空冷至常温即得QT950-4曲轴铸件，得到的曲轴铸件球化等级为1-2级，石墨大小为6-7级，珠光体含量≥85%，抗拉强度Rm≥950MPa,延伸率为4.5%-6%,硬度为270-320HB。
2.根据权利要求1所述的一种采用全废钢生产铸态QT950-4曲轴的方法，其特征在于，所述的废钢为板状钢料头。
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