專利名稱：生產高性能球墨鑄鐵閥門的原料組合物及其生產方法
技術領域：
本發明屬于合金鑄鐵鑄造技術領域，具體涉及一種采用球墨鑄鐵中適當加入鎳、 銅、錫元素，鑄造高性能閥門鑄件原料組合物及其生產方法。
背景技術：
高性能閥門對材質要求非常嚴格。高性能閥門一般用于化工、船舶、石油、排污等比較特殊的環境，要求閥門具有耐腐蝕、耐磨損、耐高壓、耐高溫等特殊性能。目前，國內外生產高性能閥門的生產廠家大多采用不銹鋼、合金鋼為原料來生產、 制作閥門。這樣生產的閥門價格昂貴，但機械性能一般，有的耐腐蝕，但是不耐磨；有的耐磨，但是耐腐蝕性較差。國內傳統生產工藝與國外類似，如專利申請號為2005100410 的專利公開了 “一種液堿含鎳球鐵閥門用材的加工方法”，涉及用于化工行業的合金耐強堿球鐵閥門材料的制造方法。其工藝是先將生鐵、廢鋼、回爐料加入IT中頻爐內加熱，待融化后再加入鐵合金、硅、錳、鎳，經熔煉后，再進行澆注、造型、熱處理。國內外生產高性能閥門生產工藝存在的缺點是1.生產成本高，不銹鋼的價格約 80000元/噸，合金鋼的價格約35000元/噸。是球墨鑄鐵的3 8倍。2.生產的閥門機械性能差，有的耐腐蝕，但是不耐磨；有的耐磨，但是耐腐蝕性較差。3.不是從鑄態直接得到其高性能，而是大多采用熱處理方式，費用高、存在二次污染。4.使用壽命短，更換頻繁。 即影響了正常使用，又提高了維修費用。

發明內容
為了克服現有技術領域存在的上述問題，本發明的目的在于，提供一種生產高性能球墨鑄鐵閥門的原料組合物及采用上述原料組合物生產高性能球墨鑄鐵閥門的方法。本發明提供的生產高性能球墨鑄鐵閥門的原料組合物，該原料組合物的組分及各組分的重量百分比為Q10生鐵50 60%、廢機件15 20%、廢鋼5 10%、廢鐵屑20 25 %、鎳鐵0. 5 0. 8 %、廢銅0. 3 0. 6 %、廢錫0. 2 0. 3 %、球化劑1 1. 3 %、孕育劑 1 1. 5%。上述原料組合物中，所述QlO生鐵，為磷含量< 0.04%，硫含量< 0.02%，碳含量 4%,硅含量< 1. 0%的球墨生鐵。是用鐵礦石經高爐冶煉的產品，國內產量很大，非常普遍。上述原料組合物中，所述廢機件為鑄件生產中的鑄件澆注系統，如澆道、澆冒口等或因鑄造瑕疵報廢的鑄件。但應注意鑄件牌號統一。上述原料組合物中，所述廢鋼為鋼鐵廠生產過程中不成為產品的鋼鐵廢料，如切邊、切頭等以及使用后報廢的設備、構件中的鋼鐵材料，成分為鋼的叫廢鋼。廢鋼是在生產生活工程中淘汰或者損壞的作為回收利用的廢舊鋼鐵；其含碳量一般小于2. 0%，硫、磷含量均不大于0. 05%。目前世界每年產生的廢鋼總量為3 4億噸，價格低于生鐵，有效降低鑄件生產成本。
上述原料組合物中，所述廢鐵屑是指相同牌號的鑄件在加工切削中，切削下來的廢料。屬于廢物再次利用。先將部分廢鐵屑裝入電爐底部，有效防止生鐵、廢鋼加入時對電爐內襯的沖擊。上述原料組合物中，所述鎳鐵為在煉鋼工業中作為合金元素添加劑，可提高鋼的抗彎強度和硬度，在鑄鐵中可使其結構均勻，密度提高，在此作為鑄造合金加入劑。Ni可以有效地提高球鐵的淬透性，改善耐蝕性。上述原料組合物中，所述廢銅為廢紫銅。一般采用廢電線、電纜或廢銅管等，能夠有效地促進珠光體的生成，細化其組織晶粒，改良其機械性能，保證其良好的球化效果。上述原料組合物中，所述廢錫為廢錫片或廢錫制品。能夠有效地促進珠光體的生成，細化其組織晶粒，改良其機械性能。上述原料組合物中，所述球化劑為稀土鎂合金，一般采用牌號3_8(FE2.8%、 SI41. 8%,Mg8. 12%,Ca2. 8% )或 5-8 (FE4. 6%,SI42. 8%,Mg8. 12%,Ca2. 7% )。稀土元素在鎂合金熔體中具有除氫、除氧、除硫、除鐵、除夾雜物的作用，達到除氣精煉、凈化熔體的效果。稀土能使石墨球化，稀土防止干擾元素破壞球化。研究表明，當干擾元素Pb、Bi、Sb、 Te,Ti等總量為0.05wt%時，加入0.01wt% (殘余量)的稀土，可以完全中和干擾，并可抑制變態石墨的產生。我國絕大部分的生鐵中含有鈦，有的生鐵中含鈦高達0. 2 0. 3wt%, 但稀土鎂球化劑由于能使鐵中的稀土殘留量達0. 02 0. 03wt%，故仍可保證石墨球化良好。上述原料組合物中，所述孕育劑是指硅粒，硅含量75%以上。是一種可促進石墨化，減少白口傾向，改善石墨形態和分布狀況，增加共晶團數量，細化基體組織，它在孕育處理后有良好的效果。本發明提供的高性能球墨鑄鐵閥門的生產方法，采用上述原料組合物進行生產， 包括以下步驟(1)先將備好的廢鐵屑加入電爐的底部；( 再將備好的Qio生鐵、廢鋼加入電爐中，加熱至1300°C左右；C3)向鐵水中加入鎳鐵，把鐵水繼續升溫至1600°C左右；(4) 將球化劑加入鐵水包的底部，上部覆蓋孕育劑，并加廢鐵屑覆蓋、壓實；( 將廢銅、廢錫加入到鐵水包提壩的另一側，以備鐵水沖熔；(6)將鐵水沖入澆注包中，并在沖入過程中進行二次孕育，然后進行扒渣；(7)再覆蓋一層除渣劑進行聚渣、保溫；(8)將鐵水運至澆注現場進行澆注，得到高性能鑄件。上述步驟(8)，球化后的鐵水所含化學成分的重量百分比為C3. 6-4.0%、Si 2. 5-3. 0%,Μη 0. 10-0. 4%,P ^ 0. 06%,S ^ 0. 035%,Re0. 03-0. 05%,MgO. 03-0. 06%，得到鑄態耐腐蝕、耐磨損、高延伸率的高性能球墨鑄鐵。本發明提供的球墨鑄鐵閥門的生產方法，其有益效果在于1、配方和工藝簡單，容易實現產業化；2、直接由鑄態形式得到的鑄件性能大大提高，真正屬于高性能球墨鑄鐵；3、采用普通廢鋼、廢機件、廢鐵屑，可成倍降低高性能鑄件生產的原材料成本；4、鑄件中加入鎳鐵，可以有效地提高球鐵的淬透性，改善耐蝕性；5、鑄件中加入適當的廢銅、錫，能夠有效地促進珠光體的生成，細化其組織晶粒， 改良其機械性能，保證其良好的球化效果；6、充分利用廢鐵屑，即進行了廢物利用，又無二次污染；先將部分廢鐵屑裝入電爐底部，有效防止生鐵、廢鋼加入時對電爐內襯的沖擊。7、在原來的球墨鑄鐵的工藝情況下，適當加入其特殊成分，綜合成本只有不銹鋼的八分之一，但性能優于不銹鋼。
具體實施例方式下面結合兩個實施例，對本發明提供的生產高性能球墨鑄鐵閥門的原料組合物及其生產方法，進行詳細的說明。實施例一本實施例的生產高性能球墨鑄鐵閥門的原料組合物及其生產方法，根據原料組合物的重量百分百配方稱取物料，配方如下QlO生鐵50 60%、廢機件15 20%、廢鋼5 10 %、廢鐵屑20 25 %、鎳鐵0. 5 0. 8 %、廢銅0. 3 0. 6 %、廢錫0. 2 0. 3 %、球化劑 1 1. 3%、孕育劑1 1. 5%。根據0. 5噸中頻爐規格，首先稱取QlO生鐵250公斤，廢鋼約50公斤，廢機件約 100公斤，稱廢鐵屑100公斤，鎳鐵1公斤，廢銅1. 5公斤，廢錫1公斤，3-8稀土鎂合金5. 5 公斤，75硅粒7公斤；先將95公斤廢鐵屑加入電爐底部，可以有效防止生鐵、廢鋼加入時對電爐內襯的沖擊，在陸續加入生鐵、廢機件、廢鋼進行熔煉，加熱至1300°C左右；向鐵水中加入鎳鐵，其熔點為1455°C;將廢銅、廢錫加入到鐵水包提壩的另一側，以備鐵水沖熔；把鐵水繼續升溫至1600°C左右；將球化劑加入鐵水包的底部，上部覆蓋孕育劑，并加廢鐵屑5公斤覆蓋、壓實；將鐵水沖入澆注包中，并在沖入過程中進行二次孕育，然后進行扒渣，再覆蓋一層除渣劑進行聚渣、保溫，將鐵水運至澆注現場進行澆注。實施例二本實施例的生產高性能球墨鑄鐵閥門的原料組合物及其生產方法，根據原料組合物的重量百分百配方稱取物料，配方如下QlO生鐵50 60%、廢機件15 20%、廢鋼5 10 %、廢鐵屑20 25%、鎳鐵0. 5 0. 8 %、廢銅0. 3 0. 6 %、廢錫0. 2 0. 3%、球化劑 1 1. 3%、孕育劑1 1. 5%。根據0. 5噸中頻爐規格，首先稱取QlO生鐵300公斤，廢鋼約40公斤，廢機件約80 公斤，稱廢鐵屑80公斤，鎳鐵1公斤，廢銅1. 5公斤，廢錫1公斤，5-8稀土鎂合金5公斤，75 硅粒7公斤；先將75公斤廢鐵屑加入電爐底部，可以有效防止生鐵、廢鋼加入時對電爐內襯的沖擊；在陸續加入生鐵、廢機件、廢鋼進行熔煉，加熱至1300°C左右；向鐵水中加入鎳鐵， 其熔點為1455°C ；將廢銅、廢錫加入到鐵水包提壩的另一側，以備鐵水沖熔；把鐵水繼續升溫至1600°C左右；將球化劑加入鐵水包的底部，上部覆蓋孕育劑，并加廢鐵屑覆蓋、壓實； 將鐵水沖入澆注包中，并在沖入過程中進行二次孕育，然后進行扒渣，再覆蓋一層除渣劑進行聚渣、保溫，將鐵水運至澆注現場進行澆注。
權利要求
1.一種生產高性能球墨鑄鐵閥門的原料組合物，其特征在于該原料組合物的組分及各組分的重量百分比為Q10生鐵50 60%、廢機件15 20%、廢鋼5 10%、廢鐵屑 20 25%、鎳鐵0. 5 0. 8%、廢銅0. 3 0. 6%、廢錫0. 2 0. 3%、球化劑1 1. 3%、孕育劑1 1. 5%。
2.一種采用權利要求1所述原料組合物，生產高性能球墨鑄鐵閥門的生產方法，其特征在于包括以下步驟(1)先將備好的廢鐵屑加入電爐的底部；( 再將備好的QlO生鐵、 廢鋼加入電爐中，加熱至1300°C左右；C3)向鐵水中加入鎳鐵，把鐵水繼續升溫至1600°C左右；(4)將球化劑加入鐵水包的底部，上部覆蓋孕育劑，并加廢鐵屑覆蓋、壓實；( 將廢銅、 廢錫加入到鐵水包提壩的另一側，以備鐵水沖熔；(6)將鐵水沖入澆注包中，并在沖入過程中進行二次孕育，然后進行扒渣；(7)再覆蓋一層除渣劑進行聚渣、保溫；(8)將鐵水運至澆注現場進行澆注，得到高性能鑄件。
全文摘要
本發明公開了一種生產高性能球墨鑄鐵閥門的原料組合物及其生產方法，該原料組合物的組分及各組分的重量百分比為Q10生鐵50～60％、廢機件15～20％、廢鋼5～10％、廢鐵屑20～25％、鎳鐵0.5～0.8％、廢銅0.3～0.6％、廢錫0.2～0.3％、球化劑1～1.3％、孕育劑1～1.5％。采用改組合物生產高性能球墨鑄鐵閥門，配方和工藝簡單，容易實現產業化；直接由鑄態形式得到的鑄件性能大大提高，真正屬于高性能球墨鑄鐵；采用普通廢鋼、廢機件、廢鐵屑，可成倍降低高性能鑄件生產的原材料成本。
文檔編號C22C37/04GK102337448SQ201110342279
公開日2012年2月1日 申請日期2011年10月25日 優先權日2011年10月25日
發明者代云崗, 常云青, 常玉林, 李云坤, 翟召武 申請人:青島和德隆機械有限公司