CN110777292A - 一种对片状石墨铸铁的片状石墨进行尖端钝化的生产方法 - Google Patents

一种对片状石墨铸铁的片状石墨进行尖端钝化的生产方法 Download PDF

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刘怀阳
李振豪
郑世佐
郑世佑
李晶晶
陈冠呈
张诗民
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Abstract

本发明公开了一种对片状石墨铸铁的片状石墨进行尖端钝化的生产方法，包括以下步骤：第一步，熔炼，采用中频感应熔炼炉进行熔炼，依次将废铁及废钢进行熔化，同时加入增碳剂和合金元素，炉料熔化后扒净炉渣；第二步，升温，（1）升温至1420‑1450℃保温，用炉前热分析铁水成分管理仪进行成分分析，调整成分达到工艺要求；（2）升温至1500‑1510℃，铁水包内加入0.3%氮化铬和0.3%蠕化剂，然后覆盖0.5%硅锶合金；第三步，钝化及孕育，铁水出炉并采用冲入法进行钝化处理，浇注时用随流孕育剂进行随流孕育，孕育量为0.1‑0.15%；第四步，成型；本发明的对片状石墨铸铁的片状石墨进行尖端钝化的生产方法，能够提高片状石墨铸铁的抗拉强度和减小石墨尖端的缺口敏感性。

Description

一种对片状石墨铸铁的片状石墨进行尖端钝化的生产方法
技术领域
本发明涉及一种铸铁生产方法，具体涉及一种对片状石墨铸铁的片状石墨进行尖端钝化的生产方法，属于制动器铸铁生产技术领域。
背景技术
灰铸铁含碳量较高(2.7％-4.0％)，碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，由于片状石墨存在，故耐磨性好。灰铸铁中片状石墨形态长且薄、表面平坦、端部尖锐，在承受载荷时，尖锐部位易引起应力集中，成为灰铸铁破坏的起点，造成铸件强度的下降。现有的灰铸铁生产方法中，常常通过降低碳当量、增加合金元素来提高灰铸铁强度，孕育处理过程也比较粗放，目前生产中通用的孕育剂是硅铁，但对于片状石墨尖角应力集中没有改善。因此，为了解决以上问题，亟待设计一种对片状石墨铸铁的石墨进行尖端钝化的生产方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种对片状石墨铸铁的片状石墨进行尖端钝化的生产方法，通过钝化片状石墨，减少石墨尖角产生的应力集中；能够提高片状石墨铸铁的抗拉强度和减少石墨尖端的缺口敏感性。
本发明的对片状石墨铸铁的片状石墨进行尖端钝化的生产方法，包括以下步骤：
第一步，熔炼，
采用中频感应熔炼炉进行熔炼，依次将重量百分比为20-50%的废铁及重量百分比为50-80%的废钢进行熔化，同时在中频感应熔炼炉中加入碳化硅、增碳剂和合金元素，炉料熔化后扒净炉渣；
第二步，升温，
（1）升温至1420-1450℃保温，用炉前热分析铁水成分管理仪进行成分分析，调整成分达到工艺要求；
（2）升温至1500-1510℃，铁水包内加入重量百分比为0.3%的氮化铬和重量百分比为0.3%的蠕化剂，然后覆盖重量百分比为0.5%的硅锶合金；
第三步，钝化及孕育，
铁水出炉并采用冲入法进行钝化处理，浇注时用随流孕育剂进行随流孕育，孕育量为0.1-0.15%；
第四步，成型，
对浇铸后的铸铁进行冷却及打箱清理，最终得到铸铁件。
进一步地，所述第二步中的调整成分达到工艺要求其具体操作步骤如下：根据炉前热分析铁水成分管理仪分析检测结果，向中频感应熔炼炉中补加所需成分的合金元素，直至炉前热分析铁水成分管理仪检测成分合格。
进一步地，所述第三步中的钝化处理，主要用于处理碳含量3.4-3.6%，终硅含量1.5-2.0%的铸铁，且钝化后石墨钝化率达到30-50%。
进一步地，通过碳化硅进行孕育预处理，且其占总重量百分比的0.8-1%。
进一步地，所述随流孕育剂为稀土硅钙合金、稀土硅铁合金。
进一步地，所述铸铁件其抗拉强度比同等成分的铸铁高25MPa以上。
本发明与现有技术相比较，本发明的对片状石墨铸铁的片状石墨进行尖端钝化的生产方法，通过在金属液中加入一定比例氮(N)和稀土(RE)元素，使石墨的两端钝化，从而减少应力集中，提高强度，减小石墨尖端缺口敏感性；根据本发明的生产方法生产的铸铁用于运输车辆的制动鼓，在其它成分相同的情况下，抗拉强度能够提高25MPa以上，同时因为减小了缺口敏感性，制动鼓在频繁制动和大距离制动中，能够减少龟裂，开裂现象，有效提高制动鼓的使用寿命，减少了售后索赔率。
具体实施方式
本发明的对片状石墨铸铁的片状石墨进行尖端钝化的生产方法，包括以下步骤：
第一步，熔炼，
采用中频感应熔炼炉进行熔炼，依次将重量百分比为20-50%的废铁及重量百分比为50-80%的废钢进行熔化，随后在中频感应熔炼炉中加入碳化硅、增碳剂和合金元素，炉料熔化后扒净炉渣；
第二步，升温，
（1）升温至1420-1450℃保温，用炉前热分析铁水成分管理仪进行成分分析，调整成分达到工艺要求；
（2）升温至1500-1510℃，铁水包内加入重量百分比为0.3%的氮化铬和重量百分比为0.3%的蠕化剂，然后覆盖重量百分比为0.5%的硅锶合金；
第三步，钝化及孕育，
铁水出炉并采用冲入法进行钝化处理，浇注时用随流孕育剂进行随流孕育，孕育量为0.1-0.15%；
第四步，成型，
对浇铸后的铸铁进行冷却及打箱清理，最终得到铸铁件。
所述第二步中的调整成分达到工艺要求其具体操作步骤如下：根据炉前热分析铁水成分管理仪分析检测结果，向中频感应熔炼炉中补加所需成分的合金元素，直至炉前热分析铁水成分管理仪检测成分合格。
所述第三步中的钝化处理，主要用于处理碳含量3.4-3.6%，终硅含量1.5-2.0%的铸铁，且钝化后石墨钝化率达到30-50%。
通过碳化硅进行孕育预处理，且其占总重量百分比的0.8-1%。
所述随流孕育剂为稀土硅钙合金、稀土硅铁合金或硅钡钙合金。
所述铸铁件其抗拉强度比同等成分的铸铁高25MPa以上。
本发明的对片状石墨铸铁的片状石墨进行尖端钝化的生产方法，通过钝化片状石墨,减少石墨尖角产生的应力集中；能够提高片状石墨铸铁的抗拉强度和减小石墨尖端的缺口敏感性；
在片状石墨铸铁中，石墨呈无序叶片状存在，端部尖锐，能够形成应力集中，通过在金属液中加入一定比例氮(N)和稀土(RE)元素，使石墨的两端钝化，从而减少应力集中，提高强度，减小石墨尖端缺口敏感性；
根据本发明的生产方法生产的铸铁用于运输车辆的制动鼓，在其它成分相同的情况下，抗拉强度能够提高25MPa以上，同时因为减了缺口敏感性，制动鼓在频繁制动和大距离制动中，能够减少龟裂，开裂现象，有效提高制动鼓的使用寿命，减少了售后索赔率。
上述实施例，仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (6)

1.一种对片状石墨铸铁的片状石墨进行尖端钝化的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，熔炼，
采用中频感应熔炼炉进行熔炼，依次将重量百分比为20-50%的废铁及重量百分比为50-80%的废钢进行熔化，同时在中频感应熔炼炉中加入碳化硅、增碳剂和合金元素，炉料熔化后扒净炉渣；
第二步，升温，
（1）升温至1420-1450℃保温，用炉前热分析铁水成分管理仪进行成分分析，调整成分达到工艺要求；
（2）升温至1500-1510℃，铁水包内加入重量百分比为0.3%的氮化铬和重量百分比为0.3%的蠕化剂，然后覆盖重量百分比为0.5%的硅锶合金；
第三步，钝化及孕育，
铁水出炉并采用冲入法进行钝化处理，浇注时用随流孕育剂进行随流孕育，孕育量为0.1-0.15%；
第四步，成型，
对浇铸后的铸铁进行冷却及打箱清理，最终得到铸铁件。
2.根据权利要求1所述的对片状石墨铸铁的片状石墨进行尖端钝化的生产方法，其特征在于，所述第二步中的调整成分达到工艺要求其具体操作步骤如下：根据炉前热分析铁水成分管理仪分析检测结果，向中频感应熔炼炉中补加所需成分的合金元素，直至炉前热分析铁水成分管理仪检测成分合格。
3.根据权利要求1所述的对片状石墨铸铁的片状石墨进行尖端钝化的生产方法，其特征在于，所述第三步中的钝化处理，主要用于处理碳含量3.4-3.6%，终硅含量1.5-2.0%的铸铁，且钝化后石墨钝化率达到30-50%。
4.根据权利要求1所述的对片状石墨铸铁的片状石墨进行尖端钝化的生产方法，其特征在于，通过加入碳化硅进行孕育预处理，且其占总重量百分比的0.8-1%。
5.根据权利要求1所述的对片状石墨铸铁的片状石墨进行尖端钝化的生产方法，其特征在于，所述随流孕育剂为稀土硅钙合金、稀土硅铁合金。
6.根据权利要求1所述的对片状石墨铸铁的片状石墨进行尖端钝化的生产方法，其特征在于，所述铸铁件其抗拉强度比同等成分的铸铁高25MPa以上。
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