一种大断面低温铁素体球墨铸铁用铁水孕育工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种大断面低温铁素体球墨铸铁用铁水孕育工艺，采用的方法具体步骤如下：(1)在盖包法球化处理包中加入铁水质量的0.5％的75SiFe孕育剂，且孕育剂覆盖于球化剂上，上面覆盖铁屑和铁板，等到球化处理结束后，在球化处理后的铁液表面撒铁水质量0.3％的75SiFe孕育剂；(2)进行浇注随流孕育；随流孕育采用Sb‑Ba复合孕育剂进行孕育。本发明专利技术工艺能够增加石墨形核核心和提高球化率，抑制碎块状石墨的产生，铸态条件下球墨铸铁件有利于获得圆整、细小均匀、球数多的石墨球。从而获得石墨球圆整、数量多且直径小，综合力学性能好的铸件。

【技术实现步骤摘要】
一种大断面低温铁素体球墨铸铁用铁水孕育工艺
本专利技术涉及铸铁用铁水生产领域，尤其涉及一种大断面低温铁素体球墨铸铁用铁水孕育工艺。
技术介绍
目前，为了提高铸造球铁质量，改善石墨球等级，孕育处理是一个非常重要的环节。公知的孕育处理方法包括：炉前一次孕育、倒包孕育以及瞬时孕育，其中瞬时孕育处理效果最佳。瞬时孕育处理方法包括浇口杯孕育法、浇包漏斗随流孕育法、孕育丝法、浇包孕育棒法、浮硅孕育、型内孕育等方法。球墨铸铁因具有较高的综合力学性能且较低的生产成本而得到了广泛的应用。随着重大基础工程建设和制造业的快速发展，风电装备、冶金、机械、交通运输和核燃料储运等方面对厚大断面球墨铸铁的需求愈发迫切。然而，大断面球墨铸铁因铸件壁较厚而具有冷却速度较慢、共晶阶段凝固时间较长的特点，因此易导致铸件中心部位石墨球数量少、石墨球发生畸变、共晶团出现粗大等缺陷，从而严重降低铸件综合力学性能，进而限制大断面球墨铸铁的生产应用。目前，改善大断面球墨铸铁组织和性能的主要措施有提高铸件冷却速度、控制其化学成分、微合金化、球化剂的选择和孕育处理方式的选择等，但现有的孕育工艺后的产品存在铸件组织中出现碎块状石墨，石墨球数量少且直径大，力学性能差，抗拉强度低。不能够满足需求。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种铸铁用铁水孕育工艺，能够增加石墨形核核心和提高球化率，抑制碎块状石墨的产生，铸态条件下球墨铸铁件有利于获得圆整、细小均匀、球数多的石墨球。从而获得石墨球圆整、数量多且直径小，综合力学性能好的铸件。为实现上述目的，本专利技术提出一种铸铁用铁水孕育工艺，采用的方法具体步骤如下：(1)在盖包法球化处理包中加入铁水质量的0.5％的75SiFe孕育剂，且孕育剂覆盖于球化剂上，上面覆盖铁屑和铁板，等到球化处理结束后，在球化处理后的铁液表面撒铁水质量的0.3％的75SiFe孕育剂；(2)进行浇注随流孕育；随流孕育采用Sb-Ba复合孕育剂进行孕育，其颗粒度为0.4-0.6mm，其复合孕育剂加入量为铁水质量的0.6％-0.9％。所述盖包法球化处理为选用低镁球化剂FeSiMg6RE2进行盖包法球化处理，处理温度控制在1450～1470℃范围内，处理时间为46-50s。在所述(1)步中，在第二次加入75SiFe孕育剂时，同时对铁液进行充分的搅拌，搅拌后进行扒渣。在所述(2)步中，加入的Sb-Ba复合孕育剂，其中所含Sb-Ba元素为铁水质量的0.06％-0.17％；其中复合孕育剂中Sb元素加入量为铁水质量的0.008-0.10％，Ba元素的加入量为铁水质量的0.012-0.015％。在所述(2)步中，在浇注时加入复合孕育剂时不得断流，且复合孕育剂要均匀加入。有益效果：本专利技术通过采用多次孕育与随流孕育相结合的复合孕育方式，随流孕育时加入复合孕育剂选用Sb-Ba微合金化，可以增加石墨形核核心和提高球化率，抑制碎块状石墨的产生，铸态条件下球墨铸铁件有利于获得圆整、细小均匀、球数多的石墨球；球墨铸铁件获得了良好的综合力学性能。其抗拉强度(Rm)平均值可达385MPa，硬度值(HB)平均值约为142，冲击韧性(Akv-20℃J)平均值不低于14.2J。附图说明图1是不同孕育剂处理后试样的石墨形态和基体组织:(a)1#试样的石墨形态(75SiFe)；(b)2#试样的基体组织(75SiFe)；(c)经0.8％含Sb-Ba孕育剂处理后3#试样的石墨形态；(d)经0.8％含Sb-Ba孕育剂处理后4#试样的基体组织；图2试样的扫面电镜照片和能谱分析:(a)1#试样(75SiFe)；(b)4#试样(0.8％含Sb-Ba孕育剂)具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提出一种铸铁用铁水孕育工艺，采用的方法具体步骤如下：(1)在盖包法球化处理包中加入铁水质量的的0.5％的75SiFe孕育剂，且孕育剂覆盖于球化剂上，上面覆盖铁屑和铁板，等到球化处理结束后，在球化处理后的铁液表面撒铁水质量的0.3％的75SiFe孕育剂；(2)进行浇注随流孕育；随流孕育采用Sb-Ba复合孕育剂进行孕育，其颗粒度为0.4-0.6mm，其复合孕育剂加入量为铁水质量的0.6％-0.9％。所述盖包法球化处理为选用低镁球化剂FeSiMg6RE2进行盖包法球化处理，处理温度控制在1450～1470℃范围内，处理时间为46-50s。在所述(1)步中，在第二次加入75SiFe孕育剂时，同时对铁液进行充分的搅拌，搅拌后进行扒渣。在所述(2)步中，加入的Sb-Ba复合孕育剂，其中所含Sb-Ba元素为铁水质量的0.06％-0.17％；其中复合孕育剂中Sb元素加入量为铁水质量的0.008-0.10％，Ba元素的加入量为铁水质量的0.012-0.015％。在所述(2)步中，在浇注时加入复合孕育剂时不得断流，且复合孕育剂要均匀加入。球墨铸铁因性能要求较高而其化学成分范围相对较窄且要求严格，尤其对厚大断面低温铁素体球墨铸铁件，对原材料的要求更严格。铸件的化学成分符合高碳低硅、低锰、低硫磷的原则要求。生铁选用Q10低硅球墨铸铁用优质生铁；因Cr、V等碳化物对低温韧性有较大的影响，采用成分稳定的碳素废钢。C质量分数控制在3.5％～4.0％；Si的质量分数确定为2.0％～2.2％；严格控制Mn、S、P的含量，Mn的含量低于0.2％，P的含量小于0.03％，S的含量小于0.01％；稀土元素控制在0.01％～0.02％，Mg的含量适当提高。设计的厚大断面低温铁素体球墨铸铁主要化学成分如表1所示。表1试验球铁的主要化学成分(质量分数，％)制备试样用铁液采用冲天炉/感应电炉双联工艺进行熔炼。原铁液熔炼期间进行两次脱硫处理，脱硫剂加入量分别为1.0％和0.5％，其化学成分及颗粒度要求见表2所示。选用低镁球化剂FeSiMg6RE2进行盖包法球化处理，处理温度控制在1450～1470℃范围内，处理时间为46-50s。采用多次孕育与随流孕育相结合的复合孕育方式。随流孕育剂的种类和化学成分见表3所示。砂型采用树脂砂造型工艺，浇注温度为1340～1350℃。在型号为HBS-3000布氏硬度计上进行硬度测试，每个试样取3点且取其平均值；冲击试验在型号为JB-30型摆锤式冲击试验机上进行，冲击试样尺寸为10mm×10mm×55mm的标准V型缺口试样，测试3次并取其平均值。用WA-300型电液式万能拉力试验机测试试样的力学性能。用OLMPAS光学显微镜观察球铁试样腐蚀前后石墨组织和基体组织。用型号为Philips-quanta-2000且带有能谱分析仪的扫描电子显微镜对试样组织和成分分别进行观察和分析。表2脱硫剂的化学成分及粒度表3孕育剂化学成分(质量分数，％)图1为使用普通孕育剂75SiFe和含Sb和Ba孕育剂分别进行随流孕育后铸件的石墨形态和基体组织。从图中可以发现，经75SiFe孕育处理后，铸件石墨形态较差，出现大面积的碎块状石墨，石墨较碎且彼此分立，仅有少量的球状石墨且大小不均匀，见图1(a)所示。用4％的硝酸酒精溶液腐蚀后，对其进行定量金相计算分析，可知铁素体含量低于85％，如图1(b)所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大断面低温铁素体球墨铸铁用铁水孕育工艺，其特征在于：采用的方法具体步骤如下：(1)在盖包法球化处理包中加入铁水质量的0.5％的75SiFe孕育剂，且孕育剂覆盖于球化剂上，上面覆盖铁屑和铁板，等到球化处理结束后，在球化处理后的铁液表面撒铁水质量的0.3％的75SiFe孕育剂；(2)进行浇注随流孕育；随流孕育采用Sb‑Ba复合孕育剂进行孕育，其颗粒度为0.4‑0.6mm，其复合孕育剂加入量为铁水质量的0.6％‑0.9％。

【技术特征摘要】
1.一种大断面低温铁素体球墨铸铁用铁水孕育工艺，其特征在于：采用的方法具体步骤如下：(1)在盖包法球化处理包中加入铁水质量的0.5％的75SiFe孕育剂，且孕育剂覆盖于球化剂上，上面覆盖铁屑和铁板，等到球化处理结束后，在球化处理后的铁液表面撒铁水质量的0.3％的75SiFe孕育剂；(2)进行浇注随流孕育；随流孕育采用Sb-Ba复合孕育剂进行孕育，其颗粒度为0.4-0.6mm，其复合孕育剂加入量为铁水质量的0.6％-0.9％。2.根据权利要求1所述的铁水孕育工艺，其特征在于：所述盖包法球化处理为选用低镁球化剂FeSiMg6RE2进行盖包法球化处理，处理温度控制在1450～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李蒙，
申请(专利权)人：焦作大学，
类型：发明
国别省市：河南,41