一种铁素体球墨铸铁型材及其制备方法技术

本发明专利技术属于铸铁材料及铸造冶金技术领域，特别涉及一种铁素体球墨铸铁型材及其制备方法。该型材是由下列元素按照质量百分比制备而成：碳：3.35％‑3.45％，硅：3.2％‑3.4％，锰：0.20％‑0.30％，铋：0.002％‑0.01％，磷：0.02％‑0.05％，硫0.006％‑0.015％，其余为铁。本发明专利技术提高了铁素体球墨铸铁型材的强度和韧性，具有实用性强的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种铁素体球墨铸铁型材及其制备方法
本专利技术属于铸铁材料及铸造冶金
，特别涉及一种铁素体球墨铸铁型材及其制备方法。
技术介绍
球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，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。铁素体球墨铸铁指基体中铁素体含量大于80％、余为珠光体的球墨铸铁，具有良好的冲击塑性和韧性，但强度较低。其用于制造受力较大而又承受震动和冲击的零件，大量用于汽车、农机、船舶、冶金、化工等部门、成为重要的铸铁材料。影响铁素体球墨铸铁性能的主要因素为化学成分、石墨球的大小及形状、残留的自由渗碳体及夹杂物相、铁素体的晶粒度等。中国专利CN201610496177.4公开了一种“铁素体球墨铸铁及其制备方法”，此专利技术通过选用优质的原材料，调整铁水中碳、硅、锰的含量，铁水经脱氧净化，预处理，球化孕育处理，获得高强度高韧性铁素体球墨铸铁，但是对于铁素体球墨铸件的强度及韧性还可以做进一步的提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种铁素体球墨铸铁型材及其制备方法，提高了铁素体球墨铸铁的强度和韧性。一种铁素体球墨铸铁型材，该型材是由下列元素按照质量百分比制备而成：碳：3.35％-3.45％，硅：3.2％-3.4％，锰：0.20％-0.30％，铋：0.002％-0.01％，磷：0.02％-0.05％，硫0.006％-0.015％，其余为铁。采用上述技术方案，能获得圆整、细小、数量多的石墨球数，制造的铁素体球墨铸铁的强度高、伸长率高，硬度变化范围小。进一步优选为：该型材是由下列元素按照质量百分比制备而成：碳：3.4％，硅：3.3％，锰：0.27％，铋：0.01％，磷：0.05％，硫：0.012％，其余为铁。一种铁素体球墨铸铁型材的制备方法，具体包括以下步骤：(1)炉前准备，将水冷石墨结晶器与可以连铸拉拔的保温炉组合安装完毕后，使用天然气烘烤连铸拉拔的保温炉，烘烤时间为3-5小时，生产前连铸拉拔的保温炉内的温度为500-600℃；(2)配料，将生铁、废钢、回炉料以及增碳剂按下列目标值计算称取以上金属材料：碳：3.4％-3.5％，硅：2.1％-2.2％，锰：0.22％-0.32％；(3)熔炼，采用中频感应电炉熔炼，将称量好的生铁、废钢、回炉料以及增碳剂投入中频感应电炉熔炼，铁水升高到1500-1550℃之间，过热完成后，转入连续往铁水包内出铁水的保温炉，与连续往铁水包内出铁水的保温炉内储存的铁液混合，同时温度降至合适出炉的温度范围1430-1450℃；(4)铁水球化和孕育，称取计算量的球化剂、硅块、孕育剂以及铋用铁水包内冲入法进行球化和孕育，球化剂加入量为铁水质量的1.7％-1.9％，硅块加入量为铁水质量的0.4％-0.6％，孕育剂加入量为铁水质量的0.4％-0.6％，铋加入量为铁水质量的0.002％-0.01％；(5)检测，孕育处理后的铁水取样化验，并根据化验结果补充相关配料使铁水中各元素的质量百分比为：碳：3.35％-3.45％，硅：3.2％-3.4％，锰：0.20％-0.30％，铋：0.002％-0.01％，磷：0.02％-0.05％，硫0.006％-0.015％，其余为铁；(6)水平连铸拉拔：扒完渣后对铁水进行温度测试，铁水温度控制在1375-1390℃之间，然后将铁水倾倒入连铸拉拔的保温炉，倾倒完成后控制连铸拉拔的保温炉内铁液温度在1335-1350℃；根据需要补给铁水；铁水注入连铸拉拔的保温炉内之后停留3分钟，然后启动水平连铸拉拔的拉拔设备，所述拉拔设备以步长35-50mm/步并以拉-停-拉的方式进行拉拔，在拉拔过程中控制所述水冷石墨结晶器中的循环水的出水温度不高于50℃。进一步优选为：步骤(2)中称取的炉后配料中生铁、废钢、回炉料称取量按以下质量份数比称取：生铁：废钢：回炉料是65:15:20。进一步优选为：步骤(2)中所述生铁为生铁Q10。进一步优选为：步骤(4)中所述球化剂为稀土镁硅铁合金，所述球化剂的粒度大小为10-30mm，所述球化剂加入量为铁水质量的1.7％。进一步优选为：步骤(4)中所述硅块为75#硅块，所述硅块粒度大小为15-35mm，所述硅块的加入量为铁水质量的0.5％。进一步优选为：步骤(4)中所述孕育剂为钡硅铁，所述孕育剂的粒度大小为3-8mm，所述孕育剂加入量为铁水质量的0.5％。进一步优选为：步骤(6)中所述拉拔设备包括牵引机组和主控操作盘，拉拔时待所述牵引机组启动稳定，红热的型材上辊之后，根据拉出的步长显示的颜色，判定是否需要提速，然后确定所述主控操作盘上拉拔与停留的正常生产的参数。进一步优选为：步骤(6)中给连铸拉拔的保温炉补给铁水时，每次补给铁水的时间间隔控制在9-11分钟。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：通过在铁水球化处理时，在球化处理包内加入适量的纯金属铋，利用微量元素铋增加石墨球数，同时熔炼时加入硅块以及球化处理时加大孕育，通过高硅固溶强化和孕育作用，获得的石墨球圆整、细小且数量多，并且铁素体晶粒得到细化，消除了碳化物，从而可在水平连铸状态下获得比普通球墨铸铁强度高、延伸率大的性能优异的铁素体球墨铸铁型材。具体实施方式实施例1：一种铁素体球墨铸铁型材，本型材为QT500-7材质的的型材，该型材是由下列元素按照质量百分比制备而成：碳：3.4％，硅：3.3％，锰：0.27％，铋：0.01％，磷：0.05％，硫：0.012％，其余为铁。按照以上质量百分比制备而成的QT500-7材质的型材性能优异，具有强度高延伸率大的优点。实施例2一种铁素体球墨铸铁型材的制备方法，具体包括以下步骤：(1)炉前准备，将水冷石墨结晶器与连铸拉拔的保温炉组合安装完毕后，使用天然气烘烤连铸拉拔的保温炉，烘烤时间为3-5小时，生产前连铸拉拔的保温炉内的温度为500-600℃；(2)配料将生铁、废钢、回炉料以及增碳剂按下列目标值计算称取以上金属材料：碳：3.4％-3.5％，硅：2.1％-2.2％，锰：0.22％-0.32％；(3)熔炼，采用中频感应电炉熔炼，将称量好的生铁、废钢、回炉料以及增碳剂投入中频感应电炉熔炼，铁水升高到1500-1550℃之间，过热完成后，转入连续往铁水包内出铁水的保温炉，与连续往铁水包内出铁水的保温炉内储存的铁液混合，同时温度降至合适出炉的温度范围1430-1450℃；(4)铁水球化和孕育，称取计算量的球化剂、硅块、孕育剂以及铋用铁水包内冲入法进行球化和孕育，球化剂加入量为铁水质量的1.7％-1.9％，硅块加入量为铁水质量的0.4％-0.6％，孕育剂加入量为铁水质量的0.4％-0.6％，铋加入量为铁水质量的0.002％-0.01％；(5)检测，孕育处理后的铁水取样化验，并根据化验结果补充相关配料使铁水中各元素的质量百分比为：碳：3.35％-3.45％，硅：3.2％-3.4％，锰：0.20％-0.30％，铋：0.002％-0.01％，磷：0.02％-0.05％，硫0.006％-0.015％，其余为铁；(6)水平连铸拉拔：扒完渣后对铁水进行温度测试，铁水温度控制在1375-1390℃之间，然后将铁水倾倒入连铸拉拔的保温炉，倾倒完成后控制连铸拉拔的保温炉内铁液温度在1335-1350℃；根据需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁素体球墨铸铁型材，其特征在于：该型材是由下列元素按照质量百分比制备而成：碳：3.35％‑3.45％，硅：3.2％‑3.4％，锰：0.20％‑0.30％，铋：0.002％‑0.01％，磷：0.02％‑0.05％，硫0.006％‑0.015％，其余为铁。

【技术特征摘要】
1.一种铁素体球墨铸铁型材，其特征在于：该型材是由下列元素按照质量百分比制备而成：碳：3.35％-3.45％，硅：3.2％-3.4％，锰：0.20％-0.30％，铋：0.002％-0.01％，磷：0.02％-0.05％，硫0.006％-0.015％，其余为铁。2.根据权利要求1所述的高铁素体球墨铸铁型材，其特征在于：该型材是由下列元素按照质量百分比制备而成：碳：3.4％，硅：3.3％，锰：0.27％，铋：0.01％，磷：0.05％，硫：0.012％，其余为铁。3.基于权利要求1所述的铁素体球墨铸铁型材的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：(1)炉前准备，将水冷石墨结晶器与连铸拉拔的保温炉组合安装完毕后，使用天然气烘烤连铸拉拔的保温炉，烘烤时间为3-5小时，生产前连铸拉拔的保温炉内的温度为500-600℃；(2)配料，将生铁、废钢、回炉料以及增碳剂按下列目标值计算称取以上金属材料：碳：3.4％-3.5％，硅：2.1％-2.2％，锰：0.22％-0.32％；(3)熔炼，采用中频感应电炉熔炼，将称量好的生铁、废钢、回炉料以及增碳剂投入中频感应电炉熔炼，铁水升高到1500-1550℃之间，过热完成后，转入连续往铁水包内出铁水的保温炉，与连续往铁水包内出铁水的保温炉内储存的铁液混合，同时温度降至合适出炉的温度范围1430-1450℃；(4)铁水球化和孕育，称取计算量的球化剂、硅块、孕育剂以及铋用铁水包内冲入法进行球化和孕育，球化剂加入量为铁水质量的1.7％-1.9％，硅块加入量为铁水质量的0.4％-0.6％，孕育剂加入量为铁水质量的0.4％-0.6％，铋加入量为铁水质量的0.002％-0.01％；(5)检测，孕育处理后的铁水取样化验，并根据化验结果补充相关配料使铁水中各元素的质量百分比为：碳：3.35％-3.45％，硅：3.2％-3.4％，锰：0.20％-0.30％，铋：0.002％-0.01％，磷：0.02％-0.05％，硫0.00...

【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