高强度低温高韧性球墨铸铁的生产工艺制造技术

一种高强度低温高韧性球墨铸铁的生产工艺，将原料放入中频炉中，升温冶炼，冶炼过程中调整冶炼得到的铁水成分，得到合格铁水，加入增碳剂进行预孕育，并出炉；向球化处理包内装入球化剂、硅钙钡孕育剂和铁屑，在400℃‑450℃保温，冲入部分铁水后，加入硅钙钡孕育剂进行二次孕育，并继续冲入剩余铁水；铁水完全冲入球化处理包后，扒渣，然后进行浇注；将浇注完成后的铸铁冷却后进行退火热处理后，经炉冷、空冷后，得到产品。优点是：工艺简单，操作容易。制备的高强度低温高韧性球墨铸铁，在‑20℃的低温下拉伸强度为450MPa以上、屈服强度达到270Mpa以上，用于高铁零件上，可以减轻高铁零件的重量，更加有利于高铁的发展。

Production Technology of High Strength, Low Temperature and High Toughness Ductile Iron

【技术实现步骤摘要】
高强度低温高韧性球墨铸铁的生产工艺
本专利技术涉及一种高强度低温高韧性球墨铸铁的生产工艺。
技术介绍
高强度超低温高韧性球墨铸铁不但具有优良的耐低温机械性能以及塑性和韧性，而且具有较高的抗拉强度和屈服强度，主要应用于寒冷地区的重要设备部件上，如轮毅、底座、铁路及地铁配件。目前，国内外低温高韧性球墨铸铁耐低温温度一般为-20℃和-40℃，抗拉强度如QT350-22AL标准和QT400-18AL标准中分别规定材料的-40℃和-20℃超低温冲击性能为12J以上。随着高铁列车不断拓展，减轻重量降低能耗被提了处来，设计者对材料提出了更高要求，而高强度低温高韧性球墨铸铁在保证其他性能的基础上，抗拉强度可达到450Mpa，屈服强度可达到270Mpa，这样同样一种零件重量可以减少10％，从而更有利于高铁发展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种在-20℃的低温下拉伸强度为450MPa以上、屈服强度达到270Mpa以上，冲击性能为12J以上高强度低温高韧性球墨铸铁的生产工艺。本专利技术的技术解决方案是：一种高强度低温高韧性球墨铸铁的生产工艺，其具体步骤是：(1)冶炼铁水将生铁、废钢、锰铁、硅铁、增碳剂和镍为原料，或将生铁、高强度低温高韧性球墨铸铁回炉料、废钢、增碳剂和镍为原料放入中频炉中，升温冶炼，冶炼过程中调整冶炼得到的铁水成分，使铁水中的C的质量含量为3.6％-3.8％、Si的质量含量为1.3％-1.4％、Mn的质量含量0.25％-0.35％、镍的质量含量0.7％-0.8％得到合格铁水，加入占铁水总质量0.08％-0.12％的增碳剂进行预孕育，并出炉；(2)球化处理向球化处理包内装入占铁水总质量1.0％-1.3％的埃肯5800球化剂、占铁水总质量0.4％的硅钙钡孕育剂、占铁水总质量1％的铁屑，在400℃-450℃保温1小时，冲入占步骤(1)中铁水总质量2/3的铁水后，加入占铁水总质量0.4％硅钙钡孕育剂进行二次孕育，并继续冲入剩余铁水；(3)浇注处理铁水完全冲入球化处理包后，扒渣，然后进行浇注；(4)、热处理将浇注完成后的铸铁冷却后进行退火热处理，退火温度为750℃，退火时间为3小时，退火处理后，进行炉冷至580℃，然后空冷，得到高强度低温高韧性球墨铸铁。进一步的，所述废钢为碳素钢。进一步的，所述碳素钢成分要求为C≤0.3wt％、Si≤0.2wt％、Mn≤0.3wt％、P≤0.02wt％、S≤0.015wt％。进一步的，所述生铁成分要求为C≥4wt％、Si≤0.4wt％、Mn≤0.3wt％、P≤0.025wt％、S≤0.02wt％、Ti≤0.03wt％。进一步的，铁水冶炼原料为生铁、废钢、锰铁、硅铁、增碳剂和镍时，按重量百分含量由以下成分组成：生铁70.2％-75.2％，废钢23％-28％，锰铁0.2-0.3％，硅铁0.3％-0.35％，增碳剂0.4％-0.5％；镍0.7％-0.8％。进一步的，铁水冶炼原料为生铁、高强度低温高韧性球墨铸铁回炉料、废钢、增碳剂和镍时，按重量百分含量由以下成分组成：生铁45％-55％，高强度低温高韧性球墨铸铁回炉料25％-35％，废钢18％-20％，增碳剂0.4％-0.5％；镍0.5-0.6％。进一步的，所述硅铁的牌号按GB2272-87标准的FeSi75-B和FeSi75-C。进一步的，所述锰铁牌号按GB3795-87标准的高碳电炉锰铁。进一步的，所述增碳剂为高温石墨化增碳剂，其中，C的质量含量≥99.5％，N和S的质量含量合计≤0.05％。进一步的，浇注温度为1380℃-1440℃，整个浇注完成时间≤10min。进一步的，所述生铁成分质量百分含量的要求如下：CSiMnPSTi≥4.0≤0.4≤0.3≤0.025≤0.015≤0.03。生铁中微量元素质量百分含量的要求如下：本专利技术的有益效果是：工艺简单，操作容易。在出铁前，加入增碳剂的同时进行出炉，球墨铸铁中石墨球化率高，使高强度低温高韧性球墨铸铁具有优异的塑性和韧性，-20℃冲击性能为12J以上；通过适当增加球墨铸铁中锰元素的含量，使基体中含有少量珠光体，从而提高抗拉强度，制备的高强度低温高韧性球墨铸铁，在-20℃的低温下拉伸强度为450MPa以上、屈服强度达到270Mpa以上，用于高铁零件上，可以减轻高铁零件的重量，更加有利于高铁的发展。附图说明图1是本专利技术实施例1经腐蚀的100倍金相图；图2是本专利技术对比例2经腐蚀的100倍金相图。具体实施方式本专利技术合格铁水标准要求按下表执行：表1合格铁水标准要求成分C％Si％Mn％P％S％Mg％(残)RE％(残)Ni％范围3.6-3.81.3-1.40.25-0.35≤0.0250.006-0.0150.03-0.045＜0.010.7-0.8。实施例1(1)配料称取铁水冶炼原料：铁水冶炼原料按重量百分含量由以下成分组成：生铁70.5％，废钢27.8％，硅铁0.35％，锰铁0.25％，增碳剂0.4％；Ni0.7％。a.生铁成分质量百分含量如下：CSiMnPSTi≥4.0≤0.4≤0.30≤0.025≤0.02≤0.03生铁中微量元素质量百分含量如下：余量为铁；b.废钢为碳素钢，其中成分质量百分含量如下：CSiMnPS≤0.3≤0.2≤0.3≤0.02≤0.015余量为铁；c.硅铁的牌号按GB2272-87标准的FeSi75-B；d.锰铁牌号为GB3795-87电炉锰铁FeMn79C7.5；(2)冶炼铁水将铁水冶炼原料放入在中频炉进行冶炼，当冶炼温度达到1510℃时，取样检测冶炼得到的铁水成分，得到合格铁水，加入占铁水总质量0.08％的增碳剂进行预孕育，并出炉；e.步骤(1)和步骤(2)增碳剂牌号SQ-ZT-09，济南圣泉产，为石墨化增碳剂，其中，C的质量含量≥99.5％，N和S的质量含量合计≤0.05％；(3)、球化处理包的烤包处理装料前，对球化处理包进行烤包作业，烤包温度为400℃；(4)、球化处理向球化处理包装入占铁水总质量1.0％的球化剂、占铁水总质量0.4％的孕育剂、占铁水总质量1％的铁屑，在400℃-450℃保温1h，将步骤(2)中的铁水冲入球化处理包中，当球化处理包中冲入铁水的量占铁水总质量2/3时，加入占铁水总质量0.4％孕育剂进行二次孕育，并继续冲入剩余1/3铁水；f.球化剂为埃肯5800球化剂，其中成分质量百分含量如下：SiMgReCaAl44-485.55-6.150.85-1.150.80-1.201.0maxg.两次加入的孕育剂为埃肯钙钡孕育剂，粒度3-8mm(BARINOC)，其中成分质量百分含量如下：Si(％)Ca(％)Ba(％)Al(％)72-781.0-1.22.0-3.01.5max(5)、浇注处理铁水完全冲入球化处理包后，扒渣，然后在1380℃-1440℃下进行浇注，整个浇注完成时间≤10min，完成浇注；(6)、热处理将浇注完成后的铸铁冷却后进行退火热处理，退火温度为750℃，退火时间为3小时，退火处理后进行炉冷至580℃，然后空冷，得到高强度超低温高韧性球墨铸铁。球墨铸铁金相石墨大小评定[根据GB/T9441-2009]，评定结果为：7级，石墨颗粒真实平均直径＝0.0238mm,石墨球个数(个/平方毫米)＝225球化率评定[根据GB/T944本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度低温高韧性球墨铸铁的生产工艺，其特征是：具体步骤是：(1)冶炼铁水将生铁、废钢、锰铁、硅铁、增碳剂和镍为原料，或将生铁、高强度低温高韧性球墨铸铁回炉料、废钢、增碳剂和镍为原料放入中频炉中，升温冶炼，冶炼过程中调整冶炼得到的铁水成分，使铁水中的C的质量含量为3.6％‑3.8％、Si的质量含量为1.3％‑1.4％、Mn的质量含量0.25％‑0.35％、镍的质量含量0.7％‑0.8％得到合格铁水，加入占铁水总质量0.08％‑0.12％的增碳剂进行预孕育，并出炉；(2)球化处理向球化处理包内装入占铁水总质量1.0％‑1.3％的埃肯5800球化剂、占铁水总质量0.4％的硅钙钡孕育剂、占铁水总质量1％的铁屑，在400℃‑450℃保温1小时，冲入占步骤(1)中铁水总质量2/3的铁水后，加入占铁水总质量0.4％硅钙钡孕育剂进行二次孕育，并继续冲入剩余铁水；(3)浇注处理铁水完全冲入球化处理包后，扒渣，然后进行浇注；(4)、热处理将浇注完成后的铸铁冷却后进行退火热处理，退火温度为750℃，退火时间为3小时，退火处理后，进行炉冷至580℃，然后空冷，得到高强度低温高韧性球墨铸铁。

【技术特征摘要】
1.一种高强度低温高韧性球墨铸铁的生产工艺，其特征是：具体步骤是：(1)冶炼铁水将生铁、废钢、锰铁、硅铁、增碳剂和镍为原料，或将生铁、高强度低温高韧性球墨铸铁回炉料、废钢、增碳剂和镍为原料放入中频炉中，升温冶炼，冶炼过程中调整冶炼得到的铁水成分，使铁水中的C的质量含量为3.6％-3.8％、Si的质量含量为1.3％-1.4％、Mn的质量含量0.25％-0.35％、镍的质量含量0.7％-0.8％得到合格铁水，加入占铁水总质量0.08％-0.12％的增碳剂进行预孕育，并出炉；(2)球化处理向球化处理包内装入占铁水总质量1.0％-1.3％的埃肯5800球化剂、占铁水总质量0.4％的硅钙钡孕育剂、占铁水总质量1％的铁屑，在400℃-450℃保温1小时，冲入占步骤(1)中铁水总质量2/3的铁水后，加入占铁水总质量0.4％硅钙钡孕育剂进行二次孕育，并继续冲入剩余铁水；(3)浇注处理铁水完全冲入球化处理包后，扒渣，然后进行浇注；(4)、热处理将浇注完成后的铸铁冷却后进行退火热处理，退火温度为750℃，退火时间为3小时，退火处理后，进行炉冷至580℃，然后空冷，得到高强度低温高韧性球墨铸铁。2.根据权利要求1所述的高强度低温高韧性球墨铸铁的生产工艺，其特征是：所述废钢为碳素钢。3.根据权利要求2所述的高强度低温高韧性球墨铸铁的生产工艺，其特征是：所述碳素钢成分要求为C≤0.3wt％、Si≤0.2wt％、Mn≤0.3wt％、P≤0.02wt％、S≤0.015wt％。4.根据权利要求1所述的高强度低温高韧性球墨铸铁的生产工...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗昕旺，周殿买，刘金柱，范军，杨集友，孙海清，宋佳健，王树峰，刘希德，臧玉郡，孙明，
申请(专利权)人：锦州捷通铁路机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21