CN112359272A - 一种高纯净度铁水配方及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种高纯净度铁水配方其制备方法，首先对生铁和废钢比例确定，以及生铁和废钢成分检测，利用计算机测算和初配，然后进行样品试炼，进行初配工艺参数进行修正，然后最终确定工艺熔炼参数值，形成同批次生产稳定工艺参数，能够推广到同批次铸件生产，批量生产，自动化生产作业，流程紧凑，提高效率等优点；另外，本申请的高纯净度铁水配方采用铁水净化剂，通过根据原料采用生铁和废钢进行熔炼组分特点，设计出铁水净化剂成分配方，对铁水纯净效果好，通过上述制备方法制造出的高纯净度铁水，铸造出的产品，具有较好的机械性能。

Description

一种高纯净度铁水配方及其制备方法

技术领域

本发明涉及铸造技术领域,特别是涉及到一种高纯净度铁水配方及其制备方法。

背景技术

国际制造业向中国和亚洲国家转移的新趋势，给中国传统的铸造业注入了生机和活力，使中国铸造业获得了生存发展的空间。企业拥有新技术、新工艺、新产品，企业就能在激烈的市场竞争中取得获胜的先机。铸件产品质量的不断提升，特别是国外高端铸件对铁水质量的严格要求，使企业面临着新的挑战和新的发展机遇。如何获取高洁净度的优质铁水，采取行之有效的铁水净化措施来生产优质的铸件产品，才能使得企业走得更远。

例如如图1所示的，现有技术专利文献CN101429615A公开了一种球铁曲轴的铁水配方成分，具体公开了一种柴油机球墨铸铁曲轴，所述球墨铸铁曲轴中各组分所占的质量百分比为：w(C)：3.80％～3.90％，w(Si)：2.10％～2.40％，0＜w(Mn)≤0.30％，0＜w(P)≤0.060％，0＜w(S)≤0.020％，w(Cu)：0.60％～0.80％，w(Mo)：0.20％～0.30％，w(RE)：0.020％～0.040％，w(Mg)：0.030％～0.050％，其余为Fe。本发明的球墨铸铁曲轴可以承受大负荷和不断变化的弯矩和扭矩作用，具有良好的力学性能，本发明同时还提供上述曲轴的无冒口铸造工艺，该铸造工艺的铸件不会在根部出现缩松缩孔缺陷，铸件的力学性能可靠、成品率高。

由于球铁曲轴采用铸造制造而成，具体应用于轿车或货车上，需要承受大负荷和不断变化的弯矩和扭矩，对其机械性能要求高，其中制造球铁曲轴的铁水纯净度，以制备工工艺有进一步提高需求。

为了解决上述存在技术问题，本申请提出了一种高纯净度铁水配方其制备方法，所述高纯净度铁水配方的成分质量百分比为：碳：2.8-3.8wt％，硅：2.0-2.5wt％，锰：0.2-0.8wt％，磷≤0.002wt％，硫≤0.002wt％，铜：0.6-1.2wt％，镁：0.3-0.6wt％，锡：0.1-0.3wt％，镍：0.02-0.1wt％，铬：0.1-0.2wt％，钼：0.2-0.5wt％，钒：0.4-0.8wt％，钨：0.1-0.3wt％，钛：0.2-0.4wt％，其余为Fe及不可避免的杂质，高纯净度铁水配方制备采用自动化生产作业，首先对生铁和废钢比例确定，以及生铁和废钢成分检测，利用计算机测算和初配，然后进行样品试炼，进行初配工艺参数进行修正，然后最终确定工艺熔炼参数值，形成同批次生产稳定工艺参数，能够推广到同批次铸件生产，批量生产，自动化生产作业，流程紧凑，提高效率等优点。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种高纯净度铁水配方，所述高纯净度铁水配方的成分质量百分比为：碳：2.8-3.8wt％，硅：2.0-2.5wt％，锰：0.2-0.8wt％，磷≤0.002wt％，硫≤0.002wt％，铜：0.6-1.2wt％，镁：0.3-0.6wt％，锡：0.1-0.3wt％，镍：0.02-0.1wt％，铬：0.1-0.2wt％，钼：0.2-0.5wt％，钒：0.4-0.8wt％，钨：0.1-0.3wt％，钛：0.2-0.4wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。

所高纯净度铁水配方原料采用生铁和废钢进行熔炼，所述生铁为南非进口高纯生铁，该成分质量百分比为：碳≥3.4wt％，硅≤0.14wt％，锰≤0.022wt％，磷≤0.015wt％，硫≤0.015wt％，钛：0.006wt％，其余为Fe及不可避免的杂质；所述废钢为锰，铬，钛元素总含量小于1wt％的碳素结构钢。

一种高纯净度铁水配方的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1：生铁和废钢比例确定：

首先根据要求制作铸件的特性，确定生铁和废钢的熔炼原料比例，所述生铁为60-75wt％，所述废钢25-40wt％；

步骤S2：生铁和废钢成分检测：

当前使用的生铁和废钢的组分进行检测，确定将生铁和熔炼废钢的化学组分，从而确定熔炼原料中各种元素的比例范围，方便后继精细化熔炼调配；

步骤S3：利用计算机测算和初配：

通过计算机进行反复测算和初配，确定铁水净化剂和孕育剂的用量并对其分别进行称量，然后进行样品试炼，进行初配各个工艺参数进行修正，然后最终确定各个工艺熔炼参数值，形成同批次生产稳定工艺参数，用于同批次铸件生产。

所述步骤S3和步骤S2之间还包括所述铁水净化剂制备：

所述铁水净化剂的原料选择为:氧化钙：46-52wt％，氧化镁：4-6wt％，三氧化二铝：18-26wt％，氧化铼：7-12wt％，铼：1-3wt％，碳：6-9wt％，二氧化硅：6-10wt％；加入研磨机，进行研磨，得到混合物，所述混合物加入助熔剂，经高温焙烧后，电熔造粒制成粒度为80-100um所述铁水净化剂。所述孕育剂为硅铁或硅钡钙合金，粒度为80-100um。

步骤S4：熔炼原料生铁和废钢：

将步骤S1所述的确定生铁和废钢的熔炼原料比例，所述生铁为60-75wt％，所述废钢25-40wt％，在感应加热炉中进行熔炼，获得铁水；

步骤S5：铁水净化处理：

将所述步骤S3确定的所述铁水净化剂，占铁水总量的1.2-1.5％wt％的称量，加入所述感应加热炉的铁水中，然后循环搅拌3-6min，再用所述感应加热炉升温炉中的铁水到1550-1600℃，并在这一温度，将铁水静置16-26min；

步骤S6：铁水孕育处理：

将所述步骤S3确定的所述孕育剂，占铁水总量的0.3-0.6％wt％的称量，分三次均量加入经铁水净化处理后铁水中，间隙搅拌时间为4-5min，然后控制所述感应加热炉的铁水在1480-1520℃，并在这一温度，将铁水静置3-4min，得到所述高纯净度铁水配方的铁水。

一种使用所述的所述高纯净度铁水配方的铁水用于铸造球铁曲轴的制备方法，还包括如下步骤：

步骤S7：浇注成型：

将步骤S6铁水孕育处理后的铁水,浇入模箱中铸型进行浇注，浇注温度为1340-1440℃，浇注完成后30-40分钟内，开箱取出球铁曲轴的铸件，将所述铸件冷却到自然状态，然后对所述铸件进行回火；

步骤S8：机械加工和表面热处理：

对铸造好的所述铸件，采用数控加工中心进行各个表面的铣加工，以及打磨加工，然后对加工后的所述铸件，进行尺寸检测和表面粗糙度测量，对测量合格的所述铸件，采用网带炉正火、等离子体碳氮共渗的热处理工艺；

步骤S9：探伤检测：

对热处理后的所述铸件，进行两道探伤检测，分别采用超声波探伤仪和磁粉探伤机对所述铸件，进行无损检测，得到合格的所述球铁曲轴。

所述球铁曲轴用于载重货车或轿车发动机曲轴，抗拉强度≥910MPA，屈服强度≥240MPA，延伸率≥20％，硬度≥128HB，球化率≥90％，石墨大小6-7级，珠光体≥85％。

本发明有益效果有以下几方面：

(1)本申请的高纯净度铁水配方，所述高纯净度铁水配方的成分质量百分比为：碳：2.8-3.8wt％，硅：2.0-2.5wt％，锰：0.2-0.8wt％，磷≤0.002wt％，硫≤0.002wt％，铜：0.6-1.2wt％，镁：0.3-0.6wt％，锡：0.1-0.3wt％，镍：0.02-0.1wt％，铬：0.1-0.2wt％，钼：0.2-0.5wt％，钒：0.4-0.8wt％，钨：0.1-0.3wt％，钛：0.2-0.4wt％，其余为Fe及不可避免的杂质，上述元素选择及配比共同作用形成本申请的棒材轧钢件的较好的物理性能。

(2)本申请的高纯净度铁水配方，所高纯净度铁水配方原料采用生铁和废钢进行熔炼，所述生铁为南非进口高纯生铁，该成分质量百分比为：碳≥3.4wt％，硅≤0.14wt％，锰≤0.022wt％，磷≤0.015wt％，硫≤0.015wt％，钛：0.006wt％，其余为Fe及不可避免的杂质；所述废钢为锰，铬，钛元素总含量小于1wt％的碳素结构钢，并根据要求制作铸件的特性，确定生铁和废钢的熔炼原料比例，所述生铁为60-75wt％，所述废钢25-40wt％，原料选择合理，铸造全流程质量可控、以及原料可追溯，有利于铸件生产铸造，得到目标需要的机械性能。

(3)一种高纯净度铁水配方的制备方法，包括如下步骤：步骤S1：生铁和废钢比例确定：首先根据要求制作铸件的特性，确定生铁和废钢的熔炼原料比例，所述生铁为60-75wt％，所述废钢25-40wt％；步骤S2：生铁和废钢成分检测：当前使用的生铁和废钢的组分进行检测，确定将生铁和熔炼废钢的化学组分，从而确定熔炼原料中各种元素的比例范围，方便后继精细化熔炼调配；步骤S3：利用计算机测算和初配：通过计算机进行反复测算和初配，确定铁水净化剂和孕育剂的用量并对其分别进行称量，然后进行样品试炼，进行初配各个工艺参数进行修正，然后最终确定各个工艺熔炼参数值，形成同批次生产稳定工艺参数，用于同批次铸件生产；步骤S4：熔炼原料生铁和废钢：将步骤S1所述的确定生铁和废钢的熔炼原料比例，所述生铁为60-75wt％，所述废钢25-40wt％，在感应加热炉中进行熔炼，获得铁水；步骤S5：铁水净化处理：将所述步骤S3确定的所述铁水净化剂，占铁水总量的1.2-1.5％wt％的称量，加入所述感应加热炉的铁水中，然后循环搅拌3-6min，再用所述感应加热炉升温炉中的铁水到1550-1600℃，并在这一温度，将铁水静置16-26min；步骤S6：铁水孕育处理：将所述步骤S3确定的所述孕育剂，占铁水总量的0.3-0.6％wt％的称量，分三次均量加入经铁水净化处理后铁水中，间隙搅拌时间为4-5min，然后控制所述感应加热炉的铁水在1480-1520℃，并在这一温度，将铁水静置3-4min，得到所述高纯净度铁水配方的铁水，采用自动化生产，首先对生铁和废钢比例确定，以及生铁和废钢成分检测，然后进行样品试炼，进行初配工艺参数进行修正，然后最终确定工艺熔炼参数值，形成同批次生产稳定工艺参数，能够推广到同批次铸件生产，批量生产，自动化生产作业，流程紧凑，提高效率等优点。

(4)本申请的高纯净度铁水配方的铁水净化剂的原料选择为:氧化钙：46-52wt％，氧化镁：4-6wt％，三氧化二铝：18-26wt％，氧化铼：7-12wt％，铼：1-3wt％，碳：6-9wt％，二氧化硅：6-10wt％；加入研磨机，进行研磨，得到混合物，所述混合物加入助熔剂，经高温焙烧后，电熔造粒制成粒度为80-100um所述铁水净化剂。所述孕育剂为硅铁或硅钡钙合金，粒度为80-100um，该铁水净化剂是根据原料采用生铁和废钢进行熔炼组分特点，形成针对性铁水净化添加剂，对纯净铁水效率高、效果好。

(6)一种使用所述的所述高纯净度铁水配方的铁水用于铸造球铁曲轴的制备方法，还包括如下步骤：步骤S7：浇注成型：将步骤S6铁水孕育处理后的铁水,浇入模箱中铸型进行浇注，浇注温度为1340-1440℃，浇注完成后30-40分钟内，开箱，取出球铁曲轴铸件，将所述铸件冷却到自然状态，然后对所述铸件进行回火；步骤S8：机械加工和表面热处理：对铸造好的所述铸件，采用数控加工中心进行各个表面的铣加工，以及打磨加工，然后对加工后的所述铸件，进行尺寸检测和表面粗糙度测量，对测量合格的所述铸件，采用网带炉正火、等离子体碳氮共渗的热处理工艺；步骤S9：探伤检测：对热处理后的所述铸件，进行两道探伤检测，分别采用超声波探伤仪和磁粉探伤机对所述铸件，进行无损检测，得到合格的所述球铁曲轴；所述球铁曲轴用于载重货车或轿车发动机曲轴，抗拉强度≥910MPA，屈服强度≥240MPA，延伸率≥20％，硬度≥128HB，球化率≥90％，石墨大小6-7级，珠光体≥85％，可知，采用本申请的高纯净度铁水配方，铸造球铁曲轴具有较好机械性能，使用寿命长等优点。

附图说明

图1为本发明的背景技术的CN101429615A公开了一种球铁曲轴的铁水配方成分制备的球铁曲轴的结构示意图；

图2为本发明的高纯净度铁水配方的制备工艺流程方框示意图；

图3为使用本发明的高纯净度铁水配方的铁水用于铸造球铁曲轴的工艺流程方框示意图；

图4为使用本发明的高纯净度铁水配方的铁水用于铸造球铁曲轴的截面研磨后显微镜图像放大到200um示意图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例1：如图1-4，一种高纯净度铁水配方，高纯净度铁水配方的成分质量百分比为：碳：2.8-3.8wt％，硅：2.0-2.5wt％，锰：0.2-0.8wt％，磷≤0.002wt％，硫≤0.002wt％，铜：0.6-1.2wt％，镁：0.3-0.6wt％，锡：0.1-0.3wt％，镍：0.02-0.1wt％，铬：0.1-0.2wt％，钼：0.2-0.5wt％，钒：0.4-0.8wt％，钨：0.1-0.3wt％，钛：0.2-0.4wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。所高纯净度铁水配方原料采用生铁和废钢进行熔炼，生铁为南非进口高纯生铁，该成分质量百分比为：碳≥3.4wt％，硅≤0.14wt％，锰≤0.022wt％，磷≤0.015wt％，硫≤0.015wt％，钛：0.006wt％，其余为Fe及不可避免的杂质；废钢为锰，铬，钛元素总含量小于1wt％的碳素结构钢。

一种高纯净度铁水配方的制备方法，包括如下步骤：步骤S1：生铁和废钢比例确定：首先根据要求制作铸件的特性，确定生铁和废钢的熔炼原料比例，生铁为60-75wt％，废钢25-40wt％；步骤S2：生铁和废钢成分检测：当前使用的生铁和废钢的组分进行检测，确定将生铁和熔炼废钢的化学组分，从而确定熔炼原料中各种元素的比例范围，方便后继精细化熔炼调配；步骤S3：利用计算机测算和初配：通过计算机进行反复测算和初配，确定铁水净化剂和孕育剂的用量并对其分别进行称量，然后进行样品试炼，进行初配各个工艺参数进行修正，然后最终确定各个工艺熔炼参数值，形成同批次生产稳定工艺参数，用于同批次铸件生产；步骤S3和步骤S2之间还包括铁水净化剂制备：铁水净化剂的原料选择为:氧化钙：46-52wt％，氧化镁：4-6wt％，三氧化二铝：18-26wt％，氧化铼：7-12wt％，铼：1-3wt％，碳：6-9wt％，二氧化硅：6-10wt％；加入研磨机，进行研磨，得到混合物，混合物加入助熔剂，经高温焙烧后，电熔造粒制成粒度为80-100um铁水净化剂；孕育剂为硅铁或硅钡钙合金，粒度为80-100um；步骤S4：熔炼原料生铁和废钢：将步骤S1的确定生铁和废钢的熔炼原料比例，生铁为60-75wt％，废钢25-40wt％，在感应加热炉中进行熔炼，获得铁水；步骤S5：铁水净化处理：将步骤S3确定的铁水净化剂，占铁水总量的1.2-1.5％wt％的称量，加入感应加热炉的铁水中，然后循环搅拌3-6min，再用感应加热炉升温炉中的铁水到1550-1600℃，并在这一温度，将铁水静置16-26min；步骤S6：铁水孕育处理：将步骤S3确定的孕育剂，占铁水总量的0.3-0.6％wt％的称量，分三次均量加入经铁水净化处理后铁水中，间隙搅拌时间为4-5min，然后控制感应加热炉的铁水在1480-1520℃，并在这一温度，将铁水静置3-4min，得到高纯净度铁水配方的铁水。

一种使用的高纯净度铁水配方的铁水用于铸造球铁曲轴的制备方法，还包括如下步骤：步骤S7：浇注成型：将步骤S6铁水孕育处理后的铁水,浇入模箱中铸型进行浇注，浇注温度为1340-1440℃，浇注完成后30-40分钟内，开箱取出球铁曲轴的铸件，将铸件冷却到自然状态，然后对铸件进行回火；步骤S8：机械加工和表面热处理：对铸造好的铸件，采用数控加工中心进行各个表面的铣加工，以及打磨加工，然后对加工后的铸件，进行尺寸检测和表面粗糙度测量，对测量合格的铸件，采用网带炉正火、等离子体碳氮共渗的热处理工艺；步骤S9：探伤检测：对热处理后的铸件，进行两道探伤检测，分别采用超声波探伤仪和磁粉探伤机对铸件，进行无损检测，得到合格的球铁曲轴；球铁曲轴用于载重货车或轿车发动机曲轴，抗拉强度≥910MPA，屈服强度≥240MPA，延伸率≥20％，硬度≥128HB，球化率≥90％，石墨大小6-7级，珠光体≥85％。

实施例2：使用本发明的高纯净度铁水配方的铁水用于铸造球铁曲轴机械性能实验：

步骤S1：生铁和废钢比例确定：首先根据要求制作铸件的特性，确定生铁和废钢的熔炼原料比例，生铁为65wt％，废钢35wt％；步骤S2：生铁和废钢成分检测：当前使用的生铁和废钢的组分进行检测，确定将生铁和熔炼废钢的化学组分，从而确定熔炼原料中各种元素的比例范围，方便后继精细化熔炼调配；步骤S3：利用计算机测算和初配：通过计算机进行反复测算和初配，确定铁水净化剂和孕育剂的用量并对其分别进行称量，然后进行样品试炼，进行初配各个工艺参数进行修正，然后最终确定各个工艺熔炼参数值，形成同批次生产稳定工艺参数，用于同批次铸件生产；步骤S3和步骤S2之间还包括铁水净化剂制备：铁水净化剂的原料选择为:氧化钙：48wt％，氧化镁：5wt％，三氧化二铝：18wt％，氧化铼：9wt％，铼：2wt％，碳：8wt％，二氧化硅：10wt％；加入研磨机，进行研磨，得到混合物，混合物加入助熔剂，经高温焙烧后，电熔造粒制成粒度为100um铁水净化剂；孕育剂为硅铁或硅钡钙合金，粒度为100um；步骤S4：熔炼原料生铁和废钢：将步骤S1的确定生铁和废钢的熔炼原料比例，生铁为65wt％，废钢35wt％，在感应加热炉中进行熔炼，获得铁水；步骤S5：铁水净化处理：将步骤S3确定的铁水净化剂，占铁水总量的1.2％wt％的称量，加入感应加热炉的铁水中，然后循环搅拌5min，再用感应加热炉升温炉中的铁水到1550℃，并在这一温度，将铁水静置25min；步骤S6：铁水孕育处理：将步骤S3确定的孕育剂，占铁水总量的0.5％wt％的称量，分三次均量加入经铁水净化处理后铁水中，间隙搅拌时间为4min，然后控制感应加热炉的铁水在1480℃，并在这一温度，将铁水静置3min，得到高纯净度铁水配方的铁水，高纯净度铁水配方的成分质量百分比为：碳：3.2wt％，硅：2.5wt％，锰：0.3wt％，磷：0.0012wt％，硫：0.0012wt％，铜：0.6wt％，镁：0.4wt％，锡：0.1wt％，镍：0.03wt％，铬：0.12wt％，钼：0.3wt％，钒：0.42wt％，钨：0.13wt％，钛：0.21wt％，其余为Fe及不可避免的杂质；步骤S7：浇注成型：将步骤S6铁水孕育处理后的铁水,浇入模箱中铸型进行浇注，浇注温度为1350℃，浇注完成后35分钟内，开箱取出球铁曲轴的铸件，将铸件冷却到自然状态，然后对铸件进行回火；步骤S8：机械加工和表面热处理：对铸造好的铸件，采用数控加工中心进行各个表面的铣加工，以及打磨加工，然后对加工后的铸件，进行尺寸检测和表面粗糙度测量，对测量合格的铸件，采用网带炉正火、等离子体碳氮共渗的热处理工艺；步骤S9：探伤检测：对热处理后的铸件，进行两道探伤检测，分别采用超声波探伤仪和磁粉探伤机对铸件，进行无损检测，得到合格的球铁曲轴。

实施例3：使用现有技术专利文献CN101429615A铁水配方的铁水用于铸造球铁曲轴机械性能实验：

现有技术专利文献CN101429615A公开了一种球铁曲轴的铁水配方成分，具体公开了一种柴油机球墨铸铁曲轴，所述球墨铸铁曲轴中各组分所占的质量百分比为：w(C)：3.80％％，w(Si)：2.30％，w(Mn)：0.20％，w(P)：0.050％，0w(S)：0.010％，w(Cu)：0.60％，w(Mo)：0.20％，w(RE)：0.030％，w(Mg)：0.040％，其余为Fe，使用上述铁水配方，采用本发明实施例2的步骤相同流程铸造球铁曲轴。

机械性能比较：

本发明实施例2的使用本发明的高纯净度铁水配方的铁水用于铸造球铁曲轴的机械性能，和现有技术实施例3的使用现有技术专利文献CN101429615A铁水配方的铁水用于铸造球铁曲轴的机械性能，机械性能比较表格如下：

可知，经上述实验显示：本发明实施例2的使用本发明的高纯净度铁水配方的铁水用于铸造球铁曲轴的机械性能，在23℃力学性能使用下，抗拉强度：920MPA，屈服强度：520MPA，延伸率：27％，硬度：230HB，优于现有技术实施例3的使用现有技术专利文献CN101429615A铁水配方的铁水用于铸造球铁曲轴的机械性能，可知，相对于现有技术来说，本发明铸造球铁曲轴具有较好的机械性能。

金相组织比较：

本发明实施例2的使用本发明的高纯净度铁水配方的铁水用于铸造球铁曲轴的金相组织，和现有技术实施例3的使用现有技术专利文献CN101429615A铁水配方的铁水用于铸造球铁曲轴的金相组织，比较表格如下：

可知，经上述实验显示：本发明实施例2的使用本发明的高纯净度铁水配方的铁水用于铸造球铁曲轴的金相组织，球化率：95％，石墨大小6级，珠光体：90％，优于现有技术实施例3的使用现有技术专利文献CN101429615A铁水配方的铁水用于铸造球铁曲轴的金相组织，因而可知，本发明的铸造球铁曲轴机械性能得到了较好的改善，具有较好机械性能。

本发明有益效果有以下几方面：本申请的高纯净度铁水配方，高纯净度铁水配方的成分质量百分比为：碳：2.8-3.8wt％，硅：2.0-2.5wt％，锰：0.2-0.8wt％，磷≤0.002wt％，硫≤0.002wt％，铜：0.6-1.2wt％，镁：0.3-0.6wt％，锡：0.1-0.3wt％，镍：0.02-0.1wt％，铬：0.1-0.2wt％，钼：0.2-0.5wt％，钒：0.4-0.8wt％，钨：0.1-0.3wt％，钛：0.2-0.4wt％，其余为Fe及不可避免的杂质，上述元素选择及配比共同作用形成本申请的棒材轧钢件的较好的物理性能。本申请的高纯净度铁水配方，所高纯净度铁水配方原料采用生铁和废钢进行熔炼，生铁为南非进口高纯生铁，该成分质量百分比为：碳≥3.4wt％，硅≤0.14wt％，锰≤0.022wt％，磷≤0.015wt％，硫≤0.015wt％，钛：0.006wt％，其余为Fe及不可避免的杂质；废钢为锰，铬，钛元素总含量小于1wt％的碳素结构钢，并根据要求制作铸件的特性，确定生铁和废钢的熔炼原料比例，生铁为60-75wt％，废钢25-40wt％，原料选择合理，铸造全流程质量可控、以及原料可追溯，有利于铸件生产铸造，得到目标需要的机械性能。一种高纯净度铁水配方的制备方法，包括如下步骤：步骤S1：生铁和废钢比例确定：首先根据要求制作铸件的特性，确定生铁和废钢的熔炼原料比例，生铁为60-75wt％，废钢25-40wt％；步骤S2：生铁和废钢成分检测：当前使用的生铁和废钢的组分进行检测，确定将生铁和熔炼废钢的化学组分，从而确定熔炼原料中各种元素的比例范围，方便后继精细化熔炼调配；步骤S3：利用计算机测算和初配：通过计算机进行反复测算和初配，确定铁水净化剂和孕育剂的用量并对其分别进行称量，然后进行样品试炼，进行初配各个工艺参数进行修正，然后最终确定各个工艺熔炼参数值，形成同批次生产稳定工艺参数，用于同批次铸件生产；步骤S4：熔炼原料生铁和废钢：将步骤S1的确定生铁和废钢的熔炼原料比例，生铁为60-75wt％，废钢25-40wt％，在感应加热炉中进行熔炼，获得铁水；步骤S5：铁水净化处理：将步骤S3确定的铁水净化剂，占铁水总量的1.2-1.5％wt％的称量，加入感应加热炉的铁水中，然后循环搅拌3-6min，再用感应加热炉升温炉中的铁水到1550-1600℃，并在这一温度，将铁水静置16-26min；步骤S6：铁水孕育处理：将步骤S3确定的孕育剂，占铁水总量的0.3-0.6％wt％的称量，分三次均量加入经铁水净化处理后铁水中，间隙搅拌时间为4-5min，然后控制感应加热炉的铁水在1480-1520℃，并在这一温度，将铁水静置3-4min，得到高纯净度铁水配方的铁水，采用自动化生产，首先对原料生铁和废钢的组分进行检测，然后进行计算机测算和初配，最后进行样品试炼，进行初配各个工艺参数进行修正，然后最终确定各个工艺熔炼参数值，形成同批次生产稳定工艺参数，用于同批次铸件生产，流程更加紧凑，使得生产更加节约时间，提高生产效率等优点。本申请的高纯净度铁水配方的铁水净化剂的原料选择为:氧化钙：46-52wt％，氧化镁：4-6wt％，三氧化二铝：18-26wt％，氧化铼：7-12wt％，铼：1-3wt％，碳：6-9wt％，二氧化硅：6-10wt％；加入研磨机，进行研磨，得到混合物，混合物加入助熔剂，经高温焙烧后，电熔造粒制成粒度为80-100um铁水净化剂。孕育剂为硅铁或硅钡钙合金，粒度为80-100um，该铁水净化剂是根据原料采用生铁和废钢进行熔炼组分特点，形成针对性铁水净化添加剂，对纯净铁水效率高、效果好。一种使用的高纯净度铁水配方的铁水用于铸造球铁曲轴的制备方法，还包括如下步骤：步骤S7：浇注成型：将步骤S6铁水孕育处理后的铁水,浇入模箱中铸型进行浇注，浇注温度为1340-1440℃，浇注完成后30-40分钟内，开箱，取出球铁曲轴铸件，将铸件冷却到自然状态，然后对铸件进行回火；步骤S8：机械加工和表面热处理：对铸造好的铸件，采用数控加工中心进行各个表面的铣加工，以及打磨加工，然后对加工后的铸件，进行尺寸检测和表面粗糙度测量，对测量合格的铸件，采用网带炉正火、等离子体碳氮共渗的热处理工艺；步骤S9：探伤检测：对热处理后的铸件，进行两道探伤检测，分别采用超声波探伤仪和磁粉探伤机对铸件，进行无损检测，得到合格的球铁曲轴；球铁曲轴用于载重货车或轿车发动机曲轴，抗拉强度≥910MPA，屈服强度≥240MPA，延伸率≥20％，硬度≥128HB，球化率≥90％，石墨大小6-7级，珠光体≥85％，可知，采用本申请的高纯净度铁水配方，铸造球铁曲轴具有较好机械性能，使用寿命长等优点。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高纯净度铁水配方，其特征在于，所述高纯净度铁水配方的成分质量百分比为：碳：2.8-3.8wt％，硅：2.0-2.5wt％，锰：0.2-0.8wt％，磷≤0.002wt％，硫≤0.002wt％，铜：0.6-1.2wt％，镁：0.3-0.6wt％，锡：0.1-0.3wt％，镍：0.02-0.1wt％，铬：0.1-0.2wt％，钼：0.2-0.5wt％，钒：0.4-0.8wt％，钨：0.1-0.3wt％，钛：0.2-0.4wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种高纯净度铁水配方，其特征在于，所高纯净度铁水配方原料采用生铁和废钢进行熔炼，所述生铁为南非进口高纯生铁，该成分质量百分比为：碳≥3.4wt％，硅≤0.14wt％，锰≤0.022wt％，磷≤0.015wt％，硫≤0.015wt％，钛：0.006wt％，其余为Fe及不可避免的杂质；所述废钢为锰，铬，钛元素总含量小于1wt％的碳素结构钢。

3.一种根据权利要求1-2任一项所述的一种高纯净度铁水配方的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：生铁和废钢比例确定：

首先根据要求制作铸件的特性，确定生铁和废钢的熔炼原料比例，所述生铁为60-75wt％，所述废钢25-40wt％；

步骤S2：生铁和废钢成分检测：

当前使用的生铁和废钢的组分进行检测，确定将生铁和熔炼废钢的化学组分，从而确定熔炼原料中各种元素的比例范围，方便后继精细化熔炼调配；

步骤S3：利用计算机测算和初配：

通过计算机进行反复测算和初配，确定铁水净化剂和孕育剂的用量并对其分别进行称量，然后进行样品试炼，进行初配各个工艺参数进行修正，然后最终确定各个工艺熔炼参数值，形成同批次生产稳定工艺参数，用于同批次铸件生产。

4.根据权利要求3所述的一种高纯净度铁水配方的制备方法，其特征在于，所述步骤S3和步骤S2之间还包括所述铁水净化剂制备：

所述铁水净化剂的原料选择为:氧化钙：46-52wt％，氧化镁：4-6wt％，三氧化二铝：18-26wt％，氧化铼：7-12wt％，铼：1-3wt％，碳：6-9wt％，二氧化硅：6-10wt％；加入研磨机，进行研磨，得到混合物，所述混合物加入助熔剂，经高温焙烧后，电熔造粒制成粒度为80-100um所述铁水净化剂。

5.根据权利要求4所述的一种高纯净度铁水配方的制备方法，其特征在于，所述孕育剂为硅铁或硅钡钙合金，粒度为80-100um。

6.根据权利要求5所述的一种高纯净度铁水配方的制备方法，其特征在于，还包括如下步骤：

步骤S4：熔炼原料生铁和废钢：

将步骤S1所述的确定生铁和废钢的熔炼原料比例，所述生铁为60-75wt％，所述废钢25-40wt％，在感应加热炉中进行熔炼，获得铁水；

步骤S5：铁水净化处理：

将所述步骤S3确定的所述铁水净化剂，占铁水总量的1.2-1.5％wt％的称量，加入所述感应加热炉的铁水中，然后循环搅拌3-6min，再用所述感应加热炉升温炉中的铁水到1550-1600℃，并在这一温度，将铁水静置16-26min；

步骤S6：铁水孕育处理：

将所述步骤S3确定的所述孕育剂，占铁水总量的0.3-0.6％wt％的称量，分三次均量加入经铁水净化处理后铁水中，间隙搅拌时间为4-5min，然后控制所述感应加热炉的铁水在1480-1520℃，并在这一温度，将铁水静置3-4min，得到所述高纯净度铁水配方的铁水。

7.一种使用权利要求6所述的所述高纯净度铁水配方的铁水用于铸造球铁曲轴的制备方法，其特征在于，还包括如下步骤：

步骤S7：浇注成型：

将步骤S6铁水孕育处理后的铁水,浇入模箱中铸型进行浇注，浇注温度为1340-1440℃，浇注完成后30-40分钟内，开箱取出球铁曲轴的铸件，将所述铸件冷却到自然状态，然后对所述铸件进行回火；

步骤S8：机械加工和表面热处理：

对铸造好的所述铸件，采用数控加工中心进行各个表面的铣加工，以及打磨加工，然后对加工后的所述铸件，进行尺寸检测和表面粗糙度测量，对测量合格的所述铸件，采用网带炉正火、等离子体碳氮共渗的热处理工艺；

步骤S9：探伤检测：

对热处理后的所述铸件，进行两道探伤检测，分别采用超声波探伤仪和磁粉探伤机对所述铸件，进行无损检测，得到合格的所述球铁曲轴。

8.根据权利要求7所述的所述高纯净度铁水配方的铁水用于铸造球铁曲轴的制备方法，其特征在于，所述球铁曲轴用于载重货车或轿车发动机曲轴，抗拉强度≥910MPA，屈服强度≥240MPA，延伸率≥20％，硬度≥128HB，球化率≥90％，石墨大小6-7级，珠光体≥85％。

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