一種灰鑄鐵及其制備方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種灰鑄鐵的制備方法。
【【背景技術】】
[0002]鑄鐵是一種歷史悠久的傳統結構材料，尤其是灰鑄鐵，由于其具有良好的耐磨、耐熱、耐氧化及減震性，另具有比其它合金材料熔點低、鑄造性能和加工性能好、便于組織生產等特性，故長期以來被廣泛應用于機床、通用機械等各行業。隨著鑄造技術的發展和顧客對鑄件要求的提尚，鑄鐵件強度尚、材質穩定可靠是鑄造彳丁業所追尋的目標。
[0003]目前，在生產高強度灰鑄鐵件時，通常添加銅、鉬、鎳、釩等貴金屬進行合金化來提高灰鑄鐵件的強度、硬度已成為眾多鑄造企業的首選方案，但這種方法往往使鑄鐵的鑄造性能變差，鑄件縮孔、縮松、變形等傾向增大；另由于貴金屬的價格較高，使鑄件的生產面臨非常高的成本壓力。
【
【發明內容】
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[0004]本發明解決的技術問題是提供一種灰鑄鐵的制備方法，減少制造成本，并提高灰鑄鐵的性能。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:
[0006]—種灰鑄鐵，其特征在于各組份按質量百分比計包括:3.0 %?3.2%的碳；
1.35%?1.55%的硅；0.85%?1.10%的錳；0.08%?0.15%的鉻；小于等于0.065%的磷；小于等于0.11%的硫；0.25%?0.45%的爐前孕育劑；0.1%?0.15%的隨流孕育劑；余量為鐵和雜質，其中所述爐前孕育劑中各組份按占爐前孕育劑總質量的百分比計包括65%?70%的硅；1.0%?1.5%的鈣；小于等于4.0%的鋇；小于等于2.0%的鋁；7.5%?8.5%的銻；1.5%?2.5%的鈰；余量為鐵和雜質。
[0007]進一步的，所述隨流孕育劑中各組份按占隨流孕育劑總質量的百分比計包括70%?73%的硅；1.0%?1.5%的鈣；2.0%?3.0%的鋇；小于等于2.0%的鋁；余量為鐵和雜質。
[0008]—種灰鑄鐵的制備方法，其特征在于:灰鑄鐵中各組份按質量百分比計包括:3.0%?3.2%的碳；L 35%?L 55%的硅；0.85%?L 10%的錳；0.08%?0.15%的鉻；小于等于0.065 %的磷；小于等于0.11 %的硫；0.25 %?0.45 %的爐前孕育劑；0.1 %?0.15%的隨流孕育劑；余量為鐵和雜質，其中所述爐前孕育劑中各組份按占爐前孕育劑總質量的百分比計包括65%?70%的硅；1.0%?1.5%的鈣；小于等于4.0%的鋇；小于等于2.0%的鋁；7.5%?8.5%的銻；1.5%?2.5%的鈰；余量為鐵和雜質，所述隨流孕育劑中各組份按占隨流孕育劑總質量的百分比計包括70%?73%的硅；1.0%?1.5%的鈣；
2.0%?3.0%的鋇；小于等于2.0%的鋁；余量為鐵和雜質，制備方法包括以下步驟:
[0009]I)熔煉:金屬爐料包括25%?40%的普通廢鋼；10%?15%的含鉻廢鋼；28%?45%的回爐鐵；5%?25%的生鐵；0.5%?1%的硅鐵；0.5%?1.5%錳鐵和8%?11%的層焦，將金屬爐料熔煉成鐵水，并檢測和調整鐵水中各組份的質量百分比；
[0010]2)孕育處理:熔煉后出鐵水的過程中，通過爐前孕育裝置向鐵水中加入爐前孕育劑；
[0011]3)澆注:將經孕育處理后的鐵水澆注到鑄型中，通過隨流孕育裝置在澆注出鐵的過程中，向鐵水中加入隨流孕育劑。
[0012]進一步的，熔煉過程中，采用鑄鐵雙聯法進行熔煉，先在沖天爐中將金屬爐料熔煉，然后將熔煉的鐵水回入保溫電爐升溫，在保溫電爐中檢測和調整鐵水中各組份的質量百分比，然后靜置、除渣、出鐵。
[0013]進一步的，孕育過程中，在出鐵水量接近出鐵水總量的1/3時，再由爐前孕育裝置向鐵水的水流中加入爐前孕育劑。
[0014]本發明的有益效果:
[0015]本發明灰鑄鐵，不添加銅、鉬、鎳、釩等貴金屬，而是用鉻、銻通過微合金化方式來提高鑄件的強度與硬度，降低制造成本，其中，銻能強烈促進形成珠光體。本技術中通過孕育的方式進行銻微合金化，其可有效改善灰鑄鐵的石墨形態，促進珠光體形成，并可細化珠光體；加入少量的鉻，使其與銻一起進行微合金化，與銻共同促進增強灰鑄鐵的性能，可進一步穩定鑄件硬度，使灰鑄鐵的石墨形態細小、珠光體含量高且片間距較小、強度和硬度高。本發明的鑄件具有縮孔、縮松和變形等傾向小，鑄造性能好，強度高，鑄造工藝穩定，成品率尚等技術特征。
[0016]且，本發明的爐料以廢鋼為主，同時積極利用回爐鐵，大幅度降低生鐵使用量，降低制造成本。
[0017]本發明的這些特點和優點將會在下面的【具體實施方式】中詳細的揭露。
【【具體實施方式】】
[0018]本發明提供一種灰鑄鐵，灰鑄鐵中各組份按質量百分比計包括:3.0%?3.2%的碳；1.35%?1.55%的硅；0.85%?1.10%的錳；0.08%?0.15%的鉻；小于等于0.065%的磷；小于等于0.11%的硫；0.25%?0.45%的爐前孕育劑；0.1%?0.15%的隨流孕育劑；余量為鐵和雜質。
[0019]其中，爐前孕育劑中各組份按占爐前孕育劑總質量的百分比計包括:65%?70%的硅；1.0%?1.5%的鈣；小于等于4.0%的鋇；小于等于2.0%的鋁；7.5%?8.5%的銻；1.5%?2.5%的鈰；余量為鐵和雜質。
[0020]隨流孕育劑中各組份按占隨流孕育劑總質量的百分比計包括:70%?73%的硅；1.0%?1.5%的鈣；2.0%?3.0%的鋇；小于等于2.0%的鋁；余量為鐵和雜質。
[0021]該灰鑄鐵的制備方法，包括以下步驟:
[0022]首先是熔煉過程，金屬爐料采用廢鋼為主，主要包括25%?40%的普通廢鋼；10%?15%的含鉻廢鋼；28%?45%的回爐鐵；5%?25%的生鐵；0.5%?1%的硅鐵；0.5%?1.5%錳鐵和8%?11%的層焦(層焦為碳含量彡88%的鑄造焦)，將金屬爐料熔煉成鐵水。并檢測和調整鐵水的成分，使鐵水中碳含量為3.0%?3.2%、硅含量為1.35%?1.55%、錳含量為0.85%?1.10 %、鉻含量為0.08 %?0.15%、磷含量(0.065%、硫含量< 0.11%，調整符合標準后靜置、除渣。
[0023]然后是孕育處理:熔煉后出鐵水的過程中，通過爐前孕育裝置向鐵水流中定量加入爐前孕育劑，爐前孕育劑的質量為鐵水質量的0.25%?0.45% ;該步驟中的孕育溫度為1435?1460°C。爐前孕育劑孕育具有穩定化作用和微合金化作用，同時有一定墨化能力。與普通硅鐵孕育劑相比，本發明的爐前孕育裝置含有銻，銻能有效改善石墨形態，促進珠光體形成，并可細化珠光體，能更好提高鑄件抗拉強度且獲得較好硬度和斷面均勻性，并且抗衰退能力良好。
[0024]將經孕育處理后的鐵水澆注到鑄型中，且澆注過程中通過隨流孕育裝置在澆注出鐵水的過程中，向鐵水中加入隨流孕育劑，隨流孕育劑的量為鐵水質量的0.1%?0.15%,澆注溫度為1340?1390°C。隨流孕育劑孕育加入能更好地強化孕育效果，提高灰鑄鐵性能和組織均勻性。
[0025]本發明中，優選采用鑄鐵雙聯法進行熔煉，先在沖天爐中將金屬爐料熔煉，該過程溫度要求控制在1450°C以上，然后將熔煉的鐵液回入保溫電爐升溫，并檢測鐵水的測溫，并通過光譜分析鐵水的成分后，加入不足的成分進行成分調整，在鐵水成分調整到符合設定要求后，靜置、除渣、出鐵，出鐵溫度控制在1435?1460°C。鑄鐵雙聯法熔煉充分利用沖天爐的熔化效率高和保溫電爐升溫對鐵水過熱能力強、控制化學成分容易的優點，制造出更符合要求的灰鑄鐵。
[0026]孕育處理中，在出鐵水量約占出鐵水總量的1/3時，再由爐前孕育裝置隨鐵水流一起定量加入爐前孕育劑，能使爐前孕育劑和鐵水的混合更加的均勻。
[0027]最終制備完成的灰鑄鐵中銻的含量控制在0.018%?0.038%，鑄件硬度隨銻含量的增加而相應提高，但鑄件硬度并不是越高越好，將銻控制該范圍內，同時保障鑄鐵的抗拉強度和硬度，并具有良好的鑄造性能。本發明的灰鑄鐵中含鉻量控制在0.08%?0.15%,且是通過廢鋼帶入，使廢料獲得再生利用，符合節能、降耗的要求，同時鉻能與銻一起進行微合金化，可強化灰鑄鐵性能，并穩定鑄件硬度。
[0028]下面對本發明實施例的技術方案進行解釋和說明，但下述實施例僅僅為本發明的優選實施例，并非全部。基于實施方式中的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得其它實施例，都屬于本發明的保護范圍。
[0029]實施案例1:
[0030]灰鑄鐵主要成分按質量百分比計包括:3.031 %的碳；1.783 %的硅；1.080 %的錳；0.112% 的鉻；0.034% 的銻；0.098% 的硫和 0.060%磷。
[0031]該灰鑄鐵的制備方法，包括以下步驟:
[0032]首先是熔煉過程，金屬爐料包括35%的普通廢鋼；15%的含鉻廢鋼；40%的回爐鐵；10%生鐵；0.6