本发明专利技术公开了镍合金化D型石墨奥氏体抗氧化性铸铁型材及其制造方法，属于铸铁材料及铸造冶金技术领域。其化学组成成分及质量百分比为：C：3.1‑3.8％、Si：2.3‑2.9％、Mn：0.4‑0.8％、Ti：0.1‑0.5％、Ni：5‑30％、S＜0.05％、P＜0.07％，其余为Fe。本技术方案在铸铁中添加钛、镍和控制铸造工艺方法获得D型石墨奥氏体基体的组织，大大地提升了型材的抗氧化性以及抗热疲劳性能。
【技术实现步骤摘要】
镍合金化D型石墨奥氏体抗氧化性铸铁型材及其制造方法
本专利技术涉及铸铁材料及铸造冶金
，具体涉及镍合金化D型石墨奥氏体抗氧化性铸铁型材及其制造方法。
技术介绍
玻璃模具是玻璃成型中不可缺少的装备，玻璃生产的质量与产量都和模型直接有关。玻璃模具用铸铁型材，由于频繁地与700℃-1100℃的熔融玻璃接触，承受氧化、生长及热疲劳等作用。同时，模具的接触面由于与玻璃制品的摩擦而被磨损，这就要求模具材料具有良好的耐热、耐磨、耐腐蚀、抗热冲击、抗氧化、抗生长、抗热疲劳性能，其中抗氧化性能是最主要的性能指标。D型石墨铸铁由于比A型石墨铸铁具有更高的抗拉强度，更好的抗氧化性和耐磨性等优异性能，正受到国内外玻璃模具行业的广泛重视。D型石墨又称过冷石墨，属于片状石墨的一种，它是在奥氏体枝晶生长，奥氏体的连续性割裂了石墨片的连续性，且D型石墨与基体间的间隙比其他片状石墨与基体间的间隙小。D型石墨组织中的初生奥氏体具有骨架结构，而共晶奥氏体又像网络样把初生奥氏体的各个枝干连接在一起，提高了骨架抵抗外力的能力。再加上D型石墨细小、卷曲、端部较钝的形态，决定了它对基体的切割作用小，不易引起较大的应力集中，所以D型石墨铸铁具有较高的强度。为此，人们在不断致力于探索得以形成D型石墨形态的铸造工艺，同时在铸造过程中添加合金元素来进一步优化铸铁型材的各种性能。申请号为201210047966.1的中国专利公开了一种利用废钢替代生铁熔炼D型石墨合金铸铁玻璃模具材料及其玻璃模具，该材料包含下列重量百分比的组分：C3.40～3.70、Si1.80～2.20、Mn0.60～0.80、P＜0.10、S＜0.10、Cr0.20～0.40、Mo0.60～0.80、V0.05～0.15、Ti0.15～0.25，Ni18.00～22.00，其余为Fe，该玻璃模具的硬度为130-170HBS，抗氧化性＜4.5g·m-2h-2，平均相对磨损量＜4.1％，具有较强的耐磨性能和抗氧化性能。但是，此种配方的模具在抗氧化性能上仍然不能满足现代生产对玻璃模具所提出的更高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用水平连铸生产D型石墨铸铁型材的生产工艺，并使材料具有优异的抗氧化生长性能，兼具有较高的抗热疲劳性能。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：镍合金化D型石墨奥氏体抗氧化性铸铁型材，由下列元素按照质量百分比制造而成：C：3.1-3.8％、Si：2.3-2.9％、Mn：0.4-0.8％、Ti：0.1-0.5％、Ni：5-30％、S＜0.05％、P＜0.07％，其余为Fe。作为本专利技术再进一步的方案：所述型材由下列元素按照质量百分比制造而成：C：3.35-3.45％、Si：2.5-2.6％、Mn：0.55-0.65％、Ti：0.2-0.4％、Ni：10-20％、S＜0.05％、P＜0.07％，其余为Fe。作为本专利技术再进一步的方案：所述型材由下列元素按照质量百分比制造而成：C：3.38％、Si：2.55％、Mn：0.62％、Ti：0.26％、Ni：15％、S＜0.05％、P＜0.07％，其余为Fe。作为本专利技术再进一步的方案：镍合金化D型石墨奥氏体抗氧化性铸铁型材的制造方法，是通过以下步骤实现的：(1)配料，将铸造生铁、废钢、废棒/铁屑、95％增碳剂、锰铁、钛铁、硅铁、金属镍进行化学成分分析，然后按下列质量百分比称取上述原料：C：3.3-3.8％、Si：1.88-2.4％、Mn：0.4-0.8％、Ti：0.1-0.5％、Ni：5-30％，S＜0.05％、P＜0.07％，其余为Fe；(2)熔炼，将称量好的铸造生铁、废钢、废棒/铁屑、95％增碳剂、锰铁、钛铁、硅铁投入中频感应电炉熔炼，当铁水温度达到1430-1450℃出炉；(3)铁水孕育，扒完渣，金属镍和孕育剂加入在铁水包表面，搅拌熔化，孕育的有效时间为10-12分钟，孕育剂加入量为铁水质量的0.3-0.6％；(4)检测，孕育处理后的铁水取样化验，控制铁水中除铁元素外的化学元素质量百分比为：C：3.1-3.8％、Si：2.3-2.9％、Mn：0.4-0.8％、Ti：0.1-0.5％、Ni：5-30％、S＜0.05％、P＜0.07％；(5)水平连铸拉拔：扒完渣测温，铁水温度控制在1385-1395℃之间，转往保温炉浇注，倾入装有水冷结晶器的保温炉浇注，倾倒完成后控制保温炉内铁液温度在1335-1355℃；第一包铁水注入保温炉内之后停留3分钟，使得注入后的铁水包裹住牵引头，并结晶凝固成固态，使引锭杆子在牵引机组的牵引拉拔下，以步长40-50mm/步，并以拉-停-拉的方式启动，在拉拔过程中控制循环水的出水温度不高于50℃。作为本专利技术再进一步的方案：步骤(1)中所述配料按下列质量百分比称取：C：3.45-3.55％、Si：2.08-2.4％、Mn：0.55-0.65％、Ti：0.2-0.4％、Ni：10-20％、S＜0.05％、P＜0.07％，其余为Fe。作为本专利技术再进一步的方案：步骤(2)中所述的原料熔炼温度达到1520-1550℃后，铁水从中频感应电炉内转入另一个保温炉内，与已经存在的铁水混合均匀，降温至1430-1450℃出炉作为本专利技术再进一步的方案：步骤(3)中所述孕育剂为3-8mm的硅粒孕育剂，加入量为铁水质量的0.5％。作为本专利技术再进一步的方案：步骤(5)中待牵引机组启动稳定，红热的型材上辊后，根据拉出的步长显示的颜色，判定是否需要提速，确定牵引机组主控操作盘上拉拔与停留的正常生产的参数。作为本专利技术再进一步的方案：步骤(1)中所述铸造生铁为生铁Q10。本专利技术的有益效果：采用在铸铁中添加钛、镍和控制铸造工艺方法获得D型石墨奥氏体基体的组织，大大地提升了型材的抗氧化性以及抗热疲劳性能。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。实施例1：镍合金化D型石墨奥氏体抗氧化性铸铁型材，由下列元素按照质量百分比制造而成：C：3.1-3.8％、Si：2.3-2.9％、Mn：0.4-0.8％、Ti：0.1-0.5％、Ni：5-30％、S＜0.05％、P＜0.07％、其余为Fe。本专利技术通过在熔炼时加入钛铁及金属镍，使得铁液中的石墨在共晶成份范围内析出成为细小蜷曲的D型石墨。经过孕育与合金化之后的铁液进入保温炉与石墨套后，在水冷石墨套内快速冷凝，共晶石墨在急冷状态下快速析出成为细小蜷曲的D型。细小的D型石墨缩尖端比较圆顿，彼此之间几乎不再连接，因而对基体的割裂作用大大减小，从而使得基体的强度得到发挥。同时因为镍的作用使得奥氏体枝晶铸态下得到保持。从而生产出抗氧化与生长性很高的D型石墨奥氏体铸铁。这种铸铁比同牌号的A型石墨铸铁疲劳强度，抗氧化性，明显优异。添加金属镍，镍大部分固溶于基体之中，使得奥氏体稳定，从而提高了奥氏体铸铁的常温与高温性能，在温度变化中避免组织相变，降低因温差产生的热应力，铸铁不易产生裂纹破坏，减小了氧原子侵入基体的通道。基体为奥氏体时，由于奥氏体具有面心立方结构，原子密度大，因而溶质原子在其中的扩散速度小，降低了氧原子与金属原子的结合速度。从不同的温度氧化试验看，奥氏体基体铸铁的抗氧化性都好。从氧化过程观察看出，铸铁的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.镍合金化D型石墨奥氏体抗氧化性铸铁型材，其特征在于，该型材是由下列元素按照质量百分比制造而成：C：3.1‑3.8％、Si：2.3‑2.9％、Mn：0.4‑0.8％、Ti：0.1‑0.5％、Ni：5‑30％、S＜0.05％、P＜0.07％，其余为Fe。
【技术特征摘要】
1.镍合金化D型石墨奥氏体抗氧化性铸铁型材，其特征在于，该型材是由下列元素按照质量百分比制造而成：C：3.1-3.8％、Si：2.3-2.9％、Mn：0.4-0.8％、Ti：0.1-0.5％、Ni：5-30％、S＜0.05％、P＜0.07％，其余为Fe。2.根据权利要求1所述的镍合金化D型石墨奥氏体抗氧化性铸铁型材，其特征在于：所述型材由下列元素按照质量百分比制造而成：C：3.35-3.45％、Si：2.5-2.6％、Mn：0.55-0.65％、Ti：0.2-0.4％、Ni：10-20％、S＜0.05％、P＜0.07％，其余为Fe。3.根据权利要求1所述的镍合金化D型石墨奥氏体抗氧化性铸铁型材，其特征在于：所述型材由下列元素按照质量百分比制造而成：C：3.38％、Si：2.55％、Mn：0.62％、Ti：0.26％、Ni：15％、S＜0.05％、P＜0.07％，其余为Fe。4.根据权利要求1所述的镍合金化D型石墨奥氏体抗氧化性铸铁型材的制造方法，是通过以下步骤实现的：(1)配料，将铸造生铁、废钢、废棒/铁屑、95％增碳剂、锰铁、钛铁、硅铁、金属镍进行化学成分分析，然后按下列质量百分比称取上述原料：C：3.3-3.8％、Si：1.88-2.4％、Mn：0.4-0.8％、Ti：0.1-0.5％、Ni：5-30％，S＜0.05％、P＜0.07％，其余为Fe；(2)熔炼，将称量好的铸造生铁、废钢、废棒/铁屑、95％增碳剂、锰铁、钛铁、硅铁投入中频感应电炉熔炼，当铁水温度达到1430-1450℃出炉；(3)铁水孕育，扒完渣，金属镍和孕育剂加入在铁水包表面，搅拌熔化，孕育的有效时间为10-12分钟，孕育剂加入量为铁水质量的0.3-0.6％；(4)检测，孕育处理后的铁水取样化验，控制铁水中除铁元素外的化学元素质量百分比为：C：3.1-3.8％、Si：...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏志勇，王敬民，孔令伟，
申请(专利权)人：河北恒工机械装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13
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