本发明专利技术涉及一种超高蠕化率蠕墨铸铁的熔炼工艺及应用，本发明专利技术通过引入Ti元素和精准控制Mg含量可实现超过蠕化率95％，并配合使用堤坝冲入法，制备得到的产品可以降低热裂概率，提升产品使用寿命，提高制动安全性；同时降低热变形，避免制动抖动和尖叫，提高制动舒适性；操作简便，工艺成本低，可实现快速控制。可实现快速控制。可实现快速控制。
【技术实现步骤摘要】
一种超高蠕化率蠕墨铸铁的熔炼工艺及应用
[0001]本专利技术属于蠕墨铸铁铸造
，尤其涉及一种超高蠕化率蠕墨铸铁的熔炼工艺及应用。
技术介绍
[0002]目前，商用车制动盘采用灰铸铁材质，由于该类制动盘服役环境恶劣，易在使用过程中产生裂纹，造成制动盘报废，同时极大影响了制动安全性。灰铸铁为线形石墨(主要为A型)，该类石墨虽导热性能良好，但石墨尖端对材料具有很强的割裂作用，导致材料强度较低，同时石墨尖端亦为微裂纹的天然形核点，易在热疲劳状态下形成裂纹并持续扩展。
[0003]蠕墨铸铁，石墨呈现蠕虫状，是介于灰铸铁和球墨铸铁的中间材质，其兼顾了高导热性和高强度的综合性能，同时蠕状石墨因尖端明显钝化，所以可有效避免裂应力集中而导致的裂纹形核，目前，蠕铁制动盘多用于机车，蠕铁的工艺制备稳定性较难控制，对工艺设计提出较大难度。
[0004]现有蠕铁工艺，采用“喂丝工艺”进行蠕化处理，处理设备昂贵，处理工艺较为复杂，化学成分中鲜有精准利用Ti(球化干扰元素)与Mg的作用实现超高蠕化率，普遍蠕化率偏低，多在60％
‑
80％。
技术实现思路
[0005]根据以上现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种超高蠕化率蠕墨铸铁的熔炼工艺及应用。本专利技术的设计符合Ru350牌号材质，因珠光体含呈片层状结构，存在大量晶界，对阻碍裂纹扩展具有非常积极作用，因此通过加入硅铁孕育剂及Mn、Cu、Mo等促珠光体元素，设计珠光体含量＞80％，蠕化率＞80％。
[0006]为实现以上目的，所采用的技术方案是：
[0007]本专利技术的目的之一在于提供一种超高蠕化率蠕墨铸铁的熔炼工艺，包括以下步骤：
[0008](1)将45
‑
60份的Q12生铁、20
‑
25份的球铁回炉铁、20
‑
30份的废钢，依次加入中频感应电炉中熔化，1300
‑
1400℃内熔化生铁及回炉铁，并加入0.38
‑
1.15份低硫增碳剂和0.38
‑
0.77份碳化硅，升温至1400
‑
1480℃后熔化废钢。
[0009](2)熔化完成后，升温至1500℃以上后扒渣，根据原子发射光谱仪测试(采用电弧火花将样品内的各元素气化，同时激发出各元素的特征光谱，进行分析测试)的结果补充增碳剂、铬铁、锰铁、硅铁、钼铁、钛铁、铜、锡等合金以及脱硫剂，使得满足如下成分要求：
[0010]C:3.8
‑
3.95 Si：1.75
‑
1.85 Mn：0.7
‑
0.9 Cr：0.15
‑
0.2 P:＜0.06
[0011]S:≤0.025 Mo：0.1
‑
0.15 Cu：0.4
‑
0.5 Sn：0.04
‑
0.06 Ti：0.04
‑
0.1。
[0012](3)原铁水成分合格后，铁水静置5min后扒渣出炉，出炉温度控制在1530
‑
1550℃。
[0013](4)铁水倒入堤坝包内，采用堤坝冲入法，坝内合金从下到上依次为：稀土镁蠕化剂、硅铁孕育剂、球铁屑，捣实。
[0014]采用球铁屑的目的在于避免铁水直接冲刷到下面的孕育剂和蠕化剂，球铁屑厚度应该根据出铁温度高低进行调整，为铁水重量的0.6％
‑
0.7％，能保证出铁量达到计划数量的三分之二以上时再开始球化反应。
[0015]每包的出铁重量为450kg，误差
±
5％。铁水必须冲在堤坝外侧，不能直接冲蠕化剂，反应时间应控制在出完铁后1
‑
2分钟。蠕化反应时间内需反复扒渣3
‑
5次。
[0016]蠕化剂加入量为铁水重量的0.4
‑
0.45％，蠕化剂粒度为5
‑
20mm，孕育剂加入量为铁水重量的0.4％
‑
0.5％。
[0017]蠕化和孕育后的铁水需满足如下成分要求：
[0018]C:3.8
‑
3.95 Si：2.2
‑
2.3 Mn：0.7
‑
0.9 Cr：0.15
‑
0.2 P:＜0.06
[0019]S:≤0.025 Mo：0.1
‑
0.15 Cu：0.4
‑
0.5 Sn：0.04
‑
0.06 Ti：0.04
‑
0.1
[0020]蠕化后残余Mg：0.010
‑
0.018。
[0021](5)蠕化反应完成后进行浇注，浇注温度控制在1360
‑
1460℃，并在6min内完成浇注，防止孕育及蠕化衰退。
[0022]本专利技术的目的之二在于提供一种上述超高蠕化率蠕墨铸铁的熔炼工艺在汽车制动盘领域的应用。
[0023]灰铸铁因含一定量的S、O，尤其是S元素，具有六方晶胞结构的石墨会在棱面附着S元素，因而会沿着棱面择优生长，最终生长成为线形石墨，本专利技术通过引入含有Mg和稀土元素的(蠕化剂)来中和掉铁水中的S和O，以此来抑制石墨在棱面上的择优生长，进而石墨生长为球状或者次于球状石墨的蠕虫状。引入球化剂后，石墨很容易生长成为过多的球状而导致蠕化率低，球化干扰元素在合理添加范围内具有抑制石墨长成球状的作用，因此引入球化干扰元素Ti等可有效减少球状石墨数量。Mg是直接消耗S和O的元素，加入球化剂后铁水残余Mg量过高会产生球状石墨(一般残余Mg量＞0.02％)，过低为线状石墨(一般＜0.01％)，因此要精准控制残余Mg量。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0025]本专利技术通过引入Ti元素和精准控制Mg含量(Mg是由蠕化剂引入的，通过控制原铁水的含S量和蠕化剂加入量可实现精准控制铁水残余Mg量)可实现超过蠕化率95％，而同牌号产品多为60％
‑
80％。
[0026]制备得到的产品可以降低热裂概率，提升产品使用寿命，提高制动安全性；同时降低热变形，避免制动抖动和尖叫，提高制动舒适性；操作简便，工艺成本低，可实现快速控制。
附图说明
[0027]图1为堤坝冲入法示意图；图2为实施例1蠕墨铸铁的石墨形态与基体组织的金相图；图3为实施例2蠕墨铸铁的石墨形态与基体组织的金相图。
具体实施方式
[0028]以下结合实例对本专利技术进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0029](1)将45
‑
60份的Q12生铁、20
‑
25份的球铁回炉铁、20
‑
30份的废钢，依次加入中频
感应电炉中熔化，1300
‑
1400℃内熔化生铁及回炉铁，并加入0.38
‑
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超高蠕化率蠕墨铸铁的熔炼工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将45
‑
60份的Q12生铁、20
‑
25份的球铁回炉铁、20
‑
30份的废钢，依次加入中频感应电炉中熔化，1300
‑
1400℃内熔化生铁及回炉铁，并加入0.38
‑
1.15份低硫增碳剂和0.38
‑
0.77份碳化硅，升温至1400
‑
1480℃后熔化废钢；(2)熔化完成后，升温至1500℃以上后扒渣，根据光谱测试结果补充增碳剂、铬铁、锰铁、硅铁、钼铁、钛铁、铜、锡等合金以及脱硫剂，使得满足如下成分要求：C:3.8
‑
3.95Si：1.75
‑
1.85Mn：0.7
‑
0.9Cr：0.15
‑
0.2P:＜0.06S:≤0.025Mo：0.1
‑
0.15Cu：0.4
‑
0.5Sn：0.04
‑
0.06Ti：0.04
‑
0.1；(3)原铁水成分合格后，铁水静置5min后扒渣出炉，出炉温度控制在1530
‑
1550℃；(4)铁水倒入堤坝包内，采用堤坝冲入法，坝内合金从下到上依次为：稀土镁蠕化剂、硅铁孕育剂、球铁屑，捣实；蠕化和孕育后的铁水需满足如下成分要求：C:3.8
‑
3.95Si：2.2
‑
2.3Mn：0.7
‑
0.9Cr：0.15
...
【专利技术属性】
技术研发人员：高超，张福刚，肖云龙，张玉山，
申请(专利权)人：烟台宏田汽车零部件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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