高強度灰鑄鐵、鑄件及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高強度灰鑄鐵領域，具體地，涉及一種高強度灰鑄鐵、鑄件以及該高強度灰鑄鐵的制備方法。
【背景技術】
[0002]泵殼、容器、塔器、法蘭、填料箱本體及壓蓋、碳化塔、機床床身、立柱、氣缸、齒輪和硝化塔等生產原材料均為灰鑄鐵，由于現有灰鑄件的抗拉強度不高往往導致鑄件在加工成型時出現較高的報廢率，極大地增大了生產成本。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種高強度灰鑄鐵和其制備方法，由該高強度灰鑄鐵制備而成的鑄件具有優異的機械性能。
[0004]為了實現上述目的，本發明提供了一種高強度灰鑄鐵的制備方法，所述制備方法包括:
[0005]I)將生鐵、廢鋼、回爐料、氧化銻、碳化硅、氧化鎳、氧化鈰和增碳劑在1200-1300°C下預熱的工序；
[0006]2)將預熱后的原料在1460_1470°C下熔融以制得鐵水的工序；
[0007]3)將硅鐵、硅鈣孕育劑、硅鍶孕育劑加入至所述鐵水中并攪拌以制得孕育鐵水的工序；
[0008]4)將高碳錳鐵在1490_1510°C下加入至所述孕育鐵水中并攪拌以制得高強度灰鑄鐵的工序。
[0009]本發明還提供了一種高強度灰鑄鐵，所述高強度灰鑄鐵是上述的方法制備而成。
[0010]本發明還提供了一種鑄件，所述鑄件由上述的高強度灰鑄鐵鑄造而成。
[0011]本發明提供的高強度灰鑄鐵具有優異的抗拉強度和硬度，從而使得由該高強度灰鑄鐵制備而成的鑄件可以作為各類高強度、高沖擊機器模具。同時該高強度灰鑄鐵的制備方法簡單，原料易得。
[0012]本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0013]以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0014]本發明還提供了一種高強度灰鑄鐵的制備方法，所述制備方法包括:
[0015]I)將生鐵、廢鋼、回爐料、氧化銻、碳化硅、氧化鎳、氧化鈰和增碳劑在1200-1300°C下預熱的工序；
[0016]2)將預熱后的原料在1460_1470°C下熔融以制得鐵水的工序；
[0017]3)將硅鐵、硅鈣孕育劑、硅鍶孕育劑加入至所述鐵水中并攪拌以制得孕育鐵水的工序；
[0018]4)將高碳錳鐵在1490_1510°C下加入至所述孕育鐵水中并攪拌以制得高強度灰鑄鐵的工序。
[0019]在本發明中，各原料的用量刻字寬的范圍內選擇，為了使得制得高強度灰鑄鐵具有更優異的機械性能，優選地，相對于100重量份的生鐵，所述廢鋼的用量為135-145重量份，所述回爐料的用量為130-150重量份，所述增碳劑的用量為1-1.5重量份，所述硅鐵的用量為0.2-0.6重量份，所述硅鈣孕育劑的用量為0.5-1.5重量份，所述硅鍶孕育劑的用量為0.5-0.9重量份，所述高碳錳鐵的用量為2-3重量份，所述氧化銻的用量為0.2-0.3重量份，所述碳化硅的用量為0.1-0.25重量份，所述氧化鎳的用量為15-25重量份，所述氧化鈰的用量為0.5-1.5重量份。
[0020]在本發明中，所述生鐵可在寬的范圍內選擇，可為牌號為Z18、Z14或Z22的生鐵，為了使得制得高強度灰鑄鐵具有更優異的機械性能，優選地，所述生鐵為牌號為Z18的生鐵。
[0021]在本發明中，所述廢鋼可為任意的廢棄鋼材，為了使得制得高強度灰鑄鐵具有更優異的機械性能，優選地，對于100重量份的廢鋼，所述廢鋼中含有0.2-0.4重量份的碳元素、0.1-0.4重量份的猛元素、0.01-0.02重量份的磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的微量元素。
[0022]在本發明中，所述廢鋼可為任意的回爐料，為了使得制得高強度灰鑄鐵具有更優異的機械性能，優選地，相對于100重量份的回爐料，所述回爐料中含有3.6-3.8重量份的碳元素、2.3-2.8重量份的娃元素、0.05-0.1重量份的猛元素、0.01-0.03重量份的硫元素、
0.01-0.03重量份的磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的微量元素。
[0023]在本發明中，硅鐵是本領域技術人員所熟知的用于阻止鐵中形成碳化物、促進石墨的析出和球化的助劑，硅鐵可以是市售的任意一種，為了使得制得高強度灰鑄鐵具有更優異的機械性能，優選地，所述硅鐵為牌號為FeSi90All.5或FeSi90A13的硅鐵。
[0024]在本發明中，高碳錳鐵是本領域技術人員所熟知的用于促進球墨鑄鐵中石墨結晶成球形的添加劑，硅鐵可以是市售的任意一種，為了使得制得高強度灰鑄鐵具有更優異的機械性能，優選地，所述高碳錳鐵為牌號為65或75的高碳錳鐵。
[0025]在本發明中，增碳劑是本領域技術人員所熟知的提高球墨鑄鐵中含碳量的助劑，硅鐵可以是市售的任意一種，為了使得制得高強度灰鑄鐵具有更優異的機械性能，優選地，所述增碳劑選自人造石墨、石油焦、微晶石墨、鱗片石墨、焦炭或無煙煤中的一種或多種。
[0026]在本發明中，所述增碳劑的粒徑可在寬的范圍內選擇，為了使得制得高強度灰鑄鐵具有更優異的機械性能，優選地，所述增碳劑的粒徑為0.15-6.5mm。
[0027]本發明還提供了一種高強度灰鑄鐵，所述高強度灰鑄鐵是上述的方法制備而成。
[0028]本發明還提供了一種鑄件，所述鑄件由上述的高強度灰鑄鐵鑄造而成。
[0029]以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。以下實施例中，抗拉強度和硬度參數通過GB 9439-88的方法測得。
[0030]生鐵為杭州基惠金屬材料有限公司牌號為Z18的市售品，廢鋼是聊城市德昌鋼管有限公司的產品，回爐料是莒南縣天源鋼鍶制品廠的產品，增碳劑是濟源市澳鑫貿易有限公司的焦炭，硅鐵是安陽華拓冶金有限責任公司牌號為FeSi90All.5或FeSi90A13的產品，硅鈣孕育劑是安陽市鐵發冶金耐材有限公司的產品，硅鍶孕育劑是常州市潤良鐵合金有限公司的產品，高碳錳鐵是湘潭偉鑫錳制品有限公司牌號為65的產品，氧化鎳是太倉市玉河化學試劑有限公司的產品，氧化鈰是深圳晶材化工有限公司的產品，氧化銻是益陽閃星銻業有限公司的產品，碳化硅是鞏義市北山口建國磨具磨料廠的產品。
[0031]實施例1
[0032]首先將牌號為Z18的生鐵100kg、廢鋼140kg、回爐料140kg、氧化鎳20kg、氧化鈰0.8kg、氧化銻0.25kg、碳化硅0.15kg和焦炭1.3kg在1250°C下預熱30min ;接著將預熱后的原料在1465°C下熔融以制得鐵水；然后將牌號為FeSi90All.5的硅鐵0.4kg、硅鈣孕育劑0.9kg、硅鍶孕育劑0.7kg加入至所述鐵水中并攪拌以制得孕育鐵水；最后將牌號為65的高碳錳鐵2.5kg在1500°C下加入至所述孕育鐵水中并攪拌以制得高強度灰鑄鐵。
[0033]其中，所述廢鋼中含有0.3重量％的碳元素、0.3重量％的錳元素、0.01重量％的磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的微量元素；所述回爐料中含有3.7重量％的碳元素、2.5重量％的娃元素、0.07重量％的猛元素、0.02重量％的硫元素、0.02重量％的磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的微量元素。焦炭的粒徑為0.4_。
[0034]該高強度灰鑄鐵的抗拉強度為267MPa，硬度為217HB。
[0035]實施例2
[0036]首先將牌號為Z18的生鐵100kg、廢鋼135kg、回爐料130kg、氧化鎳15kg、氧化鈰0.5kg、氧化鋪0.2kg、碳化娃0.1kg和焦炭Ikg在1250°C下預熱30min ;接著將預熱后的原料在1460°C下熔融以制得鐵水；然后將牌號為FeSi90All.5的硅鐵0.2kg、硅鈣孕育劑
0.5kg、硅鍶孕育劑0.5kg加入至所述鐵水中并攪拌以制得孕育鐵水；最后將牌號為65的高碳錳鐵2kg在1490°C下加入至所述孕育鐵水中并攪拌以制得高強度灰鑄鐵。
[0037]其中，所述廢鋼中含有0.3重量％的碳元素、0.3重量％的錳元素、0.01重量％的磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的微量元素；所述回爐料中含有3.7重量％的碳元素、2.5重量％的娃元素、0.07重量％的猛元素、0.02重量％的硫元素、0.02重量％的磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的微量元素。焦炭的粒徑為0.4_。
[0038]該高強度灰鑄鐵的抗拉強度為265MPa，硬度為212HB。
[0039]實施例3
[0040]首先將牌號為Z18的生鐵100kg、廢鋼145kg、回爐料150kg、氧化鎳25kg、氧化鈰
1.5kg、氧化銻0.3kg、碳化硅0.25kg和焦炭1.5kg在1250