一種球墨鑄鐵的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種球墨鑄鐵的制備方法，屬于鑄鐵冶煉技術領域，該制備方法包括將質量比為100:30:(58-62):(26-30):(10-14)的焦炭、石灰石、生鐵、回爐鋼和廢鋼熔煉為鐵液；將球化劑制成粒徑1-25μm的超微粉體，并用鋼板包裹成直徑均為5-15mm的第一球狀球化劑和第二球狀球化劑，在球化包放入第一層孕育劑，在第一層孕育劑上覆蓋第一球狀球化劑，在第一球狀球化劑上覆蓋生鐵片Ⅰ，在生鐵片Ⅰ上面覆蓋第二層孕育劑，在第二孕育劑上面依次覆蓋第二球狀球化劑、生鐵片Ⅱ和第三層孕育劑，澆入鐵液進行球化和孕育處理；然后將鐵液進行澆注，熱處理，制得球墨鑄鐵成品。本發明專利技術操作方便，污染少，球化劑的吸收率高，球化效果好，制得的球墨鑄鐵強度高，韌性和尺寸穩定性好。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于鑄鐵冶煉
，涉及。
技術介紹
球墨鑄鐵是通過球化和孕育處理得到球狀石墨，其綜合性能接近于鋼，基于其優 異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復雜，強度、韌性、耐磨性要求較高的零件。 為使鑄鐵中的白墨結晶成球狀，在熔煉鐵液時需加入球化劑。目前，在工業生產領 域，主要的球化劑是Mg、稀土元素和Ca，Mg是球化能力最強的元素，也是應用最廣泛的球化 劑，但是因為Mg的沸點比鐵液溫度低得多，單獨使用時會猛烈氣化，導致Mg的吸收率低，而 且生產不安全，惡化環境，RE在鑄鐵中反應動力學條件不佳，不易均勻分布，所以一般將Mg 與RE結合使用，以彌補彼此的缺點。 球化處理的方法很多，如沖入法、蓋包法、喂絲法、壓力加鎂法、轉包法、鎂焦炭法、 型內球化法和密封流動法，前兩種方法尤其是沖入法是迄今工業上應用最廣泛的球化處 理方法。球化處理時，一般是將球化劑裝入到球化包底部的一側，上面覆蓋硅鐵合金，稍加 緊實，然后再覆蓋無銹鐵肩或草灰、蘇打等覆蓋劑。鐵液溫度過高時可蓋鐵（鋼）板，處理 時，盡可能地將鐵液一次沖入球化包的另一側，一般先注入鐵液總量的2/3或3/4,等反應 基本結束后，再補加余量鐵液，同時進行隨流孕育，然后將渣扒除。該方法球化劑表面覆蓋 的無銹鐵肩或草灰、蘇打等覆蓋劑容易被熔化，覆蓋的鐵（鋼）板塊度大，彼此間有很大的 縫隙，鐵液透過鐵（鋼）板之間的縫隙很容易與球化劑反應的起爆時間短，球化劑吸收率 低，鎂的吸收率一般只有30%-50%。而且球化處理中鎂光、煙塵污染較嚴重。為了減緩鐵 液和鎂之間反應的激烈強度以及減少鎂蒸汽的揮發速率，一般采用含鎂量較低的合金球化 劑，這樣一定程度上降低了球化效率。 鐵液進行澆注完成后，需輔以正確的熱處理，才能保證鑄鐵的性能和使用壽命。傳 統工藝常采用鹽浴等溫淬火來獲得強韌性和耐磨性能優良的貝氏體球鐵，采用鹽浴分級淬 火來獲得高強度和高耐磨性的馬氏體球鐵，采用鹽浴淬火雖然工藝成熟，生產穩定性高， 但生產設備一次性投資大，生產過程中能耗高。而且傳統的等溫淬火和分級淬火工藝因內 部熱應力、組織應力和相變應力的變化導致變形較大，難以壓鑄尺寸較為精準的鑄件。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有技術存在的上述問題，提出了一種球墨鑄鐵的制備方 法，該制備方法操作方便，污染少，球化劑的吸收率高，球化效果好，制得的球墨鑄鐵強度 高，韌性和尺寸穩定性好。 本專利技術的目的可通過下列技術方案來實現：，所述制備 方法包括如下步驟， 熔煉：將質量比為100:30: (58-62) : (26-30) : (10-14)的焦炭、石灰石、生鐵、回爐 鋼和廢鋼加入到熔煉爐中熔煉為鐵液； 球化孕育處理：將球化劑制成粒徑1-25μm的超微粉體，將超微粉體使用鋼板包 裹制成直徑均為5_15mm的第一球狀球化劑和第二球狀球化劑，然后在球化包底一側放入 第一層孕育劑，第一層孕育劑上放置一層第一球狀球化劑，在第一球狀球化劑上覆蓋一層 生鐵片I，在生鐵片上面覆蓋第二層孕育劑，然后在第二層孕育劑上面依次覆蓋一層第二 球狀球化劑、一層生鐵片II和第三層孕育劑，澆入鐵液進行球化和孕育處理； 澆注：球化孕育處理后的鐵液經檢驗合格后澆注成球墨鑄鐵半成品，若檢驗不 合格，則及時進行調整，控制鐵液中C的質量百分比為3. 6-3. 8%，Si的質量百分比為 2. 6-2.9% ； 熱處理：將球墨鑄鐵半成品放入到淬火爐中進行熱處理，即可制得球墨鑄鐵成品。 本專利技術采用配伍合理的原料進行鐵液的熔煉，可獲得元素配比合理，結構較好的 鑄鐵，所采用的原料焦炭、石灰石、生鐵、回爐鋼和廢鋼容易獲得，并循環使用回爐鋼，降低 生產成本。在球化孕育處理時對傳統沖入法進行了改進，將傳統使用的塊狀球化劑制成超 微粉體使用，試驗表明，使用相同劑量的粉超微粉體球化劑，石墨的球化效果更好，石墨大 部分呈球狀分布，只有很少量呈團狀，石墨球細小均勻，圓整度和分散性較同量塊狀球化劑 有明顯改善，球墨鑄鐵的力學性能也得到顯著提高。但是由于球化劑本身密度較小，制成超 微粉體后，反應中更容易上浮，并且粉體球化劑在鐵液中更容易劇烈燃燒，為了讓粉體球化 劑能夠在鐵液中均勻吸收并減緩溶解速度，采用鋼板對粉體球化劑進行包裹制成球狀球化 劑。作為優選，所述鋼板選用冷乳低碳鋼，因為冷乳低碳鋼不會影響鐵液的化學成分，也不 會對球化處理過程中的球化效果造成影響。本專利技術在進行球化處理時，球化劑的使用量較 塊狀球化劑有很大幅度的減少，可大幅節省生產成本，并且因本專利技術的球化劑具有超微粉 體的特性，較大提高了球化劑的吸收，減少了球化劑中鎂的燒損，同時也大大減少了球化處 理中的閃光和煙霧，顯著改善環境，保障操作工人的身體健康。 為了進一步提高球化和孕育效果，本專利技術改進了球化劑和孕育劑的放置方法，孕 育劑和球化劑采用疊放的方式，從下到上形成孕育劑-球化劑-孕育劑-球化劑-孕育劑 的形式，使球化和孕育處理基本上同時進行，提高了處理效果，最底層放置一層孕育劑，使 得球化完成后仍然在進行孕育處理，減緩了球化衰退，并且球化劑和孕育劑一次性放入，操 作方便。本專利技術在第一球狀球化劑上和第二球狀球化劑上覆蓋有一層生鐵片，因為鐵液熔 化生鐵片和需要一定的時間，所以延長了球化劑的起爆時間，使鐵液的液面得以上升，球化 劑和孕育劑上浮的路徑延長，在上浮過程中反應的時間較長，從而提高球化劑的吸收率。由 于生鐵片的延緩作用，鐵液也可一次性澆入球化包，操作更加方便簡單，避免了傳統沖入法 對于工人的操作技能要求高，如果出鐵溫度高或者鐵液直接沖在球化劑上，很容易造成球 化不良的缺點，另外取消了灰鐵鐵肩的覆蓋，由于覆蓋所用灰鐵轉肩往往含錳、磷、硫及其 它微量元素較高，可導致球化衰退和性能不穩定，鐵液澆注時最好從球化包遠離球化孕育 劑的一側澆入，避免球化孕育劑短時間內過多釋放。 作為優選，所述球化劑包括以下質量百分比的組分：42-44%Si，7. 5-8%Mg， 0. 1-0. 3%RE，10-15%納米SiC，其余為Fe及不可避免的微量元素。孕育劑選用硅鐵合金。 本專利技術根據上述鑄鐵原料選用配比合理高效的球化元素制成復配球化劑，球化劑中Mg含 量較高，可有效去除鐵液中的氧、硫元素，輔以稀土元素和高含量的Si，可緩解Mg過于激烈 的反應，Si有利于孕育。由于本專利技術采用上述特殊的球化處理方法，可以減緩反應的劇烈 程度，因此可選用較低配比的稀土含量，有利于降低成本。本專利技術在球化劑中添加了納米SiC，能有效增加球化效果，并增加球墨鑄鐵的韌性和磨損性能。原因在于SiC納米粉體屬 于硬質點，其穩定性好，熔點較高。當含有Sic納米粉體的球化劑加入到鐵液中時，其中的 SiC粉體作為外來異質形核，增加了石墨核心，促進了石墨的細化，起到了孕育作用，縮短了 石墨球在液態的自由生長時間，減少了液態下畸變的可能，提高了圓整度，孕育處理使核心 增多，減少了干擾元素的偏析，從而明顯改善了石墨球的形態、分布和大小。所以，隨著含 有SiC納米粉體的球化劑的加入，石墨球的尺寸變小，圓整度變好，球鐵金相組織中的鐵素 體含量增加，珠光體含量減小，鑄鐵的強度、塑性、韌性和磨損性能也隨之提高，尤其是韌性 和磨損性能。 作為優選，所述納米SiC的粒徑為15-本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種球墨鑄鐵的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟，熔煉：將質量比為100:30:(58?62):(26?30):(10?14)的焦炭、石灰石、生鐵、回爐鋼和廢鋼加入到熔煉爐中熔煉為鐵液；球化孕育處理：先將球化劑制成粒徑1?25μm的超微粉體，再將超微粉體用鋼板包裹成直徑均為5?15mm的第一球狀球化劑和第二球狀球化劑，然后在球化包底部的一側放入第一層孕育劑，在第一層孕育劑上覆蓋一層第一球狀球化劑，在第一球狀球化劑上覆蓋一層生鐵片Ⅰ，在生鐵片Ⅰ上面覆蓋第二層孕育劑，在第二孕育劑上面依次覆蓋一層第二球狀球化劑、一層生鐵片Ⅱ和第三層孕育劑，澆入鐵液進行球化和孕育處理；澆注：球化孕育處理后的鐵液澆注成球墨鑄鐵半成品；熱處理：將球墨鑄鐵半成品放入到淬火爐中進行熱處理，即可制得球墨鑄鐵成品。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：俞光杰，李建國，劉銳，
申請(專利權)人：寧波康發鑄造有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33