CN109852758A

CN109852758A - 一种球墨铸铁的形成方法

Info

Publication number: CN109852758A
Application number: CN201910226247.8A
Authority: CN
Inventors: 李宏兴
Original assignee: Henan Asahi Alloy New Material Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Henan Asahi Alloy New Material Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2019-06-07

Abstract

一种球墨铸铁的形成方法，属于铸造领域，所述球墨铸铁球化处理时加入石墨烯，石墨烯加入量是球墨铸铁铁水的0.05～0.1%，孕育剂和硅铁重量占球墨铸铁铁水的1.15%，其中，球墨铸铁中球化剂占1.1‑1.3%、硅铁占0.2‑0.4%、孕育剂占0.6‑0.95%、石墨烯0.05‑0.1%、铁屑占0.3‑0.6%、集渣剂占0.1‑0.15%，再加入铁屑、集渣剂，最后加盖盖板，将熔炼的铁水分两次加入球化处理包，进行球化反应，形成球墨铸铁溶液后，向铸型内浇注铁水成型。利用本发明通过将球化剂、硅铁以及孕育剂和石墨烯均匀混合，生产的球墨铸铁与常规工艺生产的球墨铸铁比较，石墨球细小、园整，铸件机械性能抗拉强度和延伸率都较高。

Description

一种球墨铸铁的形成方法

技术领域

本发明涉及一种铸铁形成方法，具体涉及一种球墨铸铁的形成方法，属于铸造领域。

背景技术

目前铸造行业生产球墨铸铁件时，主要球化处理方式仍然是冲入法球化处理工艺。

图2 是现有技术中在球化处理包的包底坑内加入添加剂的结构示意图。制造球墨铸铁的工序是，需要在球化处理包11的包底利用耐火砖和耐火泥砌筑包底堤坝12构成包中球化坑，在包中坑内自下而上依次加入球化剂18、硅铁17、孕育剂16、铁屑15、集渣剂14，最后加盖盖板13，然后加入熔炼的铁水，发生球化反应、孕育作用，形成球墨铸铁。

现有冲入法球化处理工艺过程是，球化处理包底修一个坑，先把称量好的球化剂加入坑底，其上覆盖硅铁、孕育剂、铁屑、集渣剂、钢板等，利用冲入法球化处理工艺，然后出铁水至包内球化处理。一般利用感应电炉炼铁水，采用6-2的球化剂或7-2的球化剂较多，加入量在1.1%-1.3 %之间，这种做法的缺点是，球化反应剧烈，球化质量不稳定，而且铁水温度损耗大，当铁水从熔炼炉内出到包内后，首先是孕育剂熔化，其次是硅铁熔化，然后才是球化剂熔化反应，这时的铁水含硅量已经较高了，加之前面的孕育，势必会降低球化剂的球化反应质量。由于化学成分和孕育时间的差异，对生产球墨铸铁而言影响较大，虽然铁水中的化学成分一样，但时间的差异就会引起球墨铸铁的性能差异，另外，铁水从熔炼炉内出到包内后，会先熔化钢板、铁屑、孕育剂、硅铁，此时，铁水含硅量已经增高了，又经过了孕育，然后才能是球化剂熔化反应，这个时候，球化剂熔化的球化反应较剧烈，生产的球墨铸铁石墨较粗大，性能一般，球化率较低，有时会在组织中含有非球状的异型石墨，影响铸件的质量。

如何在不增加操作难度的前提下，能够克服冲入法球化处理工艺的缺点，提高球墨铸铁的性能，公司的相关的工作人员开展了反复的试制研究。

发明内容

针对传统冲入法球化处理工艺中存在的缺点，本发明是经过反复试制，获得了理想的效果，本发明是一种球墨铸铁的球化处理方法，其目的是：①推迟孕育剂的反应时间，使孕育剂和球化剂反应同步进行，降低原铁水中的硅含量，使球化反应平稳，镁的损失减少，提高球化率，提高球墨铸铁质量。②增加石墨球数量，细化球墨铸铁的金相组织，提高性能。③延缓球化处理后的铁水球化衰退时间，提高质量的可靠度。

本发明的技术方案是:一种球墨铸铁的形成方法，包括球化处理包、形成球墨铸铁的球化剂、硅铁、孕育剂、铁屑、集渣剂、钢板，所述球墨铸铁球化处理时加入石墨烯，石墨烯加入量是球墨铸铁铁水的0.05～0.1%，孕育剂和硅铁重量占球墨铸铁铁水的1.15%，其中，球墨铸铁中球化剂占1.1-1.3%、硅铁占0.2-0.4%、孕育剂占0.6-0.95%、石墨烯0.05-0.1%、铁屑占0.3-0.6%、集渣剂占0.1-0.15%，所述,球墨铸铁的形成方法如下：

1）在球化处理包的包底利用耐火砖和耐火泥砌筑包底堤坝构成用于存放球化剂、硅铁、孕育剂、铁屑、集渣剂的包内球化坑，并将球化处理包以及包内坑烘干；

2）按照球墨铸铁中球化剂、硅铁、孕育剂、石墨烯、铁屑、集渣剂所占比例，分别称取；

3）把称量好的固体粒状球化剂、硅铁、第一次加入的孕育剂和石墨烯混合均匀，再加入到包内坑中，并捣紧实；

4）在球化剂、硅铁、孕育剂和石墨烯的混合料上依次按比例分别覆盖铁屑、集渣剂，并逐层捣紧实，最后在上层盖上盖板；

5）与此同时，按配方称废钢、生铁等金属原材料加入中频电炉内熔炼铁水，熔炼温度1500-1520℃，保温5-10分钟；

6）铁水降温到1480℃时，向球化处理包中出铁水，出铁水量至包容量的2/3时，高温铁水就会熔化盖板、集渣剂、铁屑再熔化球化剂、硅铁、孕育剂和石墨烯混合料，熔化的同时起冶金反应，也就是球化处理，使铁水发生球化反应；

7）球化反应结束后，向球化处理包中二次出铁水，出铁水量达到计划的量即可，二次出铁水的同时，将称量好的二次孕育剂随铁水加入，并反复扒渣，覆盖液面，将球化处理包吊运至砂型上方准备浇注；

8）实施球磨铸件的浇注，浇注时再加入随流孕育剂；

9) 保温6小时后开箱落砂清理，

进一步，所述步骤2）中球化剂包括轻稀土型球化剂和重稀土球化剂，其中轻稀土型球化剂加入量是铁水量的0.7%，重稀土球化剂加入量是铁水量的0.5%；

进一步，所述孕育剂三次加入的比例不同，三次加入的量分别占总量的比例依次是：50%、38%、12%；

进一步，所述步骤3）第一次加入的孕育剂与第二次以及第三次加入的孕育剂成分不同，第三次加入的孕育剂粒度与前两次加入的孕育剂粒度不同。

本发明具有的积极效果是：通过将球化剂、硅铁、孕育剂及石墨烯混合均匀，改变了球化剂、硅铁和孕育剂的加入顺序和反应时间，可使球化反应和孕育剂孕育同时进行，克服了传统工艺中先熔化孕育剂、再熔化硅铁、然后熔化球化剂顺序引起的球化反应和孕育剂孕育的不同步，在本来铁水中含硅量足够的情况下，先增硅再球化，降低球化反应质量的不足，避免了因孕育时间的差异，对生产球墨铸铁影响的弊端，特别是在混合物中加入石墨烯，不仅能够提高球化反应的速度，而且能够增强球墨铸铁件的强度；通过将硅铁和孕育剂总量控制在1.15%范围内，能够控制球墨铸铁的化学成分要求，通过将球化剂、硅铁、孕育剂和石墨烯混合均匀，可实现球化剂反应之前铁水中含硅量较低，接近出炉铁水的含硅量，推后了孕育剂的孕育作用时间，使孕育作用和球化剂的球化反应同时进行，球化反应较平稳，结果生产的球墨铸铁较常规工艺石墨球细小、园整，球化率较高，从而提高了球墨铸铁件的强度、延伸率等性能，铸态可以达到QT600-7、QT550-10要求，远远超过国标QT600-3或QT550-5。

附图说明

图1 本发明在球化处理包的包底坑内加入添加剂的结构示意图。

图2 现有技术中在球化处理包的包底坑内加入添加剂的结构示意图。

标号说明：11-球化处理包，12-包底堤坝，13-盖板，14-集渣剂，15-铁屑，16-孕育剂，17-硅铁，18-球化剂、19-石墨烯。

具体实施方式

以下参照附图，就本发明的技术方案结和实施例进行详细说明。

图1 是本发明在球化处理包的包底坑内加入添加剂的结构示意图。本实施例是球墨铸铁轮毂的铸造实施例，球墨铸铁铸造时使用的是呋喃树脂砂造型，使用了3吨的中频熔化炉熔炼铁水，：所述球墨铸铁球化处理时加入石墨烯，石墨烯加入量是球墨铸铁铁水的0.05～0.1%，孕育剂和硅铁重量占球墨铸铁铁水的1.15%，其中，球墨铸铁中球化剂占1.1-1.3%、硅铁占0.2-0.4%、孕育剂占0.6-0.95%、石墨烯0.05-0.1%、铁屑占0.3-0.6%、集渣剂占0.1-0.15%，所述,球墨铸铁的形成方法如下：

3）把称量好的固体粒状球化剂18、硅铁17以及混合有0.06%石墨烯19的孕育剂16混合均匀，再加入到包内坑中，并捣紧实；

4）在球化剂18、硅铁17，石墨烯和孕育剂16的混合料上依次分别覆盖占铁水量0.5%的铁屑15、0.13%的集渣剂14，并逐层捣紧实，最后在上层盖上盖板13；

5）与此同时，利用中频电炉熔炼铁水，熔炼温度1500-1520℃，保温5-10分钟， 6）当温度下降到1480℃后，向球化处理包11中第一次出铁水，出铁水量为球化处理包容量的2/3，高温铁水就会熔化盖板13、集渣剂14、铁屑15再熔化球化剂18、石墨烯、硅铁17以及孕育剂16混合料，熔化的同时起冶金反应，也就是球化处理，使铁水发生球化反应；

7）球化反应结束后，向球化处理包11中第二次出铁水，出铁水量为球化处理包容量的1/3，与此同时，将称量好的占铁水量0.3%的孕育剂加入，并反复扒渣，覆盖液面，准备浇注；

8）实施球墨铸铁件的浇注，浇注时再随流加入占铁水量0.15%的随流孕育剂；

9) 保温6小时后开箱落砂清理。

在实施例中，分别对轮毂、引纬箱以及排气端座进行了试验，并对铸造的球墨铸铁产品分别进行了检测，表一是各种产品在球化处理中，所用材料加入量及检测结果。

在上述实施例中，表二是各种球墨铸铁产品的铁水熔炼配料，其熔炼温度1510℃，保温6分钟。

在上述实施例中，所述孕育剂三次加入的比例不同，三次加入的量分别占总量的比例依次是：50%、38%、12%。

在上述实施例中，第一次加入的孕育剂为硅钡孕育剂粒度在3-8mm之间，第二次与第三次加入的孕育剂为硅铁孕育剂，粒度分别为3-8mm和0.5-1mm。

在上述实施例中的球化剂包括轻稀土型球化剂和重稀土球化剂，其中轻稀土型球化剂加入量是铁水量均在0.7%，重稀土球化剂加入量是铁水量均在0.5%。

在本实施例中，使用的球化剂牌号是FeSiMg6RE1。

在此需要说明的是，在上述原料中，加入中频电炉内的原料，在冶炼过程中，会产生少部分的渣滓被清除掉。

本发明通过将球化剂、硅铁、孕育剂及石墨烯混合均匀，改变了球化剂、硅铁和孕育剂的加入顺序和反应时间，可使球化反应和孕育剂孕育同时进行，克服了传统工艺中先熔化孕育剂、再熔化硅铁、然后熔化球化剂顺序引起的球化反应和孕育剂孕育的不同步，在本来铁水中含硅量足够的情况下，先增硅再球化，降低球化反应质量的不足，避免了因孕育时间的差异，对生产球墨铸铁影响的弊端，特别是在混合物中加入石墨烯，不仅能够提高球化反应的速度，而且能够增强球墨铸铁件的强度；通过将硅铁和孕育剂总量控制在1.15%范围内，能够控制球墨铸铁的化学成分要求，通过将球化剂、硅铁、孕育剂和石墨烯混合均匀，可实现球化剂反应之前铁水中含硅量较低，接近出炉铁水的含硅量，推后了孕育剂的孕育作用时间，使孕育作用和球化剂的球化反应同时进行，球化反应较平稳，结果生产的球墨铸铁较常规工艺石墨球细小、园整，球化率较高，从而提高了球墨铸铁件的强度、延伸率等性能，铸态可以达到QT600-7、QT550-10要求，远远超过国标QT600-3或QT550-5。

Claims

1.一种球墨铸铁的形成方法，包括球化处理包、形成球墨铸铁的球化剂、硅铁、孕育剂、铁屑、集渣剂、钢板，其特征在于：所述球墨铸铁球化处理时加入石墨烯，石墨烯加入量是球墨铸铁铁水的0.05～0.1%，孕育剂和硅铁重量占球墨铸铁铁水的1.15%，其中，球墨铸铁中球化剂占1.1-1.3%、硅铁占0.2-0.4%、孕育剂占0.6-0.95%、石墨烯0.05-0.1%、铁屑占0.3-0.6%、集渣剂占0.1-0.15%，所述,球墨铸铁的形成方法如下：

8）实施球磨铸件的浇注，浇注时再加入随流孕育剂；

9) 保温6小时后开箱落砂清理。

2.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁的形成方法，其特征在于：所述步骤2）中球化剂包括轻稀土型球化剂和重稀土球化剂，其中轻稀土型球化剂加入量是铁水量的0.7%，重稀土球化剂加入量是铁水量的0.5%。

3.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁的形成方法，其特征在于：所述孕育剂三次加入的比例不同，三次加入的量分别占总量的比例依次是：50%、38%、12%。

4.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁的形成方法，其特征在于：所述步骤3）第一次加入的孕育剂与第二次以及第三次加入的孕育剂成分不同，第三次加入的孕育剂粒度与前两次加入的孕育剂粒度不同。