CN110863134A - 采用球墨铸铁原料的铸件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了采用球墨铸铁原料的铸件及其制造方法，分别在混合料形成后及浇包孕育后对混合料及样品的元素含量进行检测，再对最终形成的样品中各元素的含量进行有效控制，节省在这中间过程中加入的球化剂、覆盖剂、孕育剂的量，降低原料和添加料的消耗，减少元素调节的时间，提高球化和浇包孕育的效率；原料采用生铁、废钢、及回炉料的混合料，实现节能环保及能源的可再生利用；通过多条环形传送带的相互协调使用，保证在一条传送带在传送过程中冷却、停顿的同时，另一条传送带可以继续进行入模浇注，通过温度检测装置和传送带控制装置的协调使用，保证每一条传送带上的浇筑后的成型模具的冷却均匀稳定，从而提高成型质量和成型效率。

Description

采用球墨铸铁原料的铸件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种铸铁及其制备方法，具体涉及一种采用球墨铸铁原料的铸件及其制造方法。

技术背景

球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地应用于铸造一些受力复杂、强度、韧性、耐磨性要求较高的零件过程中；现如今，球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。

球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，能够有效提高铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。

然而现有技术中，生产球墨铸铁的原料往往需要用到生铁和硅等原料，原料成本价格高，且现有技术中往往是对生产好的样品进行成分检测，再经过不断调试以使得最终成品中元素的含量在预设范围内，造成原料和添加料的浪费，同时，当浇注成型后，若选择单一的传送带往往需要较长的传送时间和停顿时间，而选择多条传送带则会存在相互协调不周和存在相互干涉影响的风险。

发明内容

为了解决现有技术中的存在的缺陷与不足，本发明提供了一种采用球墨铸铁原料的铸件及其制造方法。

本发明所提供的技术方案如下：

采用球墨铸铁原料的铸件，其特征在于：所述原料选用生铁、废钢及回炉料的混合料，且满足生铁：废钢：回炉料的质量配比满足20-30:20-30:40-60；所述混合料中所含元素的质量分数为：

进一步地，本发明还提供一种采用球墨铸铁原料的铸件制造方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)原料热熔：将生铁、废钢及回炉料按照质量配比20-30:20-30:40-60投入热熔炉中加热熔融形成混合料后并进行样品检测使得各元素含量满足预设要求；

2)球化处理：将熔融料投入熔炉中，并保持炉温在1480±10℃，再向炉中投入第一球化剂、第一孕育剂、浇包、第一随流孕育剂，在熔炉中球化处理5-8min；

3)浇包孕育：球化处理完成后，将混合液倒入浇包炉内，再向其中投入第二球化剂、覆盖剂、第二孕育剂、以及第二随流孕育剂，保持浇注炉内炉温在1480±10℃，浇包完成后将炉液倒入尾包中暂存，并保证尾包温度≥1350℃；

4)孕育检测：从尾包中提取样品进行检测，以保证样品中各元素含量符合以下范围：

5)入模浇注：将尾包中的炉液倒入预制模具中，进行浇注成型，预制模具分别设置于若干个相同的环形传送带上，若干个环形传送带的一端集中于浇注点，将若干个环形传送带的另一端经由送出传送带冷却及传出；

6)去除浇注口：将经由送出传送带传出的成型模具经切割工具切除；

7)一次抛丸：对去除浇注口的成型模具进行一次抛丸处理10-15min；

8)研磨：先通过固定砂轮以机械研磨方式去除成型模具中的凸起瑕疵，再通过手动砂轮以手工研磨方式去除成型模具中的毛刺；

9)二次抛丸：对经研磨后的成型模具进行二次抛丸处理6-8min；

10)防锈处理：在二次抛丸处理后的成型模具涂覆防锈油，并外套塑料袋。

进一步地，所述步骤1)中加热熔融的温度范围为1450±10℃。

进一步地，所述步骤2)中第一球化剂选用FeSiMg，第一孕育剂选用SiBa，第一随流孕育剂选用SiBi，且其中第一球化剂、第一孕育剂、浇包、随流孕育剂与投入原料的质量配比分别为1.0-1.2：0.50-0.55：54-56：0.1-0.12：100。

进一步地，所述步骤3)中第二球化剂选用FeSiMg，第二孕育剂选用SiBa，覆盖剂选用碎钢片，第二随流孕育剂选用SiBi，且其中第二球化剂、第二孕育剂、覆盖剂、第二随流孕育剂与投入原料的质量配比分别为0.8-1.0：0.5-0.6：0.8-1.2：0.8-1.0：100。

进一步地，所述步骤5)中环形传送带每一圈的传送时间为60-70min，送出传送带传出的时间为30-40min。

进一步地，每个环形传送带的另一端还连接有预制模具送入传送带。

进一步地，位于每个环形传送带的另一端设置有温度检测装置和传送带控制装置，其中温度检测装置用于检测从送出传送带送出的成型模具冷却后的温度，传动带控制装置用于控制对应的环形传送带的启停和转速，以保证经过环形传送带传送的成型模具在传送完成的同时能够实现冷却降温到预设温度以下。

进一步地，当温度检测装置检测到成型模具冷却后的温度高于预设阈值时，传送带控制装置立即停止对应环形传送带的传送，并同时发出声光警报以提示附近工作人员，以避免温度过高从而导致的所有环形传送带的配合协调出现状况，作为进一步的优选，可以在每条环形传送带的环形运动轨迹中的每个传送位置上都设置有温度检测装置，当每个对应传送位置上的实时检测温度高于预设阈值时，发出声光警报以提示附近工作人员，附近工作人员即能根据检测出超出预设阈值的温度检测装置的设置位置确定超温成型模具的所在位置，从而及时做出补救措施。

进一步地，当温度检测装置检测到成型模具冷却后的温度在预设阈值范围内时，将若干个环形传送带的检测温度进行从高到低排序，并按照排序结果依次调节若干个环形传送带的传送速度和停顿时间，以将排序结果靠前的环形传送带的传送速度降低、停顿时间延长，从而保证从每个环形传送带传出的成型模具的冷却后的温度在符合预设要求的同时尽可能保持一致。

本发明所取得的技术效果为：

1)分别在混合料形成后及浇包孕育后对混合料及样品的元素含量进行检测，从而在混合料形成时就能够对其中各元素的含量进行有效控制，进而再对最终形成的样品中各元素的含量进行有效控制，节省在这中间过程中加入的球化剂、覆盖剂、孕育剂的量，降低原料和添加料的消耗，减少元素调节的时间，提高球化和浇包孕育的效率。

2)原料采用生铁、废钢、及回炉料的混合料，在实现铸件制造的同时，实现节能环保及能源的可再生利用。

3)通过多条环形传送带的相互协调使用，保证在一条传送带在传送过程中冷却、停顿的同时，另一条传送带可以继续进行入模浇注，通过温度检测装置和传送带控制装置的协调使用，保证每一条传送带上的浇筑后的成型模具的冷却均匀稳定，从而提高成型质量和成型效率。

具体实施方式

实施例1.

将生铁、废钢及回炉料按照质量配比20:20:60投入热熔炉中加热熔融形成混合料后并进行样品检测使得各元素含量满足预设要求；将熔融料投入熔炉中，并保持炉温在1480℃，再向炉中投入质量配比分别为1.0：0.50：54：0.1：100的FeSiMg、SiBa、浇包、SiBi，在熔炉中球化处理5min；球化处理完成后，将混合液倒入浇包炉内，再向其中投入质量配比分别为0.8：0.5：0.8：0.8：100的FeSiMg、碎钢片、SiBa、以及SiBi，保持浇注炉内炉温在1480℃，浇包完成后将炉液倒入尾包中暂存，并保证尾包温度≥1350℃；从尾包中提取样品进行检测，以保证样品中各元素含量符合以下范围：

将尾包中的炉液倒入预制模具中，进行浇注成型，预制模具分别设置于若干个相同的环形传送带上，若干个环形传送带的一端集中于浇注点，将若干个环形传送带的另一端经由送出传送带冷却及传出；将经由送出传送带传出的成型模具经切割工具切除；对去除浇注口的成型模具进行一次抛丸处理10min；先通过固定砂轮以机械研磨方式去除成型模具中的凸起瑕疵，再通过手动砂轮以手工研磨方式去除成型模具中的毛刺；对经研磨后的成型模具进行二次抛丸处理6min；在二次抛丸处理后的成型模具涂覆防锈油，并外套塑料袋。

实施例2.

将生铁、废钢及回炉料按照质量配比30:30:40投入热熔炉中加热熔融形成混合料后并进行样品检测使得各元素含量满足预设要求；将熔融料投入熔炉中，并保持炉温在1480℃，再向炉中投入质量配比分别为1.2：0.55：56：0.12：100的FeSiMg、SiBa、浇包、SiBi，在熔炉中球化处理5min；球化处理完成后，将混合液倒入浇包炉内，再向其中投入质量配比分别为1.0：0.6：1.2：1.0：100的FeSiMg、碎钢片、SiBa、以及SiBi，保持浇注炉内炉温在1480℃，浇包完成后将炉液倒入尾包中暂存，并保证尾包温度≥1350℃；从尾包中提取样品进行检测，以保证样品中各元素含量符合以下范围：

将尾包中的炉液倒入预制模具中，进行浇注成型，预制模具分别设置于若干个相同的环形传送带上，若干个环形传送带的一端集中于浇注点，将若干个环形传送带的另一端经由送出传送带冷却及传出；将经由送出传送带传出的成型模具经切割工具切除；对去除浇注口的成型模具进行一次抛丸处理15min；先通过固定砂轮以机械研磨方式去除成型模具中的凸起瑕疵，再通过手动砂轮以手工研磨方式去除成型模具中的毛刺；对经研磨后的成型模具进行二次抛丸处理8min；在二次抛丸处理后的成型模具涂覆防锈油，并外套塑料袋。

实施例3

将生铁、废钢及回炉料按照质量配比20:30:50投入热熔炉中加热熔融形成混合料后并进行样品检测使得各元素含量满足预设要求；将熔融料投入熔炉中，并保持炉温在1480℃，再向炉中投入质量配比分别为1.1：0.50：55：0.12：100的FeSiMg、SiBa、浇包、SiBi，在熔炉中球化处理5min；球化处理完成后，将混合液倒入浇包炉内，再向其中投入质量配比分别为1.0：0.5：1.0：1.0：100的FeSiMg、碎钢片、SiBa、以及SiBi，保持浇注炉内炉温在1480℃，浇包完成后将炉液倒入尾包中暂存，并保证尾包温度≥1350℃；从尾包中提取样品进行检测，以保证样品中各元素含量符合以下范围：

将尾包中的炉液倒入预制模具中，进行浇注成型，预制模具分别设置于若干个相同的环形传送带上，若干个环形传送带的一端集中于浇注点，将若干个环形传送带的另一端经由送出传送带冷却及传出；将经由送出传送带传出的成型模具经切割工具切除；对去除浇注口的成型模具进行一次抛丸处理12min；先通过固定砂轮以机械研磨方式去除成型模具中的凸起瑕疵，再通过手动砂轮以手工研磨方式去除成型模具中的毛刺；对经研磨后的成型模具进行二次抛丸处理8min；在二次抛丸处理后的成型模具涂覆防锈油，并外套塑料袋。

对比例1

将生铁、废钢及回炉料按照质量配比20:20:60投入热熔炉中加热熔融形成混合料后；将熔融料投入熔炉中，并保持炉温在1480℃，再向炉中投入质量配比分别为1.0：0.50：540：0.1：100的FeSiMg、SiBa、浇包、SiBi，在熔炉中球化处理5min；球化处理完成后，将混合液倒入浇包炉内，再向其中投入质量配比分别为0.8：0.5：0.8：0.8：100的FeSiMg、碎钢片、SiBa、以及SiBi，保持浇注炉内炉温在1480℃，浇包完成后将炉液倒入尾包中暂存，并保证尾包温度≥1350℃；从尾包中提取样品进行检测，以保证样品中各元素含量符合以下范围：

将尾包中的炉液倒入预制模具中，进行浇注成型，预制模具分别设置于若干个相同的环形传送带上，若干个环形传送带的一端集中于浇注点，将若干个环形传送带的另一端经由送出传送带冷却及传出；将经由送出传送带传出的成型模具经切割工具切除；对去除浇注口的成型模具进行一次抛丸处理10min；先通过固定砂轮以机械研磨方式去除成型模具中的凸起瑕疵，再通过手动砂轮以手工研磨方式去除成型模具中的毛刺；对经研磨后的成型模具进行二次抛丸处理6min；在二次抛丸处理后的成型模具涂覆防锈油，并外套塑料袋。

通过对各实施例及对比例所得铸件(壁厚10mm位置)的强度性能测试及用量统计，结果如下表所示。

表1各实施例所得铸件性能及用料表

由表1可以看出：采用本发明所述方法所制备的铸件性能相差不大且符合球墨铸铁铸件的抗拉强度及硬度指标，而通过实施例1与对比例1的对比，可以明显看出，未经过熔融混合料样品检测工序，对于生铁、废钢、及回炉料的消耗量、以及添加剂及浇包的消耗量都大为增长。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围不局限于此。应当指出，对于熟悉本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.采用球墨铸铁原料的铸件，其特征在于：所述原料选用生铁、废钢及回炉料的混合料，且满足生铁：废钢：回炉料的质量配比满足20-30:20-30:40-60；所述混合料中所含元素的质量分数为：

2.如权利要求1所述的采用球墨铸铁原料的铸件制造方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)原料热熔：将生铁、废钢及回炉料按照质量配比20-30:20-30:40-60投入热熔炉中加热熔融形成混合料后并进行样品检测使得各元素含量满足预设要求；

2)球化处理：将熔融料投入熔炉中，并保持炉温在1480±10℃，再向炉中投入第一球化剂、第一孕育剂、浇包、第一随流孕育剂，在熔炉中球化处理5-8min；

3)浇包孕育：球化处理完成后，将混合液倒入浇包炉内，再向其中投入第二球化剂、覆盖剂、第二孕育剂、以及第二随流孕育剂，保持浇注炉内炉温在1480±10℃，浇包完成后将炉液倒入尾包中暂存，并保证尾包温度≥1350℃；

4)孕育检测：从尾包中提取样品进行检测，以保证样品中各元素含量符合以下范围：

5)入模浇注：将尾包中的炉液倒入预制模具中，进行浇注成型，预制模具分别设置于若干个相同的环形传送带上，若干个环形传送带的一端集中于浇注点，将若干个环形传送带的另一端经由送出传送带冷却及传出；

6)去除浇注口：将经由送出传送带传出的成型模具经切割工具切除；

7)一次抛丸：对去除浇注口的成型模具进行一次抛丸处理10-15min；

8)研磨：先通过固定砂轮以机械研磨方式去除成型模具中的凸起瑕疵，再通过手动砂轮以手工研磨方式去除成型模具中的毛刺；

9)二次抛丸：对经研磨后的成型模具进行二次抛丸处理6-8min；

10)防锈处理：在二次抛丸处理后的成型模具涂覆防锈油，并外套塑料袋。

3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于：所述步骤1)中加热熔融的温度范围为1450±10℃。

4.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于：所述步骤2)中第一球化剂选用FeSiMg，第一孕育剂选用SiBa，第一随流孕育剂选用SiBi，且其中第一球化剂、第一孕育剂、浇包、随流孕育剂与投入原料的质量配比分别为1.0-1.2：0.50-0.55：54-56：0.1-0.12：100。

5.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于：所述步骤3)中第二球化剂选用FeSiMg，第二孕育剂选用SiBa，覆盖剂选用碎钢片，第二随流孕育剂选用SiBi，且其中第二球化剂、第二孕育剂、覆盖剂、第二随流孕育剂与投入原料的质量配比分别为0.8-1.0：0.5-0.6：0.8-1.2：0.8-1.0：100。

6.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于：所述步骤5)中环形传送带每一圈的传送时间为60-70min，送出传送带传出的时间为30-40min。

7.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于：每个环形传送带的另一端还连接有预制模具送入传送带。

8.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于：位于每个环形传送带的另一端设置有温度检测装置和传送带控制装置，其中温度检测装置用于检测从送出传送带送出的成型模具冷却后的温度，传动带控制装置用于控制对应的环形传送带的启停和转速。

9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于：当温度检测装置检测到成型模具冷却后的温度高于预设阈值时，传送带控制装置立即停止对应环形传动带的传送，并同时发出声光警报以提示附近工作人员。

10.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于：当温度检测装置检测到成型模具冷却后的温度在预设阈值范围内时，将若干个环形传送带的检测温度进行从高到低排序，并按照排序结果依次调节若干个环形传送带的传送速度和停顿时间，以将排序结果靠前的环形传送带的传送速度降低、停顿时间延长。