CN1904084A - 高强度合成铸铁电机主轴盘的生产方法 - Google Patents

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CN1904084A CN 200610041150 CN200610041150A CN1904084A CN 1904084 A CN1904084 A CN 1904084A CN 200610041150 CN200610041150 CN 200610041150 CN 200610041150 A CN200610041150 A CN 200610041150A CN 1904084 A CN1904084 A CN 1904084A
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魏明军
张立安
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Abstract

本发明提出了一种高强度合成铸铁电机主轴盘的生产方法，属冶金铸造，其工艺流程为：1.造型 2.配料 3.熔炼 4.浇注 5.清砂 6.检验；配料：按重量百分比各组份的比例为：废钢60～80％、回炉料20～40％，其余为适量的增碳剂及合金元素，熔炼：加料时将回炉料放在最底层，废钢放在最上层，合金元素与增碳剂放在回炉料和废钢之间，采用高碳当量及提高Si/C比，大幅度降低S、P等杂质，用硅铁及Calballoy合金进行复合孕育处理，孕育温度为1490～1510℃，得到细珠光体基体及A型+小于5％的E型石墨组织；在硬度略有降低的前提下，大幅度提高抗拉强度。

Description

高强度合成铸铁电机主轴盘的生产方法
技术领域
本发明属冶金铸造，尤其是涉及一种高强度合成铸铁的生产方法。
背景技术
目前国内为回收利用废钢铁，通常采用冲天炉熔炼再生铁，然后二次熔化生产铸铁件，废钢配比通常为20～30％，重复能耗高，污染严重；发达国家为解决工业废料利用，节约能源，降低成本，于上世纪七十年代开始推广利用廉价的废钢铁生产合成铸铁技术，国外文献报道了用感应电炉直接熔炼合成铸铁件，但由于在熔炼合成铸铁时废钢配比越高，保证材质稳定的熔炼难度就越大，目前国际上最高废钢使用配比为40～50％，如苏联专利SU372269、日本专利JP 57-130755、中国专利CN 1428441、乌克兰专利UA9304U等；此外，生产铸铁主轴盘的方法虽然较多，但现有方法均侧重于机械性能和结构的改善，而忽略了显微组织、特别是对石墨形态的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度合成铸铁电机主轴盘的生产方法，大量使用废钢，节约能源，降低成本，提高主轴盘的综合技术指标，既能保证其机械性能和结构符合要求，又能使其显微组织特别是石墨形态达到验收标准。
本发明的目的是这样来实现的：一种高强度合成铸铁电机主轴盘的生产方法，对现有方法中的配料和熔炼工艺进行了改进，以通过铁水纯净度的提高，结合复合孕育处理从而使主轴盘的各项指标都能达到要求；其工艺流程为：1、造型  2、配料  3、熔炼  4、浇注  5、清砂  6、检验
其中
配料：按重量百分比各组份的比例为：废钢60～80％、回炉料20～40％，其余为适量的增碳剂及合金元素，合金元素根据主轴盘的成份按预设的配比添加，增碳剂按预设的配比添加；增碳剂以选用石墨电极为最佳。
熔炼：加料时将回炉料放在最底层，废钢放在最上层，合金元素与增碳剂放在回炉料与废钢之间，合金元素和增碳剂相互之间的顺序不限；
对铁水进行过热静置，即在孕育处理前将铁水升温至过热温度，然后使其静置冷却至孕育温度，过热温度控制在1510～1540℃，孕育温度为1490～1510℃。
铁水出炉前添加孕育剂进行孕育处理：孕育剂采用75％硅铁与Calballoy合金组成的复合孕育剂。
本发明所提出的高强度合成铸铁电机主轴盘的生产方法，在保证主轴盘结构和机械性能的前提下，有效地解决了主轴盘显微组织存在的问题，即易出现过冷石墨或粗大块状石墨，有效地防止了白口的出现，石墨形态为A型及小于5％的E型，不仅使主轴盘全面达到了技术要求，而且扩大了废钢使用量，成本降低，节约能源。
现结合附图和实施例对本发明所提出的高强度合成铸铁电机主轴盘的生产方法作进一步的描述。
附图说明
图1是本发明所提出的高强度合成铸铁电机主轴盘的生产方法的工艺流程图。
具体实施方法
从图1可以看出：一种高强度合成铸铁电机主轴盘的生产方法，其特征是生产工艺流程是1、造型  2、配料  3、熔炼  4、浇注  5、清砂  6、检验
其中
1、造型  采用树脂砂壳型，主轴孔刷激冷涂料，防止缩松和低硬度；采用无冒口的浇注系统。
2、配料：按重量百分比各组份的比例为：废钢60～80％、回炉料20～40％，其余为适量的增碳剂及合金元素，合金元素根据主轴盘的成份按预设的配比添加，增碳剂按预设的配比添加，增碳剂以选用石墨电极为最佳。
3、熔炼  使用中频感应电炉；
a.加料  加料顺序为：回炉料→增碳剂→废钢，
加料时将回炉料放在最底层，废钢放在最上层，合金元素与增碳剂放在回炉料和废钢之间，合金元素与增碳剂相互之间的添加顺序不限；
b.熔化铁水  铁水熔化前的功率为设备额定功率的40～60％，铁水熔化后，功率增至65～80％，使铁水温度保持在1200～1380℃，待全部炉料熔清后，功率提高到85～90％，升温至1510～1540℃；
c.过热静置  对铁水进行过热静置，即在孕育处理前将铁水升温至过热温度，然后使其静置冷却至孕育温度，过热温度为1510～1540℃，孕育温度为1490～1510℃；
d.孕育处理  铁水出炉前于1490～1510℃时加入孕育剂进行孕育处理，然后在铁水包内再加0.05％的Calballoy合金进行二次孕育，孕育剂为由预设配比的75％硅铁和Calballoy合金组成。
4、浇注  浇注温度控制在1460℃～1480℃。
5、清砂  清除铸件表面的砂子。
6、检验  检验化学成份、抗拉强度、基体硬度和显微组织。
实施例：
在某厂MX10、MX06、MX05三种电机主轴盘实际生产中，采用的工艺流程和参数是：
(1)造型：采用树脂砂壳型，主轴孔刷激冷涂料，防止缩松和低强度；采用无冒口的浇注系统。
(2)配料：MX10、MX06、MX05三种电机主轴盘各重1200公斤，配料单见表1。
表1  MX10、MX06、MX05三种电机主轴盘配料一览表，单位，kg
废钢 回炉料 增碳剂   合金
  硅铁   锰铁
  MX10   900   300   32   5.0   9.0
  MX06   840   360   30   8.0   7.5
  MX05   720   480   25   8.0   6.0
  注：加入0.3％的Calballoy合金作为孕育剂。
(3)熔炼：使用中频感应电炉
a.加料  加料顺序为：回炉料→石墨电极→废钢；
加料时将回炉料放在最底层，废钢放在最上层，合金元素与增碳剂放在回炉料与废钢之间；
b.熔化铁水  铁水熔化前的功率为设备额定功率的40～60％，铁水熔化后，功率增至65～80％，使铁水温度保持在1200～1380℃，待全部炉料熔清后，功率提高到85～90％，升温至1510～1540℃；
c.过热静置  将熔化的铁水升温至1530℃，然后断电使其静置冷却至孕育温度1500℃；
d.孕育处理  孕育剂为孕育合金，即由0.4％的75％硅铁和0.3％的Calballoy合金组成，出炉前于1500℃时加入铁水进行孕育处理，然后在铁水包内再加0.05％的Calballoy合金进行二次孕育；
(4)浇注：浇注温度控制在1460～1480℃；
(5)清砂：按照常规清除铸件表面的砂子；
(6)检验结果：
以三组本体材料分别检验，取每组检验数据的平均值，见表2；
表2  MX10、MX06、MX05三种电机主轴盘本体检验数据一览表
  化学成分，wt.％  力学性能   金相组织
  C   Si   Mn   P   S  抗拉强度σb，Mpa   硬度HB   珠光体含量(％)   石墨形态
  A型(级别)   E型(含量，％)
  MX10试样 3.25 1.71 0.82 0.025 0.038 228 208 93 4 4
  MX06试样 3.30 1.75 0.86 0.028 0.032 230 202 95 5 3
  MX05试样 3.28 1.77 0.85 0.030 0.037 235 205 98 5 4
对比例：
1、普通灰铸铁的化学成分为：C 3.0～3.4％、Si 1.40～2.0％、Mn 0.7～0.9％、P＜0.25％、S＜0.12％；普通灰铸铁力学性能：σb＝150～205Mpa；HB230～280。
2、MX10、MX06、MX05电机主轴盘的验收标准
(1)化学成分C 3.1～3.5％、Si 1.6～1.85％、Mn 0.8～1.0％、P＜0.1％、S＜0.1％、其余Fe。
(2)抗拉强度σb＞225Mpa(本体)
(3)基体硬度HB 190～220
(4)基体显微组织  细小的珠光体组织；石墨呈细片状均匀分布，E型石墨不得大于5％，不允许出现块状石墨；不允许有网状磷共晶存在，不允许出现白口组织。
3、检验结果
以MX10、MX06、MX05电机主轴盘三组本体试样分别检验，取每组检验数据的平均值。
表2  MX10、MX06、MX05三种电机主轴盘本体检验数据一览表
  化学成分，wt.％   力学性能   金相组织
  C   Si   Mn   P   S   抗拉强度σb，Mpa   硬度HB   珠光体含量(％)   石墨形态
  A型(级别)   E型(含量，％)
  MX10试样 3.25 1.71 0.82 0.025 0.038 228 208 93 4 4
  MX06试样 3.30 1.75 0.86 0.028 0.032 230 202 95 5 3
  MX05试样 3.28 1.77 0.85 0.030 0.037 235 205 98 5 4
从上述对比结果可以明显地表示采用本发明所出的高强度合成铸铁电机主轴盘的生产方法制造的电机主轴盘的性能都符合验收标准，满足厂家的需要，合成铸铁的抗拉强度比灰铸铁高，硬度略低，易于进行切削加工。

Claims (3)

1、一种高强度合成铸铁电机主轴盘的生产方法，其特征是生产工艺流程是1、造型  2、配料  3、熔炼  4、浇注  5、清砂  6、检验；
造型：采用树脂砂壳型，主轴孔刷激冷涂料，防止缩松和低硬度；采用无冒口的浇注系统；
配料：按重量百分比各组份的比例为：废钢60～80％、回炉料20～40％，其余为适量的增碳剂及合金元素，合金元素根据主轴盘的成份按预设的配比添加，增碳剂按预设的配比添加；
熔炼：
加料加料顺序为：回炉料→增碳剂→废钢；
加料时将回炉料放在最底层，废钢放在最上层，合金元素与增碳剂放在回炉料与废钢之间；
过热静置对铁水进行过热静置，即在孕育处理前将铁水升温至过热温度，然后使其静置冷却至孕育温度，过热温度为1510～1540℃，孕育温度为1490～1510℃；
孕育处理铁水出炉前于1490～1510℃时加入孕育剂进行孕育处理，然后在铁水包内再加0.05％的Calballoy合金进行二次孕育。
2、根据权利要求1所述的高强度合成铸铁电机主轴盘的生产方法，其特征是增碳剂选用石墨电极。
3、根据权利要求1所述的高强度合成铸铁电机主轴盘的生产方法，其特征是孕育剂由预设配比的75％硅铁和Calballoy合金组成。
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