CN111748722A

CN111748722A - 一种球墨铸铁及其制备方法

Info

Publication number: CN111748722A
Application number: CN201910231847.3A
Authority: CN
Inventors: 杜永红; 董立社; 张军; 权国英; 李保卫; 李小鹏; 杜秋丽
Original assignee: Shaanxi Jinding Casting Co ltd; Shaanxi Heavy Duty Automobile Co Ltd; Shaanxi Hande Axle Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Jinding Casting Co ltd; Shaanxi Heavy Duty Automobile Co Ltd; Shaanxi Hande Axle Co Ltd
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2020-10-09

Abstract

本发明涉及一种球墨铸铁及其制备方法，所述球墨铸铁的制备方法采用单线喂丝球化法制备球墨铸铁，所述球墨铸铁中各元素成分的质量百分比为C 3.4％‑3.9％，Si 2.2％‑2.8％，Mn 0.2％‑0.8％，S＜0.035％，P＜0.05％，Cu 0.4％‑0.8％，Cr＜0.1％，Mg 0.03％‑0.08％，Re≤0.04％，余量为Fe；产品满足抗拉强度Rm≥600Mpa，屈服强度Rp_0.2≥380Mpa，延伸率≥7％，布氏硬度190‑270HB的性能要求。根据本发明提供的一种球墨铸铁及其制备方法，采用单线喂丝球化法制备球墨铸铁，制备高韧性、高强度产品，有利于提高产品的使用寿命，降低产品的整体重量，提高生产效率，降低生产成本，促进产品的轻量化发展。

Description

一种球墨铸铁及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种球墨铸铁及其制备方法，更具体地，涉及一种铸态球墨铸铁桥壳材质及其制备方法，属于工业创新。

背景技术

汽车的诞生已经有百年的历史，发展迅速，目前已成为世界上最主要的交通工具和拉动经济增长的重要驱动力，也是人们生活不可或缺的重要组成部分。铸件是汽车产品零部件的重要构成之一，铸件产品在汽车零部件上的应用占有重要地位。汽车用铸件的主要特点是形状复杂、壁厚较薄、尺寸精度高、生产批量大、要求可靠性非常高等。汽车要尽可能地减轻自身重量，就要求铸件既要轻，还要有很高的强度。过去许多汽车零部件用的材质是灰铸铁，如今大都改为球墨铸铁件。球墨铸铁具有比普通灰铸铁更高的强度和更好的韧性。

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，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。所谓“以铁代钢”主要指球墨铸铁。铸铁是含碳量大于2.11％的铁碳合金，由于工业生铁、废钢等钢铁及其合金材料经过高温熔融和铸造成型而得到，除铁外，还含及其他铸铁中的碳以石墨形态析出，若析出的石墨呈条片状时的铸铁叫灰口铸铁或灰铸铁，呈蠕虫状时的铸铁叫蠕墨铸铁，呈团絮状时的铸铁叫白口铸铁或码铁，而呈球状时的铸铁就叫球墨铸铁。球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。

目前，生产铸造桥壳用球墨铸铁材质的球化方法大多采用冲入法，其生产流程为：装包(球化剂、孕育剂、覆盖剂)→测温出炉→扒渣→孕育并搅拌→倒包→转至浇注工位→扒渣、测温→开浇。上述球化方法处理方式和设备简单，易于操作，但是，在操作过程中，冶金反应剧烈，安全性低，环境污染大，同时还存在铸件力学性能差，球墨铸铁高强度、高韧性合格率低的问题。

发明内容

本发明是为解决现有技术中的问题而提出的，其目的在于，提供一种球墨铸铁及其制备方法，以达到提高产品力学性能及使用寿命，降低产品的整体重量，降低制造成本，促进产品轻量化发展的目的。

为实现上述目的，本发明提供一种球墨铸铁及其制备方法，所述球墨铸铁的制备方法采用单线喂丝球化法制备球墨铸铁，包括以下步骤：

步骤一，熔炼，使用生铁、回炉料、废钢和增碳剂熔炼原铁水，熔炼末期加入硅铁增硅，熔化升温至1520℃-1550℃，保温8-12分钟后，停电加料快速降温至出炉温度(1490℃-1510℃)正常出铁；

步骤二，预处理，将重量百分比为0.4％-0.8％的Cu和0.1％-0.4％的预处理剂放在球化包底，之后，将步骤一中熔炼的铁水正常出铁至所述球化包内；

步骤三，球化处理，在装有铁水的所述球化包转至球化室前对其进行测温，进入球化室，要求所述球化包的位置正对包盖，并平稳缓慢进包至限位梁处，向上提升所述球化包并使所述球化包的包沿与所述包盖紧贴，根据原铁液成分、进站温度、出铁量及球化包芯线参数确定单线喂丝长度和喂丝速度，进行单线喂丝球化；

步骤四，孕育处理，球化完毕后将所述球化包转出球化室，扒渣处理后，将重量百分比为0.4％-0.7％的孕育剂倒入所述球化包内，搅拌均匀后，将所述球化包内铁液倒入浇注包并转至浇注工位；

步骤五，浇注，浇注时，随铁水流均与的加入重量百分比为0.05％-0.15％的随流孕育剂进行瞬时孕育；

步骤六，冷却，浇注后，控制冷却时间大于120分钟，以制造出高强度、高韧性且显微组织均匀的球墨铸铁。

所述球墨铸铁中各元素成分的质量百分比为：C 3.4％-3.9％，Si 2.2％-2.8％，Mn 0.2％-0.8％，S＜0.035％，P＜0.05％，Cu 0.4％-0.8％，Cr＜0.1％，Mg 0.03％-0.08％，Re≤0.04％，余量为Fe。

优选地，所述生铁为30％-60％生铁，所述回炉料为20％-40％回炉料，所述废钢为20％-50％优质废钢，所述硅铁为75硅铁。

优选地，所述Cu由废铜提供，所述预处理剂为SiC预处理剂。

优选地，所述球化包芯线为含Mg30的球化包芯线。

优选地，所述孕育剂为含Ba孕育剂。

优选地，所述随流孕育剂为含Ca随流孕育剂。

优选地，所述含Ca随流孕育剂为SiCa孕育剂。

优选地，所述球墨铸铁满足抗拉强度Rm≥600Mpa，屈服强度Rp_0.2≥380Mpa，延伸率≥7％，布氏硬度190-270HB。

本发明提供的一种球墨铸铁及其制备方法，采用单线喂丝球化法制备球墨铸铁，制备高韧性、高强度产品，产品满足抗拉强度Rm≥600Mpa，屈服强度Rp_0.2≥380Mpa，延伸率≥7％，布氏硬度190-270HB的性能要求，有利于提高产品的使用寿命，降低产品的整体重量，促进产品轻量化的发展；单线喂丝球化法将球化过程和孕育过程分开，节省了球化包芯线喂丝和孕育处理之间的等待时间，有利于缩短喂丝时间，降低生产成本；球化包预处理过程的设置，使冶金反应更充分，使铁水实现预处理，更好地为之后的球化处理做准备；熔炼炉与浇注包之间加设球化包，使反应更充分，成分更均匀，同时有利于提高生产效率。

具体实施方式

以下，详细说明本发明的优选实施例。在说明本发明的实施例时，如果对公知要素或功能的具体描述有碍于本发明的要旨，那么将省略其详细说明。

使用单线喂丝球化法生产高强度高韧性球墨铸铁QT600-7的桥壳。

实施例1：

使用加料配比为40％的生铁、20％的回炉料、40％的废钢和按需所配的增碳剂熔炼原铁水，经过1540℃下，8分钟的高温静置，最终调整后的原铁水的成分为C 3.88％、Si1.85％、Mn 0.187％、P 0.035％、S 0.033％、Cr 0.076％；原铁水出炉前，在高径比为1.6的喂丝球化包中装入(占出铁比重为0.7％的铜及0.1％的预处理剂)7Kg的铜及1Kg的碳化硅预处理剂，待原铁水的温度降低至1500±10℃时方可出炉，出铁量为1000±50Kg，出铁至上述喂丝球化包中；经检测，进站前喂丝球化包内铁水温度为1470℃，进入球化站后，根据上述铁水的品质及特性，在喂丝速度为28.2m/min的情况下，喂丝长度为21.3m，进行单线喂丝球化处理；完成球化处理，喂丝球化包出站扒渣后，加入0.5％的孕育剂，充分搅拌后，倒入浇注包转至浇注工位进行浇注，在整个浇注过程中随铁水流均与的加入随流孕育剂进行瞬时孕育，随流孕育剂加入的重量百分比为0.05％；铸件在型腔内保温160分钟后拆箱，检测其最终的化学成分及机械性能。

其化学成分检测结果如表1所示，机械性能及金相组织检测结果(其数据源自本体取样)如表2所示。

表1化学成分检测结果(％)

C	Si	Mn	P	S	Mg	Re	Cr	Cu
									3.72	2.54	0.242	0.037	0.024	0.059	0.012	0.031	0.69

表2机械性能及金相组织检测结果

取样位置壁厚单位：mm

疲劳试验结果如下：

采用上述工艺生产的铸造桥壳，各项性能仍满足技术要求，台架试验中后桥双双通过11.5吨定额载荷100万次的技术要求。

实施例2：

使用加料配比为60％的生铁、20％的回炉料、20％的废钢和按需所配的增碳剂熔炼原铁水，经过1540℃下，8分钟的高温静置，最终调整后的原铁水的成分为C 3.90％、Si1.80％、Mn 0.166％、P 0.035％、S 0.023％、Cr 0.036％；原铁水出炉前，在高径比为1.6的喂丝球化包中装入(占出铁比重为0.5％的铜及0.1％的预处理剂)5Kg的铜及1Kg的碳化硅预处理剂，待原铁水的温度降低至1515±10℃时方可出炉，出铁量为980Kg，出铁至上述喂丝球化包中；经检测，进站前喂丝球化包内铁水温度为1480℃，进入球化站后，根据上述铁水的品质及特性，在喂丝速度为28.2m/min的情况下，喂丝长度为18.5m，进行单线喂丝球化处理；完成球化处理，喂丝球化包出站扒渣后，加入0.5％的孕育剂，充分搅拌后，倒入浇注包转至浇注工位进行浇注，在整个浇注过程中随铁水均与的加入随流孕育剂进行瞬时孕育，随流孕育剂加入的重量百分比为0.05％；铸件在型腔内保温160分钟后拆箱，检测其最终的化学成分及机械性能。

其化学成分检测结果如表3所示，机械性能及金相组织检测结果(其数据源自本体取样)如表4所示。

表3化学成分检测结果(％)

C	Si	Mn	P	S	Mg	Re	Cr	Cu
									3.75	2.46	0.173	0.037	0.015	0.053	0.012	0.037	0.52

表4机械性能及金相组织检测结果

取样位置壁厚单位：mm

本发明提供的一种球墨铸铁及其制备方法，由于采用了单线喂丝球化法使一体化桥壳材质可满足抗拉强度Rm≥600Mpa，屈服强度Rp_0.2≥380Mpa，延伸率≥7％，球化率优于3级，石墨大小5-8级，珠光体含量45％-75％，碳化物及磷共晶含量小于3％，布氏硬度190-270HB的性能要求，有利于提高产品的使用寿命，降低桥壳的整体重量，缩短球化处理时间，降低制造成本，促进重卡轻量化的发展。

以上，对本发明的优选实施例进行了详细说明。但是，本发明并非局限在前述的实施例，而是能以不同的各种形态来实现。本说明书中揭示的实施例仅仅是为了使本发明的揭示完整，使得本领域的普通技术人员完整得知本发明所提供的范畴。本发明的保护范围应当以权利要求的内容为准。

Claims

1.一种球墨铸铁的制备方法，

其特征在于：

采用单线喂丝球化法制备球墨铸铁；

包括以下步骤：

步骤三，球化处理，在装有铁水的所述球化包转至球化室前对其进行测温，进入球化室，要求所述球化包的位置正对包盖，并平稳缓慢进包至限位梁处，向上提升所述球化包并使所述球化包的包沿与所述包盖紧贴，进行单线喂丝球化；

2.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述生铁为30％-60％生铁，所述回炉料为20％-40％回炉料，所述废钢为20％-50％优质废钢，所述硅铁为75硅铁。

3.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述Cu由废铜提供，所述预处理剂为SiC预处理剂。

4.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述球化包芯线为含Mg30的球化包芯线。

5.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述孕育剂为含Ba孕育剂。

6.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述随流孕育剂为含Ca随流孕育剂。

7.根据权利要求6所述的一种球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述含Ca随流孕育剂为SiCa孕育剂。

8.一种球墨铸铁，所述球墨铸铁为根据权利要求1-7中任一项所述的球墨铸铁的制备方法制备的球墨铸铁，其特征在于，所述球墨铸铁中各元素成分的质量百分比为：C 3.4％-3.9％，Si 2.2％-2.8％，Mn 0.2％-0.8％，S＜0.035％，P＜0.05％，Cu 0.4％-0.8％，Cr＜0.1％，Mg 0.03％-0.08％，Re≤0.04％，余量为Fe。

9.根据权利要求8所述的一种球墨铸铁，其特征在于，所述球墨铸铁满足抗拉强度Rm≥600Mpa，屈服强度Rp_0.2≥380Mpa，延伸率≥7％，布氏硬度190-270HB。