利用全废钢制备球墨铸铁的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用全废钢制备球墨铸铁的方法，具体按照以下步骤进行：按质量份数比，全废钢：增碳剂：75硅铁：长效孕育剂＝95.6：3.8：0.4：1.2，称取全废钢、增碳剂、75硅铁和长效孕育剂，其中各元素占总质量百分比为C：3.8％，Si：1.8％～2.0％，Mn：≤0.30％，S：≤0.04％，P：≤0.04％；加入已称取的全废钢熔炼，加入增碳剂；加入75硅铁；烤包；精炼、球化、随流孕育；扒渣、随流孕育；进行热处理退火工艺或在铸件浇铸完成后保温8小时以后开箱、进行冷却得到铸态铁素体球墨铸铁。解决了现有技术中利用生铁制备的球墨铸铁的石墨数量少、粗大、不规则，有害元素多，性能差的问题。

Method for preparing nodular cast iron by using full scrap steel

The invention discloses a method for preparing nodular cast iron using full scrap system, according to the following steps: according to the mass ratio of parts, full scrap: carburetant: 75 ferrosilicon: long-acting inoculant = 95.6:3.8:0.4:1.2, weighing all scrap, carburetant, 75 ferrosilicon and long-acting inoculant, the elements in total the mass percentage of C:3.8%, Si:1.8% ~ 2%, Mn = 0.30%, S = 0.04%, P:: = 0.04%; join has called the scrap melting of adding carburizing agent; adding 75 ferrosilicon; ladle refining; spheroidizing stream inoculation; slag removal, stream inoculation; heat treatment annealing in the casting process or after the completion of the insulation after 8 hours out of the box, cooling by as Cast Ferritic Ductile iron. The utility model solves the problems of the prior art that the graphite iron produced by pig iron has the advantages of small amount of graphite, large and irregular, harmful elements and poor performance.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铸铁冶炼
，涉及一种利用全废钢制备球墨铸铁的方法。
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，已成功用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。部分传统的球墨铸铁制备中加入废钢，但废钢用量一般为10％～20％，最多不超过30％；80％～90％传统球墨铸铁的制备中大量加入生铁，由于生铁中原生态石墨很粗大，且有遗传性，含C量在4.0％左右，虽然经过熔炼，但由于铁水熔点在1281℃，石墨熔点在3850±50℃，没有把石墨有效熔化至微小，碳没有完全熔解在纯铁基体中，有害元素多，石墨数量少、不规则、粗大。制备得到的铁素体球墨铸铁的金相组织如图1所示，石墨化率等级为4级，石墨大小为7级，因为没有改变它的本质，球化孕育出来的石墨球粗大、数量少。石墨球化率分为1-6级，1级最好，球状石墨含量大于等于95％；石墨大小等级分为3-8级，8级最好，球状石磨直径小于等于1.5nm，单位面积的石墨数量最多。
技术实现思路
为实现上述目的，本专利技术提供一种利用全废钢制备球墨铸铁的方法，解决了现有技术中利用生铁制备的球墨铸铁的石墨数量少、粗大、不规则，有害元素多，性能差的问题。本专利技术的另一目的是提供另一种利用全废钢制备球墨铸铁的方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种利用全废钢制备球墨铸铁的方法，具体按照以下步骤进行：步骤1，按质量份数比，全废钢：增碳剂：75硅铁：长效孕育剂＝95.6：3.8：0.4：1.2，称取全废钢、增碳剂、75硅铁和长效孕育剂，其中各元素占总质量百分比为C：3.8％，Si：1.8％～2.0％，Mn：≤0.30％，S：≤0.04％，P：≤0.04％；步骤2，加入已称取的全废钢熔炼，当有1/4体积全废钢熔化成铁水时，一次性加入已称取的增碳剂；步骤3，当全废钢全部熔化成铁水后，立即加入已称取的75硅铁；步骤4，当加入的75硅铁熔化1/2体积时，进行烤包，烤至暗红色，干燥后冷却至室温；步骤5，先在铁水包底部的堤坝里面加入全废钢质量1.5％的球化剂，铁水包上面覆盖已称取的1/2长效孕育剂，长效孕育剂上覆盖厚30mm的珍珠岩，珍珠岩上覆盖厚10mm的铁板或厚80mm的面包铁，必需预留铁水进口；步骤6，加热升温，当铁水温度到达1500-1520℃时，精炼5分钟，立即停电，等5分钟后出炉，温度控制在1480～1500℃，取出2/3体积的铁水，球化结束后，加入剩余1/3体积的热铁水，并加入已称取的剩余1/2长效孕育剂随流孕育；步骤7，球化孕育结束后，在铁水上覆盖厚30mm的珍珠岩连续扒渣3次，温度降至1380℃浇铸，浇铸时加入全废钢质量0.1％的长效孕育剂随流孕育；步骤8，进行热处理退火工艺得到铁素体球磨铸铁；或在铸件浇铸完成后保温8小时以后开箱、进行冷却得到铸态铁素体球墨铸铁。进一步的，所述步骤1中，全废钢各成分的质量分数：C：0.20％～0.50％，Si：0.30％～0.50％，Mn：0.40％，S：≤0.04％，P：≤0.04％，其余为纯铁，以上各成分的质量百分比总和为100％。进一步的，所述全废钢各成分的质量分数：C：0.25％，Si：0.40％，Mn：0.40％，S：0.04％，P：0.04％，其余为纯铁。进一步的，所述步骤1中球化剂为稀土硅铁镁合金，按质量比由以下组分组成：稀土0.5％-20％、镁5％-12％、硅35-45％、钙小于5％、钛小于0.5％、铝小于0.5％、锰小于4％，其余为铁；长效孕育剂为钡硅铁，按质量比由以下组分组成：硅63-68％、钙0.8％-2.2％、铝1％-2％、钡4％-6％，其余为铁；增碳剂为电极石墨。本专利技术的另一技术方案是，一种利用全废钢制备球墨铸铁的方法，具体按照以下步骤进行：步骤1，按质量份数比，全废钢：增碳剂：75硅铁：长效孕育剂＝95.6：3.8：0.4：1.2，称取全废钢、增碳剂、75硅铁和长效孕育剂，其中各元素占总质量百分比为C：3.8％，硅：2.0％～2.2％，Mn：≤0.6％，S：≤0.04％，P：≤0.04％；步骤2，加入已称取的全废钢熔炼，当有1/4体积全废钢熔化成铁水时，一次性加入已称取的增碳剂；步骤3，当全废钢全部熔化成铁水后，立即加入已称取的75硅铁；步骤4，当加入的75硅铁熔化1/2体积时，进行烤包，烤至暗红色，干燥后冷却至室温；步骤5，先在铁水包底部的堤坝里面加入全废钢质量1.5％的球化剂，铁水包上面覆盖已称取的1/2长效孕育剂，长效孕育剂上覆盖厚30mm的珍珠岩，珍珠岩上覆盖厚10mm的铁板或厚80mm的面包铁，必需预留铁水进口；步骤6，加热升温，当铁水温度到达1500℃-1520℃时，加入全废钢质量0.5％～1.0％的铜，精炼5分钟后停电，降温至1480～1500℃出炉，取出2/3体积的铁水，球化结束后，加入剩余1/3体积的热铁水，并加入已称取的剩余1/2长效孕育剂随流孕育；步骤7，球化孕育结束后，在铁水上覆盖厚30mm的珍珠岩连续扒渣3次，温度降至1380℃浇铸，浇铸时加入全废钢质量0.1％的长效孕育剂随流孕育；步骤8，进行热处理正火工艺，得到珠光体球墨铸铁；或待铸件浇铸凝固后、铸件温度降至880～900℃立即开箱，进行空冷处理，得到铸态珠光体球墨铸铁。进一步的，所述步骤1中，全废钢各成分的质量分数：C：0.20％～0.50％，Si：0.30％～0.50％，Mn：0.50～0.60％，S：≤0.04％，P：≤0.04％，其余为纯铁，以上各成分的质量百分比总和为100％。进一步的，所述全废钢各成分的质量分数：C：0.25％，Si：0.40％，Mn：0.55％，S：0.04％，P：0.04％，其余为纯铁。进一步的，所述步骤1中球化剂为稀土硅铁镁合金，按质量比由以下组分组成：稀土0.5％-20％、镁5％-12％、硅35-45％、钙小于5％、钛小于0.5％、铝小于0.5％、锰小于4％，其余为铁；长效孕育剂为钡硅铁，按质量比由以下组分组成：硅63-68％、钙0.8％-2.2％、铝1％-2％、钡4％-6％，其余为铁；增碳剂为电极石墨。本专利技术的有益效果是，本专利技术制备铁素体球墨铸铁和珠光体球墨铸铁均以全废钢为主要原料，全废钢很纯净，石墨达到纳米级，有害元素S可以达到0.006％以下，有害元素P可以达到0.04％以下，所以制备的球墨铸铁性能优于传统球墨铸铁，提高了球墨铸铁性能，因为球铁生铁的遗传性和原生态石墨粗大，虽然经过熔炼，但由于铁水熔点在1281℃，石墨的熔点高，没有把石墨有效熔化至微小，制备的球墨铸铁球径尺寸大，单位面积球墨数量少；而全废钢的熔点1500℃，经过长时间熔炼，石墨熔化到纳米级，制备的球墨铸铁球径尺寸小，单位面积球墨数量多，石墨数量达到90％，球化率达到2级，球化大小达到7级，石墨球径小机械性能高，优于球铁生铁制备的球墨铸铁。此外，本专利技术中，铁素体球墨铸铁的制备中采用高碳低硅大孕育，进行热处理退火工艺得到铁素体球墨铸铁；或延迟开箱时间，在铸件浇铸完成后保温8小时以后开箱，可根据铸件质量延长开箱时间，铸态达到铁素体球铁要求，进行空冷处理，得到铸态铁素体球墨铸铁。珠光体球墨铸铁的制备中采用高碳高硅小孕育，熔化时加入铜，进行热处理正火工艺得到珠光体球墨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用全废钢制备球墨铸铁的方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：步骤1，按质量份数比，全废钢：增碳剂：75硅铁：长效孕育剂＝95.6：3.8：0.4：1.2，称取全废钢、增碳剂、75硅铁和长效孕育剂，其中各元素占总质量百分比为C：3.8％，Si：1.8％～2.0％，Mn：≤0.30％，S：≤0.04％，P：≤0.04％；步骤2，加入已称取的全废钢熔炼，当有1/4体积全废钢熔化成铁水时，一次性加入已称取的增碳剂；步骤3，当全废钢全部熔化成铁水后，立即加入已称取的75硅铁；步骤4，当加入的75硅铁熔化1/2体积时，进行烤包，烤至暗红色，干燥后冷却至室温；步骤5，先在铁水包底部的堤坝里面加入全废钢质量1.5％的球化剂，铁水包上面覆盖已称取的1/2长效孕育剂，长效孕育剂上覆盖厚30mm的珍珠岩，珍珠岩上覆盖厚10mm的铁板或厚80mm的面包铁，必需预留铁水进口；步骤6，加热升温，当铁水温度到达1500‑1520℃时，精炼5分钟，立即停电，等5分钟后出炉，温度控制在1480～1500℃，取出2/3体积的铁水，球化结束后，加入剩余1/3体积的热铁水，并加入已称取的剩余1/2长效孕育剂随流孕育；步骤7，球化孕育结束后，在铁水上覆盖厚30mm的珍珠岩连续扒渣3次，温度降至1380℃浇铸，浇铸时加入全废钢质量0.1％的长效孕育剂随流孕育；步骤8，进行热处理退火工艺得到铁素体球磨铸铁；或在铸件浇铸完成后保温8小时以后开箱、进行冷却得到铸态铁素体球墨铸铁。...

【技术特征摘要】
1.一种利用全废钢制备球墨铸铁的方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：步骤1，按质量份数比，全废钢：增碳剂：75硅铁：长效孕育剂＝95.6：3.8：0.4：1.2，称取全废钢、增碳剂、75硅铁和长效孕育剂，其中各元素占总质量百分比为C：3.8％，Si：1.8％～2.0％，Mn：≤0.30％，S：≤0.04％，P：≤0.04％；步骤2，加入已称取的全废钢熔炼，当有1/4体积全废钢熔化成铁水时，一次性加入已称取的增碳剂；步骤3，当全废钢全部熔化成铁水后，立即加入已称取的75硅铁；步骤4，当加入的75硅铁熔化1/2体积时，进行烤包，烤至暗红色，干燥后冷却至室温；步骤5，先在铁水包底部的堤坝里面加入全废钢质量1.5％的球化剂，铁水包上面覆盖已称取的1/2长效孕育剂，长效孕育剂上覆盖厚30mm的珍珠岩，珍珠岩上覆盖厚10mm的铁板或厚80mm的面包铁，必需预留铁水进口；步骤6，加热升温，当铁水温度到达1500-1520℃时，精炼5分钟，立即停电，等5分钟后出炉，温度控制在1480～1500℃，取出2/3体积的铁水，球化结束后，加入剩余1/3体积的热铁水，并加入已称取的剩余1/2长效孕育剂随流孕育；步骤7，球化孕育结束后，在铁水上覆盖厚30mm的珍珠岩连续扒渣3次，温度降至1380℃浇铸，浇铸时加入全废钢质量0.1％的长效孕育剂随流孕育；步骤8，进行热处理退火工艺得到铁素体球磨铸铁；或在铸件浇铸完成后保温8小时以后开箱、进行冷却得到铸态铁素体球墨铸铁。2.根据权利要求1所述的一种利用全废钢制备球墨铸铁的方法，其特征在于，所述步骤1中，全废钢各成分的质量分数：C：0.20％～0.50％，Si：0.30％～0.50％，Mn：0.40％，S：≤0.04％，P：≤0.04％，其余为纯铁，以上各成分的质量百分比总和为100％。3.根据权利要求2所述的一种利用全废钢制备球墨铸铁的方法，其特征在于，所述全废钢各成分的质量分数：C：0.25％，Si：0.40％，Mn：0.40％，S：0.04％，P：0.04％，其余为纯铁。4.根据权利要求1所述的一种利用全废钢制备球墨铸铁的方法，其特征在于，所述步骤1中球化剂为稀土硅铁镁合金，按质量比由以下组分组成：稀土0.5％-20％、镁5％-12％、硅35-45％、钙小于5％、钛小于0.5％、铝小于0.5％、锰小于4％，其余为铁；长效孕育剂为钡硅铁，按质量比由以下组分组成：硅63-68％、钙0.8％-2.2％、铝1％-2％、钡4％-6％，其余为铁；增碳剂为电极石墨。5.一种利用全废钢制备球墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：党广平，党旭，
申请(专利权)人：宝鸡市晨瑞鑫铸造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61