一种球墨铸铁的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种球墨铸铁的制备方法，属于铸铁冶炼技术领域，该制备方法包括将质量比为100:30:(58-62):(26-30):(10-14)的焦炭、石灰石、生铁、回炉钢和废钢熔炼为铁液；将球化剂制成粒径1-25μm的超微粉体，并用钢板包裹成直径均为5-15mm的第一球状球化剂和第二球状球化剂，在球化包放入第一层孕育剂，在第一层孕育剂上覆盖第一球状球化剂，在第一球状球化剂上覆盖生铁片Ⅰ，在生铁片Ⅰ上面覆盖第二层孕育剂，在第二孕育剂上面依次覆盖第二球状球化剂、生铁片Ⅱ和第三层孕育剂，浇入铁液进行球化和孕育处理；然后将铁液进行浇注，热处理，制得球墨铸铁成品。本发明专利技术操作方便，污染少，球化剂的吸收率高，球化效果好，制得的球墨铸铁强度高，韧性和尺寸稳定性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铸铁冶炼
，涉及。
技术介绍
球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，其综合性能接近于钢，基于其优 异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。 为使铸铁中的白墨结晶成球状，在熔炼铁液时需加入球化剂。目前，在工业生产领 域，主要的球化剂是Mg、稀土元素和Ca，Mg是球化能力最强的元素，也是应用最广泛的球化 剂，但是因为Mg的沸点比铁液温度低得多，单独使用时会猛烈气化，导致Mg的吸收率低，而 且生产不安全，恶化环境，RE在铸铁中反应动力学条件不佳，不易均匀分布，所以一般将Mg 与RE结合使用，以弥补彼此的缺点。 球化处理的方法很多，如冲入法、盖包法、喂丝法、压力加镁法、转包法、镁焦炭法、 型内球化法和密封流动法，前两种方法尤其是冲入法是迄今工业上应用最广泛的球化处 理方法。球化处理时，一般是将球化剂装入到球化包底部的一侧，上面覆盖硅铁合金，稍加 紧实，然后再覆盖无锈铁肩或草灰、苏打等覆盖剂。铁液温度过高时可盖铁（钢）板，处理 时，尽可能地将铁液一次冲入球化包的另一侧，一般先注入铁液总量的2/3或3/4,等反应 基本结束后，再补加余量铁液，同时进行随流孕育，然后将渣扒除。该方法球化剂表面覆盖 的无锈铁肩或草灰、苏打等覆盖剂容易被熔化，覆盖的铁（钢）板块度大，彼此间有很大的 缝隙，铁液透过铁（钢）板之间的缝隙很容易与球化剂反应的起爆时间短，球化剂吸收率 低，镁的吸收率一般只有30%-50%。而且球化处理中镁光、烟尘污染较严重。为了减缓铁 液和镁之间反应的激烈强度以及减少镁蒸汽的挥发速率，一般采用含镁量较低的合金球化 剂，这样一定程度上降低了球化效率。 铁液进行浇注完成后，需辅以正确的热处理，才能保证铸铁的性能和使用寿命。传 统工艺常采用盐浴等温淬火来获得强韧性和耐磨性能优良的贝氏体球铁，采用盐浴分级淬 火来获得高强度和高耐磨性的马氏体球铁，采用盐浴淬火虽然工艺成熟，生产稳定性高， 但生产设备一次性投资大，生产过程中能耗高。而且传统的等温淬火和分级淬火工艺因内 部热应力、组织应力和相变应力的变化导致变形较大，难以压铸尺寸较为精准的铸件。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种球墨铸铁的制备方 法，该制备方法操作方便，污染少，球化剂的吸收率高，球化效果好，制得的球墨铸铁强度 高，韧性和尺寸稳定性好。 本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：，所述制备 方法包括如下步骤， 熔炼：将质量比为100:30: (58-62) : (26-30) : (10-14)的焦炭、石灰石、生铁、回炉 钢和废钢加入到熔炼炉中熔炼为铁液； 球化孕育处理：将球化剂制成粒径1-25μm的超微粉体，将超微粉体使用钢板包 裹制成直径均为5_15mm的第一球状球化剂和第二球状球化剂，然后在球化包底一侧放入 第一层孕育剂，第一层孕育剂上放置一层第一球状球化剂，在第一球状球化剂上覆盖一层 生铁片I，在生铁片上面覆盖第二层孕育剂，然后在第二层孕育剂上面依次覆盖一层第二 球状球化剂、一层生铁片II和第三层孕育剂，浇入铁液进行球化和孕育处理； 浇注：球化孕育处理后的铁液经检验合格后浇注成球墨铸铁半成品，若检验不 合格，则及时进行调整，控制铁液中C的质量百分比为3. 6-3. 8%，Si的质量百分比为 2. 6-2.9% ； 热处理：将球墨铸铁半成品放入到淬火炉中进行热处理，即可制得球墨铸铁成品。 本专利技术采用配伍合理的原料进行铁液的熔炼，可获得元素配比合理，结构较好的 铸铁，所采用的原料焦炭、石灰石、生铁、回炉钢和废钢容易获得，并循环使用回炉钢，降低 生产成本。在球化孕育处理时对传统冲入法进行了改进，将传统使用的块状球化剂制成超 微粉体使用，试验表明，使用相同剂量的粉超微粉体球化剂，石墨的球化效果更好，石墨大 部分呈球状分布，只有很少量呈团状，石墨球细小均匀，圆整度和分散性较同量块状球化剂 有明显改善，球墨铸铁的力学性能也得到显著提高。但是由于球化剂本身密度较小，制成超 微粉体后，反应中更容易上浮，并且粉体球化剂在铁液中更容易剧烈燃烧，为了让粉体球化 剂能够在铁液中均匀吸收并减缓溶解速度，采用钢板对粉体球化剂进行包裹制成球状球化 剂。作为优选，所述钢板选用冷乳低碳钢，因为冷乳低碳钢不会影响铁液的化学成分，也不 会对球化处理过程中的球化效果造成影响。本专利技术在进行球化处理时，球化剂的使用量较 块状球化剂有很大幅度的减少，可大幅节省生产成本，并且因本专利技术的球化剂具有超微粉 体的特性，较大提高了球化剂的吸收，减少了球化剂中镁的烧损，同时也大大减少了球化处 理中的闪光和烟雾，显著改善环境，保障操作工人的身体健康。 为了进一步提高球化和孕育效果，本专利技术改进了球化剂和孕育剂的放置方法，孕 育剂和球化剂采用叠放的方式，从下到上形成孕育剂-球化剂-孕育剂-球化剂-孕育剂 的形式，使球化和孕育处理基本上同时进行，提高了处理效果，最底层放置一层孕育剂，使 得球化完成后仍然在进行孕育处理，减缓了球化衰退，并且球化剂和孕育剂一次性放入，操 作方便。本专利技术在第一球状球化剂上和第二球状球化剂上覆盖有一层生铁片，因为铁液熔 化生铁片和需要一定的时间，所以延长了球化剂的起爆时间，使铁液的液面得以上升，球化 剂和孕育剂上浮的路径延长，在上浮过程中反应的时间较长，从而提高球化剂的吸收率。由 于生铁片的延缓作用，铁液也可一次性浇入球化包，操作更加方便简单，避免了传统冲入法 对于工人的操作技能要求高，如果出铁温度高或者铁液直接冲在球化剂上，很容易造成球 化不良的缺点，另外取消了灰铁铁肩的覆盖，由于覆盖所用灰铁转肩往往含锰、磷、硫及其 它微量元素较高，可导致球化衰退和性能不稳定，铁液浇注时最好从球化包远离球化孕育 剂的一侧浇入，避免球化孕育剂短时间内过多释放。 作为优选，所述球化剂包括以下质量百分比的组分：42-44%Si，7. 5-8%Mg， 0. 1-0. 3%RE，10-15%纳米SiC，其余为Fe及不可避免的微量元素。孕育剂选用硅铁合金。 本专利技术根据上述铸铁原料选用配比合理高效的球化元素制成复配球化剂，球化剂中Mg含 量较高，可有效去除铁液中的氧、硫元素，辅以稀土元素和高含量的Si，可缓解Mg过于激烈 的反应，Si有利于孕育。由于本专利技术采用上述特殊的球化处理方法，可以减缓反应的剧烈 程度，因此可选用较低配比的稀土含量，有利于降低成本。本专利技术在球化剂中添加了纳米SiC，能有效增加球化效果，并增加球墨铸铁的韧性和磨损性能。原因在于SiC纳米粉体属 于硬质点，其稳定性好，熔点较高。当含有Sic纳米粉体的球化剂加入到铁液中时，其中的 SiC粉体作为外来异质形核，增加了石墨核心，促进了石墨的细化，起到了孕育作用，缩短了 石墨球在液态的自由生长时间，减少了液态下畸变的可能，提高了圆整度，孕育处理使核心 增多，减少了干扰元素的偏析，从而明显改善了石墨球的形态、分布和大小。所以，随着含 有SiC纳米粉体的球化剂的加入，石墨球的尺寸变小，圆整度变好，球铁金相组织中的铁素 体含量增加，珠光体含量减小，铸铁的强度、塑性、韧性和磨损性能也随之提高，尤其是韧性 和磨损性能。 作为优选，所述纳米SiC的粒径为15-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤，熔炼：将质量比为100:30:(58‑62):(26‑30):(10‑14)的焦炭、石灰石、生铁、回炉钢和废钢加入到熔炼炉中熔炼为铁液；球化孕育处理：先将球化剂制成粒径1‑25μm的超微粉体，再将超微粉体用钢板包裹成直径均为5‑15mm的第一球状球化剂和第二球状球化剂，然后在球化包底部的一侧放入第一层孕育剂，在第一层孕育剂上覆盖一层第一球状球化剂，在第一球状球化剂上覆盖一层生铁片Ⅰ，在生铁片Ⅰ上面覆盖第二层孕育剂，在第二孕育剂上面依次覆盖一层第二球状球化剂、一层生铁片Ⅱ和第三层孕育剂，浇入铁液进行球化和孕育处理；浇注：球化孕育处理后的铁液浇注成球墨铸铁半成品；热处理：将球墨铸铁半成品放入到淬火炉中进行热处理，即可制得球墨铸铁成品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：俞光杰，李建国，刘锐，
申请(专利权)人：宁波康发铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33