專利名稱：一種球墨鑄鐵制備方法
技術領域：
本發明涉及鑄鐵冶煉技術領域，尤其涉及一種球墨鑄鐵制備方法。
背景技術：
球墨鑄鐵是通過球化和孕育處理得到球狀石墨，其有效地提高了鑄鐵的機械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強度。球墨鑄鐵是20世紀五十年代發展起來的一種高強度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復雜，強度、韌性、耐磨性要求較高的零件。大斷面球磨鑄鐵是指模板厚度大于100毫米的球墨鑄件所用的球磨鑄鐵，其主要應用于一些高沖擊力、高工作強度的機器模具鑄件中，例如注塑機鑄件。現有的大斷面球磨鑄鐵由于斷面過厚，冷卻速度緩慢，使得鑄件中心出現石墨畸變、球墨數減小造成鑄件性能下降，嚴重時，甚至會造成鑄件報廢。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述不足，提出一種球墨鑄鐵制備方法。本發明解決其技術問題采用的技術方案是提出一種球墨鑄鐵制備方法，其包括原料熔煉步驟、球化處理和第一次孕育處理步驟、第二次孕育處理步驟以及第三次孕育處理步驟；所述原料熔煉步驟中原料為焦炭、石灰石、新生鐵、回爐鐵、廢鋼以及鐵合金，焦炭、石灰石、新生鐵、回爐鐵、廢鋼、鐵合金的重量比為1 0.3 (6.0-6.25) (1.8-2.2) 1.7 (0.04-0. 015)，將原料投入沖天爐后先預熱20分鐘后開始鼓風熔煉，熔煉鐵水溫度為 1450 0C M 1500 0C ；所述球化處理和第一次孕育處理步驟為在球化包一側加入總質量為出爐鐵液質量的1.9% -2.0%的第一球化劑和第二球化劑，其中第一球化劑占所有球化劑質量的 40%，第二球化劑占所有球化劑質量的60%，第一球化劑在下，第二球化劑在上并在第二球化劑上還覆蓋質量相當于出爐鐵液質量的0. 25%-0. 35%、粒度為15-30毫米的孕育劑；將第一球化劑、第二球化劑和孕育劑搗實后蓋上珍珠巖并壓上壓鐵；出爐鐵液進入球化包后， 第一球化劑和第二球化劑對其球化處理，孕育劑對其第一次孕育處理；所述第二次孕育處理步驟為當鐵水包中鐵液高度出至鐵水包2/3時，在出鐵槽中均勻撒入質量相當于出爐鐵液質量的0. 3% -0. 5%，粒度為15-30毫米的孕育劑，鐵液進入出鐵槽后，孕育劑對其第二次孕育處理；所述第三次孕育處理步驟為鐵液澆注時，隨鐵液再次加入質量相當于鐵液質量的0. -0. 15%，粒度為0. 3-1毫米的孕育劑以對其第三次孕育處理。進一步地，上述第二次孕育處理步驟與第三次孕育處理步驟之間還包括扒渣處理步驟，所述扒渣處理步驟為在鐵液中添加集渣劑，利用扒渣耙撈出浮渣。
進一步地，所述原料熔煉步驟中還包括檢測調整步驟，檢測并調整鐵水中碳元素和硅元素含量使得碳的質量百分比在3. 75% -3. 90%以內，硅的質量百分比在 1. 0% -1. 2% 以內。進一步地，所述球化處理和第一次孕育處理步驟中，所述第一球化劑和所述第二球化劑的總質量為出爐鐵液質量的2%，所述孕育劑質量為出爐鐵液質量的0. 3%。進一步地，所述第二次孕育處理步驟中，所述孕育劑質量為出爐鐵液質量的 0. 45%。進一步地，所述第三次孕育處理步驟中，所述孕育劑質量為出爐鐵液質量的 0. 15%。進一步地，所述第一球化劑的質量百分比為Y:2% -7%，Mg:7% -9%, Si 37 % -44 %, Ca 1 % -3 %, Sb 0. 3% -0.4%, Mn 0. 1 % -0. 4 %, Al 0. 1 % -0. 5 %, Ti 0. 1 % -0. 5%，余量為Fe以及不可避免的微量元素；所述第二球化劑的質量百分比為 Re 2 % -4 %, Mg =Mg 7 % -9 %, Si 37 % -44 %, Ca 1 % -3 %, Mn 0. 1 % -0. 4 %, Al 0. 1% -0. 5%, Ti 0. 1% -0. 5%，余量為Fe以及不可避免的微量元素。進一步地，所述孕育劑的質量百分比為Si 72% -76%, Ca 0. 1 % -1. 0%, Al
0.1% -0. 5%，余量為Fe以及不可避免的微量元素。進一步地，所述集渣劑的質量百分比為=SiO2 74 % -74. 5 %, Al2O3 12. 7 % -13. 1 %, Fe2O3 0. 8 % -1. 2 %, Ca 0. 7 % -0. 9 %, Mg 0. 08 % -0. 12 %, K2O
4. 3% -4. 7%, Na2O 3. 0% -3. 4%，余量為Fe以及不可避免的雜質。本發明球墨鑄鐵制備方法生產成本低、生產周期短，無需熱處理。生產的球墨鑄鐵質量穩定、韌性高，特別適合高沖擊力、高強度機器模具的鑄件。
具體實施例方式本發明所要制得的球墨鑄鐵的重量百分比為C 3. 75 % -3. 90 %, Si
1.8% -2. 3%, Mn 0. 1% -0. 2%, P 0. 04% -0. 05%, S < 0. 015%, Re 0. 02% -0. 026%,
Mg 0. 04% -0. 06%，余量為Fe以及不可避免的微量元素。上述球墨鑄鐵制備方法包括原料熔煉步驟、球化處理步驟以及孕育處理步驟。(1)原料熔煉本發明球墨鑄鐵中各元素取自焦炭、石灰石、新生鐵、回爐鐵、廢鋼以及鐵合金，各原料的質量比為1 0. 3 (6.0-6.25) (1.8-2.2) 1. 7 (0.04-0.015)。稱取原料后，將上述原料投入沖天爐中，沖天爐先預熱20分鐘后開始鼓風熔煉，熔煉鐵水溫度為 14500C -1500°C。原料熔煉成液態后，需取部分鐵水檢測C和Si的含量，應保證C的質量百分比在3. 75% -3. 90%以內，Si的質量百分比在1.0% -1.2%以內。主要檢測C和Si含量是因為在后續處理過程中，鐵液還將添加其他添加劑而導致鐵液微量元素含量的變化。各原料的成分以及粒度要求如下焦炭的成分為S:0. 1 % -0.4%，灰份 1% -10%，水份-5%，揮發物0. 1%-1. 5%，余量為固定碳；焦炭底焦粒度為120-200 毫米，層焦粒度為70-150毫米。石灰石的成分為=SiO2 0. 1% -1. 6%, MgO 0. 1% -2. 5%, 余量為CaO ；石灰石粒度為20-80毫米。新生鐵是指含碳量大于2 %的鐵碳合金，其通過將鐵礦石經高爐冶煉而成，其中工業用新生鐵的碳含量一般在2. 5% -4. 5%之間，并且還含有Mn、Si、P、S等元素。廢鋼是指碳素鋼，其主要成分為=C 0. 1% -0.3%, Mn 0. 1% -0.3%, P 0. 01% -0. 03%，余量為Fe以及不可避免的微量元素。回爐鐵是指在冶煉本發明大斷面球墨鑄鐵后產生的廢鑄件，利用回爐鐵作為再次冶煉球墨鑄鐵的原料能節約成本，達到循環利用的效果，回爐鐵的成分為:C 3. 60% -3. 80%,Si :2· 0% -2. 5%,Mn :0· 01% -0. 2%, P 0.01% -0. 05%, S 0.01% -0.03%，余量為Fe以及不可避免的微量元素。鐵合金粒度為20-80毫米且需保持干燥。原料熔煉過程中采用的沖天爐的主要技術參數為熔化率10T/h，鐵水溫度 1450°C-1500°C，焦鐵比1 (7-9)，風口比3 %-5 %，底焦高度2000毫米，平均爐膛內徑1175毫米，有效高度7500毫米，排距900毫米，前爐內徑1700毫米，前爐容量12 噸，加料平臺高度9000毫米，理論送風量120m7min。各原料利用工業控制計算機作為控制核心，自動稱量和自動加料，并在加料完成后自動記錄配料數據。工業控制計算機中可預存多種配料單，該些配料單還可通過上位機隨時修改。(2)球化處理和第一次孕育處理在球化包一側加入總質量為出爐鐵液質量的1. 9% -2. 0%，優選為出爐鐵液質量的2%的第一球化劑和第二球化劑，其中第一球化劑占所有球化劑質量的40%，第二球化劑占所有球化劑質量的60%，第一球化劑在下，第二球化劑在上并在第二球化劑上還覆蓋質量相當于出爐鐵液質量的0. 25% -0. 35%，優選為出爐鐵液質量的0. 3%、粒度為15-30 毫米的孕育劑。將第一球化劑、第二球化劑和孕育劑搗實后蓋上珍珠巖并壓上壓鐵。出爐鐵液進入球化包后，第一球化劑和第二球化劑對其球化處理，孕育劑對其第一次孕育處理。(3)第二次孕育處理當鐵水包中鐵液高度出至鐵水包2/3時，在出鐵槽中均勻撒入質量相當于出爐鐵液質量的0. 3% -0. 5%，優選為出爐鐵液質量的0. 45%、粒度為15-30毫米的孕育劑，鐵液進入出鐵槽后，孕育劑對其第二次孕育處理；(4)第三次孕育處理鐵液澆注時，隨鐵液再次加入質量相當于鐵液質量的0. 1%-0. 15%，優選為出爐鐵液質量的0. 15%、粒度為0. 3-1毫米的孕育劑以對其第三次孕育處理；澆注后即得到本發明大斷面球面鑄鐵。在上述(2)、(3)、(4)步驟中，第一球化劑、第二球化劑和孕育劑應注意防止潮濕， 優選地，在加入第一球化劑、第二球化劑和孕育劑之前還需將其在30(TC -50(TC的溫度下
jys T O在上述⑵、(3)、(4)步驟中，孕育劑成分為Si:72%-76%，Ca :0. -1.0%， Al :0. -0.5%，余量為Fe以及不可避免的微量元素。第一球化劑的組成成分為Y 2% -7%,Mg 7% -9%, Si 37% -44%, Ca 1% -3%, Sb 0. 3% -0. 4%,Mn 0. 1% -0. 4%, Al 0. -0.5%，Ti 0. -0.5%，余量為Fe以及不可避免的微量元素。第二球化劑的組成成分為:Re 2% -4%,Mg =Mg 7% -9%, Si 37% -44%, Ca 1% -3%,Mn 0. 1% -0. 4%, Al 0. 1% -0.5%, Ti 0. 1% -0.5%，余量為Fe以及不可避免的微量元素。為使得本發明得到的球墨鑄鐵的雜質減小，良率提高，本發明在第二次孕育處理后還包括扒渣處理的步驟。通過在鐵水中添加集渣劑使得鐵水的爐渣聚集成大塊狀而后利用扒渣耙將塊狀爐渣撈出。集渣劑的成分為=SiO2 74% -74. 5%, Al2O3 12. 7% -13. 1%, Fe2O3 0. 8 % -1. 2 %, Ca 0. 7 % -0. 9 %, Mg 0. 08 % -0. 12 %，K2O 4. 3 % -4. 7 %, Na2O 3. 0% -3. 4%，余量為Fe以及不可避免的雜質。在原料重量比范圍內配置七份爐料后利用上述制備方法，測試得到的球墨鑄鐵的各元素組分和球墨鑄鐵的機械性能以及金相。七份爐料的配比單如表一所示表一
權利要求
1.一種球墨鑄鐵制備方法，其特征在于，包括原料熔煉步驟、球化處理和第一次孕育處理步驟、第二次孕育處理步驟以及第三次孕育處理步驟；所述原料熔煉步驟中原料為焦炭、石灰石、新生鐵、回爐鐵、廢鋼以及鐵合金，焦炭、石灰石、新生鐵、回爐鐵、廢鋼、鐵合金的重量比為1 0.3 (6.0-6.25) (1.8-2.2) 1. 7 (0. 04-0. 015)，將原料投入沖天爐后先預熱20分鐘后開始鼓風熔煉，熔煉鐵水溫度為1450° 至 1500° ；所述球化處理和第一次孕育處理步驟為在球化包一側加入總質量為出爐鐵液質量的 1.9% -2.0%的第一球化劑和第二球化劑，其中第一球化劑占所有球化劑質量的40%，第二球化劑占所有球化劑質量的60 %，第一球化劑在下，第二球化劑在上并在第二球化劑上還覆蓋質量相當于出爐鐵液質量的0. 25% -0. 35%、粒度為15-30毫米的孕育劑；出爐鐵液進入球化包后，第一球化劑和第二球化劑對其球化處理，孕育劑對其第一次孕育處理；所述第二次孕育處理步驟為當鐵水包中鐵液高度出至鐵水包2/3時，在出鐵槽中均勻撒入質量相當于出爐鐵液質量的0. 3% -0. 5%，優選為出爐鐵液質量的0. 45%、粒度為 15-30毫米的孕育劑，鐵液進入出鐵槽后，孕育劑對其第二次孕育處理；所述第三次孕育處理步驟為鐵液澆注時，隨鐵液再次加入質量相當于鐵液質量的 0. 1% -0. 15%，優選為出爐鐵液質量的0. 15%、粒度為0. 3-1毫米的孕育劑以對其第三次孕育處理。
2.根據權利要求1所述的球墨鑄鐵制備方法，其特征在于，所述第二次孕育處理步驟與所述第三次孕育處理步驟之間還包括扒渣處理步驟，所述扒渣處理步驟為在鐵液中添加集渣劑，利用扒渣耙撈出浮渣。
3.根據權利要求1所述的球墨鑄鐵制備方法，其特征在于，所述原料熔煉步驟中還包括檢測調整步驟，檢測并調整鐵水中碳元素和硅元素含量使得碳的質量百分比在 3. 75% -3. 90%以內，硅的質量百分比在1.0% -1.2%以內。
4.根據權利要求1所述的球墨鑄鐵制備方法，其特征在于，所述球化處理和第一次孕育處理步驟中，所述第一球化劑和所述第二球化劑的總質量為出爐鐵液質量的2%，所述孕育劑質量為出爐鐵液質量的0. 3%。
5.根據權利要求1所述的球墨鑄鐵制備方法，其特征在于，所述第二次孕育處理步驟中，所述孕育劑質量為出爐鐵液質量的0. 45 %。
6.根據權利要求1所述的球墨鑄鐵制備方法，其特征在于，所述第三次孕育處理步驟中，所述孕育劑質量為出爐鐵液質量的0. 15%。
7.根據權利要求1所述的球墨鑄鐵制備方法，其特征在于，所述第一球化劑的質量百分比為Y -7%，Mg -9%，Si 37 % -44 %, Ca 1 % -3 %, Sb 0. 3% -0. 4%, Mn 0. 1% -0.4%, Al 0. 1% -0.5%，Ti 0. 1% -0. 5%，余量為 Fe 以及不可避免的微量元素；所述第二球化劑的質量百分比為=Re 2% -4%, Mg =Mg -J% -9%, Si 37% -44%, Ca 1% -3%, Mn 0. 1% -0.4%, Al 0. 1% -0.5%，Ti 0. 1% -0. 5%，余量為 Fe 以及不可避免的微量元素。
8.根據權利要求1所述的球墨鑄鐵制備方法，其特征在于，所述孕育劑的質量百分比為Si 72% -76%,Ca 0. 1% -1. 0%,A1 0. 1% -0. 5%，余量為Fe以及不可避免的微量元素。
9.根據權利要求2所述的球墨鑄鐵制備方法，其特征在于，所述集渣劑的質量百分比為Si02 74% -74. 5%, Al2O3 12. 7% -13. 1 %, Fe2O3 0. 8% -1. 2%, Ca 0. 7% -0. 9%,Mg 0. 08% -0. 12%, K2O 4. 3% -4. 7%, Na2O 3. 0% -3. 4%，余量為 Fe 以及不可避免的雜質。
全文摘要
本發明公開一種球墨鑄鐵制備方法，屬于冶金制造技術領域，其解決了現有技術中球墨鑄鐵制備流程周期長、制備得到的球墨鑄鐵機械性能不能滿足要求的缺點。本發明球墨鑄鐵制備方法包括原料熔煉步驟、球化處理和第一次孕育處理步驟、第二次孕育處理步驟以及第三次孕育處理步驟。本發明球墨鑄鐵制備方法生產成本低、生產周期短，無需熱處理。生產的球墨鑄鐵質量穩定、韌性高，特別適合高沖擊力、高強度機器模具的鑄件。
文檔編號C22C33/10GK102383027SQ201110329130
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月20日 優先權日2011年10月20日
發明者俞光杰, 劉銳, 李建國 申請人:寧波康發鑄造有限公司