CN111270039A - 减少灰铁件表面基体组织中d、e型石墨的熔炼工艺 - Google Patents

减少灰铁件表面基体组织中d、e型石墨的熔炼工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种减少灰铁件表面基体组织中D、E型石墨的熔炼工艺，它包括如下步骤：1）加料；2）熔炼3）调质；4）预处理高温静置；5）出铁孕育；6）浇注及随流孕育。通过1）加料时将增碳剂分三批加入和生铁最后加入相结合来缓解结晶晶核的烧损；2）熔炼时向电炉中混合加入碳化硅和硫铁来提供结晶晶核；3）铁水预处理再次混合加入碳化硅和硫铁来增加结晶晶核；4）出铁时加入硅锶孕育剂来增加结晶晶核；5）浇注时随流加入硅钡孕育剂增加结晶晶核；通过提供并增加结晶晶核，避免因结晶晶核烧损引起铁水的过冷度的增加,进而减少灰铁件表面基体组织中产生D、E型石墨。

Description

减少灰铁件表面基体组织中D、E型石墨的熔炼工艺
技术领域
本发明涉及灰铁件的熔炼工艺技术，具体涉及一种减少灰铁件表面基体组织中D、E型石墨的熔炼工艺。
背景技术
灰铁铸件的基体组织主要由珠光体和片状A型石墨组成，但在生产过程中往往容易在灰铁件表面基体组织中产生D、E型石墨，而D、E型石墨周围容易产生铁素体基体组织，铁素体基体组织与珠光体基体组织相比，表现为强度低、韧性高的特性，所以在灰铁件表面基体组织中产生了D、E型石墨后，铸件在后续清理及转运、机加工的过程中易产生缺损的现象，从而造成铸件的报废，且由于表面铁素体的产生会使铸件表面硬度下降，降低了灰铁件表面的耐磨性，影响灰铁件的使用寿命。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种减少灰铁件表面基体组织中D、E型石墨的熔炼工艺。
本发明的技术方案：
一种减少灰铁件表面基体组织中D、E型石墨的熔炼工艺，它包括如下步骤：
1）加料
将一炉铁水总重量的0.6%增碳剂与一炉铁水总重量的55%高锰废钢同时加入至电炉中熔炼，然后再同时加入一炉铁水总重量0.6%增碳剂与一炉铁水总重量30%回炉料，最后加入一炉铁水总重量0.6%增碳剂与一炉铁水总重量15%生铁熔炼。
2）熔炼
在铁水熔炼至电炉容量的1/2时，同时向电炉中加入一炉铁水总重量的1%的碳化硅和一炉铁水总重量的0.05%的硫铁进行熔炼。
3）调质
待炉中铁水熔炼至1440-1470℃时，向电炉中加入一炉铁水总重量的0.3%的65锰铁和一炉铁水总重量的0.35%的75硅铁，将铁水熔炼调质至工艺规定的化学成份要求；所述化学成分要求为，C：3.4-3.5%，Si：1.5-1.7%，Mn：0.8-1.0%，P≤0.05%，S：0.07-0.09%。
4）预处理高温静置
将电炉中铁水倒出1/2至铁水包中，同时加入一炉铁水总重量的0.25%碳化硅和一炉铁水总重量的0.05%硫铁至电炉中预处理，同时电炉保持最大功率熔炼，使炉中铁水不断搅拌；再将铁水包中的铁水倒回电炉，炉中铁水继续升温至1510-1540℃高温静置3-5分钟。
5）出铁孕育
将硅锶孕育剂与铁水同时冲入铁水包中，硅锶孕育剂重量是所需出铁水重量的0.4%。
6）浇注及随流孕育
控制起浇温度在1400-1410℃，将铁水浇入铸型，同时加入铸型重量的0.1%硅钡孕育剂随流孕育处理。
优选，所述生铁为Q12生铁，其化学成分为，C:4.40-4.55%，Si:1.10-1.25%，Mn:0.12-0.16%，P:0.020-0.028%，S:0.008-0.016%，Cr:0.015-0.030%，Ti:0.010-0.04%，余量为Fe；所述高锰废钢的化学成分为，C:0.018-0.15%，Si:0.12-0.19%，Mn:1.3-1.8%，P:0.015-0.020%，S:0.014-0.035%，Cr:0.019-0.022%，Ti:0.002-0.004%，余量为Fe；所述增碳剂为优质碳剂，其化学成分为，碳≥98.5%，氮≤0.03%，S≤0.05%，粒度:2-5mm；所述碳化硅有效含量90-91%，其化学成分为，硅:63-64%，碳:26-27%，粒度:1-5mm；所述65锰铁的化学成分为，Mn:63-65%，Al≤0.5%，余量为Fe；所述75硅铁的化学成分为，Si:73-75%，Al≤0.3%，余量为Fe；所述硫铁的化学成分为，S:50-55%，Al≤0.5%，余量为Fe。
研究发现，产生D、E型石墨的主要原因是铁水在长时间的熔炼过程中造成大量的结晶晶核烧损引起，从而增加了铁水的过冷度；过冷度高铁液在凝固时铁水中的碳便会以D、E型石墨的方式析出，严重时铁水中的碳甚至以渗碳体的形式析出；基于上述发现，本申请通过，1）加料时将增碳剂分三批加入和生铁最后加入相结合来缓解结晶晶核的烧损；2）熔炼时向电炉中混合加入碳化硅和硫铁来提供结晶晶核；3）铁水预处理再次混合加入碳化硅和硫铁来增加结晶晶核；4）出铁时加入硅锶孕育剂来增加结晶晶核；5）浇注时随流加入硅钡孕育剂增加结晶晶核；通过提供并增加结晶晶核，避免因结晶晶核烧损引起铁水的过冷度的增加,进而减少灰铁件表面基体组织中产生D、E型石墨。
在步骤（5）中当炉中铁水出铁1/3后，在炉中补加增碳剂，重量是炉中铁水量的0.01%，同时电炉送电熔炼保温；当炉中铁水出铁2/3后，在炉中补加碳化硅，重量是炉中铁水量的0.01%，同时电炉还要送电熔炼保温；进一步，在电炉铁水分别出铁1/3时加入增碳剂，出铁2/3时加入碳化硅来活化铁水，增加结晶晶核。
本发明的优点是，设计合理，构思巧妙，通过提供并增加结晶晶核，避免因结晶晶核烧损引起铁水的过冷度的增加,进而减少灰铁件表面基体组织中产生D、E型石墨。
具体实施方式
一种减少灰铁件表面基体组织中D、E型石墨的熔炼工艺：
选料：
1）Q12生铁
C: 4.40-4.55%，Si: 1.10-1.25%，Mn: 0.12-0.16%，P: 0.020-0.028%，S: 0.008-0.016%，Cr: 0.015-0.030%，Ti:0.010-0.04%，余量为Fe。
2）高锰废钢
C:0.018- 0.15%，Si:0.12-0.19%，Mn:1.3-1.8%，P:0.015-0.020%，S:0.014-0.035%，Cr:0.019-0.022%，Ti:0.002-0.004%，余量为Fe。
3）优质增碳剂
碳≥98.5%，氮≤0.03%，S≤0.05%，粒度: 2-5 mm。
4）碳化硅
碳化硅有效含量90-91%，硅: 63-64%，碳: 26-27%，粒度: 1-5 mm。
5）65锰铁
Mn: 63-65%，Al≤0.5%，余量为Fe。
6）75硅铁
Si:73-75%，Al≤0.3%，余量为Fe。
7）硫铁
S:50-55%，Al≤0.5%，余量为Fe。
8）硅锶孕育剂
化学成分：Si:46-49%，Sr:0.7-1.1%, Ca≤0.1%, Al≤0.4%,粒度:3-8 mm ，余量为Fe。
9）硅钡孕育剂
化学成分： Si: 69-72%，Ca:2.1-2.8%，Ba：1.3-2.5%，粒度：0.2-0.7 mm ，余量为Fe。
熔炼步骤：
1、加料顺序
首先将一炉铁水总重量的0.6%增碳剂与一炉铁水总重量的55%高锰废钢同时加入至电炉中熔炼，然后再同时加入一炉铁水总重量0.6%增碳剂与一炉铁水总重量30%回炉料，最后加入一炉铁水总重量0.6%增碳剂与一炉铁水总重量15%生铁熔炼。（一炉铁水总重量1.8%增碳剂分三批加入）。
2、熔炼
在铁水熔炼至电炉容量的1/2时，同时向电炉中加入一炉铁水总重量的1%的碳化硅和一炉铁水总重量的0.05%的硫铁进行熔炼。
3、调质
待炉中铁水熔炼至1440-1470℃时，向电炉中加入一炉铁水总重量的0.3%的65锰铁和一炉铁水总重量的0.35%的75硅铁，将铁水熔炼调质至工艺规定的化学成份要求。
4、化学成份
C：3.4-3.5%，Si：1.5-1.7%，Mn：0.8-1.0%，P≤0.05%，S：0.07-0.09%。
5、预处理高温静置
将电炉中铁水倒出1/2至铁水包中，同时加入一炉铁水总重量的0.25%碳化硅和一炉铁水总重量的0.05%硫铁至电炉中预处理，同时电炉保持最大功率熔炼，使炉中铁水不断搅拌；再将铁水包中的铁水倒回电炉，炉中铁水继续升温至1510-1540℃高温静置3-5分钟。
6、出铁孕育
将硅锶孕育剂与铁水同时冲入铁水包中，硅锶孕育剂重量是所需出铁水重量的0.4%。
7、浇注及随流孕育
步骤6结束后，控制起浇温度在1400-1410℃，将铁水浇入铸型，同时加入铸型重量的0.1%硅钡孕育剂随流孕育处理。
8、铁水保持活性
当炉中铁水出铁1/3后，在炉中补加增碳剂，重量是炉中铁水量的0.01%，同时电炉送电熔炼保温。
当炉中铁水出铁2/3后，在炉中补加碳化硅，重量是炉中铁水量的0.01%，同时电炉还要送电熔炼保温。
以上公开的仅仅是本发明的较佳实施例，但并非用以限制其本身，任何本领域的技术人员在不违背本发明精神内涵的情况下，所作的变化和改动，均应落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种减少灰铁件表面基体组织中D、E型石墨的熔炼工艺，其特征在于，它包括如下步骤：
加料
将一炉铁水总重量的0.6%增碳剂与一炉铁水总重量的55%高锰废钢同时加入至电炉中熔炼，然后再同时加入一炉铁水总重量0.6%增碳剂与一炉铁水总重量30%回炉料，最后加入一炉铁水总重量0.6%增碳剂与一炉铁水总重量15%生铁熔炼；
2）熔炼
在铁水熔炼至电炉容量的1/2时，同时向电炉中加入一炉铁水总重量的1%的碳化硅和一炉铁水总重量的0.05%的硫铁进行熔炼；
3）调质
待炉中铁水熔炼至1440-1470℃时，向电炉中加入一炉铁水总重量的0.3%的65锰铁和一炉铁水总重量的0.35%的75硅铁，将铁水熔炼调质至工艺规定的化学成份要求；所述化学成分要求为，C：3.4-3.5%，Si：1.5-1.7%，Mn：0.8-1.0%，P≤0.05%，S：0.07-0.09%；
4）预处理高温静置
将电炉中铁水倒出1/2至铁水包中，同时加入一炉铁水总重量的0.25%碳化硅和一炉铁水总重量的0.05%硫铁至电炉中预处理，同时电炉保持最大功率熔炼，使炉中铁水不断搅拌；再将铁水包中的铁水倒回电炉，炉中铁水继续升温至1510-1540℃高温静置3-5分钟；
5）出铁孕育
将硅锶孕育剂与铁水同时冲入铁水包中，硅锶孕育剂重量是所需出铁水重量的0.4%；
6）浇注及随流孕育
控制起浇温度在1400-1410℃，将铁水浇入铸型，同时加入铸型重量的0.1%硅钡孕育剂随流孕育处理。
2.根据权利要求1所述的一种减少灰铁件表面基体组织中D、E型石墨的熔炼工艺，其特征在于，在步骤（5）中当炉中铁水出铁1/3后，在炉中补加增碳剂，重量是炉中铁水量的0.01%，同时电炉送电熔炼保温；当炉中铁水出铁2/3后，在炉中补加碳化硅，重量是炉中铁水量的0.01%，同时电炉还要送电熔炼保温。
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