專利名稱：一種耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵、生產(chǎn)方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄態(tài)球鐵、生產(chǎn)方法及其應(yīng)用，尤其涉及一種耐低溫高韌性鑄態(tài) 球鐵、生產(chǎn)方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
球墨鑄鐵是一種高強(qiáng)度鑄鐵材料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，如較高的抗拉強(qiáng)度和屈 服強(qiáng)度，較高的伸長(zhǎng)率和一定的沖擊韌性。在常溫工作條件下，球墨鑄鐵可以代替鑄鋼來鑄 造復(fù)雜零件，生產(chǎn)成本低廉，具有廣泛的用途，目前我國(guó)球墨鑄鐵的年產(chǎn)量可達(dá)1000多萬 噸(2009年我國(guó)鑄件總產(chǎn)量3560萬噸居世界第一，有資料表明2006年我國(guó)球鐵產(chǎn)量已達(dá) 600多萬噸)。但是，一般的球墨鑄鐵在低溫使用時(shí)，其韌性急劇下降，使球墨鑄鐵轉(zhuǎn)變?yōu)榇?性材料，無法抵抗各種使用環(huán)境所產(chǎn)生的沖擊，可能造成零件的突然脆斷，從而引發(fā)重大的 人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。人們對(duì)現(xiàn)有球墨鑄鐵的配料、熔煉工藝、球化處理和孕育處理進(jìn)行改 進(jìn)，得到低溫高韌性球墨鑄鐵，低溫高韌性球墨鑄鐵主要用于寒冷地區(qū)的重要設(shè)備的部件， 如風(fēng)電的變速箱、輪轂、底座、軸承、主框架等構(gòu)件，鐵路及地鐵配件，機(jī)車及車輛配件，石油 及石化配件等?，F(xiàn)有的低溫高韌性球墨鑄鐵的化學(xué)成分是C 3. 7 4.0%、Si 2.1 2.4%、 Mn 彡 0. 3%,P 彡 0. 06%,S ^ 0. 03%,MgsftgO. 030 0. 05%,Σ Rems ( Σ Re殘留是稀土殘 留總量)0. 02 0. 040%，余量為狗。其生產(chǎn)方法為1、包底一側(cè)提壩式反應(yīng)室；2、單層裝 包，球化劑頂面加裝鐵屑和孕育劑，或有加一塊球鐵蓋板；3、先出2/3鐵水，待球化反應(yīng)完 成后出剩余鐵水；4、加粉狀脫硫劑；5、石墨化熱處理。采用該生產(chǎn)方法時(shí)的鐵水包裝包后 的示意圖如圖1所示。圖1所示為傳統(tǒng)的設(shè)置在鐵水包底部一側(cè)的提壩式半月形底窩，所 述提壩式半月形底窩2內(nèi)分層裝有球化劑3、鐵屑4和孕育劑5。目前的生產(chǎn)工藝存在以下 缺陷1、反應(yīng)室位于包底一側(cè)，反應(yīng)中對(duì)鐵水的攪拌不均勻，影響鐵水對(duì)球化劑的吸收 及孕育劑在鐵水中的均勻性；2、球化劑單層裝包處理中球化劑反應(yīng)劇烈易導(dǎo)致球化不良；3、先出2/3鐵水，待球化反應(yīng)完成后出剩余鐵水，后出的鐵水靠“稀釋”前面已經(jīng) 球化處理鐵水中的球化劑來球化，顯然會(huì)降低球化率；4、加入粉狀脫硫劑，在鐵水沖擊和高溫作用下大量飛揚(yáng)嚴(yán)重污染環(huán)境并且脫硫效 果不佳，導(dǎo)致多加脫硫劑或球化劑；5、達(dá)不到要求的低溫沖擊韌性指標(biāo)，要進(jìn)行提高韌性的熱處理，導(dǎo)致成本增加，勞 動(dòng)生產(chǎn)率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵，以解決現(xiàn)有低溫高韌性 球墨鑄鐵存在的球化不良、脫硫效果不佳、球化劑和脫硫劑用量大、要進(jìn)行提高韌性的熱處理等上述多項(xiàng)缺陷。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供的耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵，按重量百分比計(jì)， 其化學(xué)成分為c 3. 4 3. 6%,Si 2. 0 2. 3%,Mn 彡 0. 2%,P 彡 0. 02%,S 彡 0. 01%,Mg ms0. 035 0. 05%,Σ ReslgO. 015 0. 025%, Sr 0. 05 0. 1%, Ni 0. 15 0. 25%, Ti 0. 10 0. 15%，余量為 Fe。根據(jù)上述耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其中，按重量百分比計(jì)， 所述耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的化學(xué)成分為C 3.6%, Si 2. 06%, MnO. 18%, P 0. 02%, S
0.01%,MgsftgO. 048%, Σ ReslgO. 021%, Sr 0. 08%,Ni 0. 23%, Ti 0. 13%，余量為 Fe。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供所述耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的生產(chǎn)方法，包括如下 步驟(1)在鐵水包底部中心設(shè)置圓柱形底窩反應(yīng)室，用于分層預(yù)裝球化劑、孕育劑和緩 沖劑進(jìn)行球化處理；(2)分層裝包，球化劑層間加裝緩沖劑和裝孕育劑將球化劑分成等量的2 5份，分層裝進(jìn)底窩反應(yīng)室，每一層裝一份球化劑，每一 層球化劑上面加裝層分量的稻草灰和/或珍珠巖做緩沖劑，以及加裝層分量的75%硅鐵和 層分量的含硅、鈣、鋇的復(fù)合孕育劑，球化劑的加入量為鐵水重量的1. 2 2. 0%，緩沖劑的 總加入量為鐵水重量的0. 5 1. 5%，75%硅鐵的總加入量為鐵水重量的0. 6 1. 0%，孕 育劑的總加入量為鐵水重量的1. 0 1. 5%，所述球化劑裝包的層數(shù)為2 5層；(3)加球鐵蓋板在球化劑、緩沖劑、孕育劑裝入底窩反應(yīng)室后，在其上裝入占鐵水重量0.5
1.0%的鐵屑，再在鐵屑的上面加裝一塊比底窩直徑大50mm、厚IOmm 15mm的球鐵蓋板，并 用少量加裝的鐵屑調(diào)整使球鐵蓋板比底窩頂沿高5 IOmm的間隙以便鐵水滲入；(4)加鍶鎳鈦中間合金在鐵水包內(nèi)球鐵蓋板的上面居中堆放加裝鍶鎳鈦中間合金，所述鍶鎳鈦中間合金 的加入量為鐵水重量的0. 1 0. 3% ；(5)加柱塊狀脫硫劑將作為脫硫劑的蘇打粉(Na2CO3)用壓實(shí)制成柱塊狀，加裝到步驟⑷的鍶鎳鈦中 間合金層上面，所述脫硫劑的加入量為鐵水重量的0. 3 1. 0% ；(6) 一次性出鐵水采用向鐵水包內(nèi)一次性出夠全部鐵水；(7)球化反應(yīng)結(jié)束，進(jìn)行澆注，得到耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵。根據(jù)上述耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的生產(chǎn)方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其中，所述生 產(chǎn)方法還包括對(duì)壁厚> 50mm的鑄態(tài)球鐵進(jìn)行二次孕育，用粒度1 2mm的鍶、鈣、鋇復(fù)合孕 育劑，加進(jìn)抬包中或隨流孕育，所述孕育劑用量為鐵水重量的0. 05 0. 1%。根據(jù)上述耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的生產(chǎn)方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其中，步驟(1) 中的鐵水包的平均直徑與高度的比例為1 1.5 1 1.8，其中容量為0.5噸的鐵水包高 度為1020 1220mm，容量為1噸的鐵水包高度為1080 1300mm。根據(jù)上述耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的生產(chǎn)方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其中，步驟(1) 中的底窩采用耐火材料，所述耐火材料包括外層為粘土耐火磚，內(nèi)層為耐火敷料，所述耐火敷料用粘土 10 15%、紅煤粉20 25%、余量為40/70目石英砂，加適量水拌勻成結(jié)塊 狀。根據(jù)上述耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的生產(chǎn)方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其中，步驟(2) 中的球化劑裝包的層數(shù)為3層。根據(jù)上述耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的生產(chǎn)方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其中，在步驟 (2)中的分層裝包過程中，所述球化劑、緩沖劑、孕育劑裝包時(shí)均需要進(jìn)行搗實(shí)。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供上述耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵在制備風(fēng)力發(fā)電機(jī)配 件、汽車配件、船用配件中的應(yīng)用。在本發(fā)明中，Mgsftg是指鐵水中鎂的殘留量，Σ Resftg是指鐵水中稀土殘留總量，層 分量是指把要使用的原材輔料總量按裝包層數(shù)等分的量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是1、在鐵水包底部中心設(shè)置圓柱形底窩，用于分層預(yù)裝球化劑、孕育劑和緩沖劑進(jìn) 行球化處理，與傳統(tǒng)的設(shè)置在鐵水包底部一側(cè)的提壩式半月形底窩相比，圓柱形底窩反應(yīng) 室居中向周圍360°放射狀對(duì)鐵水進(jìn)行攪拌，更利于鎂和稀土的吸收、利于孕育和除渣除 氣；2、傳統(tǒng)的提壩式底窩，將球化劑全部裝在底部，上面依次裝入鐵屑和孕育劑，球化 反應(yīng)很容易產(chǎn)生起爆劇烈反應(yīng)導(dǎo)致球化不良；本發(fā)明將球化劑分層裝進(jìn)底窩，層間加裝稻 草灰和/或珍珠巖做緩沖劑，再加裝一定量75%硅鐵和含硅、鈣、鋇的長(zhǎng)效孕育劑。使鐵水 進(jìn)包后逐層進(jìn)行平穩(wěn)的球化反應(yīng)，避免了球化不良，還減少了鐵水噴濺，孕育劑裝在球化劑 層間，借助球化反應(yīng)的升騰、攪拌得以在包內(nèi)立體全方位充分孕育，此外，孕育劑分三次進(jìn) 入鐵水，延長(zhǎng)了孕育有效時(shí)間；3、在球化劑、緩沖劑、孕育劑和其上的鐵屑裝包后，本發(fā)明在鐵屑的上面加裝一塊 比底窩直徑大50mm左右、厚約IOmm 15mm左右的球鐵板，并用加裝的鐵屑量調(diào)整使其與 底窩頂沿留有5mm IOmm左右的間隙以便鐵水滲入。其作用是讓鐵水先與裝在其頂面的 脫硫劑、中間合金進(jìn)行反應(yīng)，還可延緩球化反應(yīng)開始時(shí)間，讓鐵水上升到一定高度才開始球 化反應(yīng)以促進(jìn)球化效果；4、傳統(tǒng)的脫硫劑基本上都是粉狀的，這主要是為了增加比表面積提高脫硫效果， 但在鐵水的沖擊和高溫下產(chǎn)生飛揚(yáng)，一半以上飛揚(yáng)在空中，然后逐漸沉降附著在所有暴露 的的物品表面，不僅嚴(yán)重污染環(huán)境，脫硫效果反而不好。本發(fā)明將作為脫硫劑的蘇打粉 (Na2CO3)用機(jī)械壓實(shí)方法制成柱塊狀，大大減少了飛揚(yáng)損耗，增進(jìn)了脫硫效果；5、在鐵水包內(nèi)鐵板的上面加裝一定量的鍶鎳鈦中間合金，增強(qiáng)形核能力，延長(zhǎng)孕 育效果，細(xì)化晶粒，促進(jìn)鐵素體化；6、球化率高低的關(guān)鍵是鐵水對(duì)球化劑的吸收率有多少，而影響鐵水對(duì)球化劑的吸 收率的諸因素中，鎂蒸氣泡在鐵水中的上升距離無疑是最重要的工藝參數(shù)之一。傳統(tǒng)的工 藝方法是，先向鐵水包中出鐵2/3左右進(jìn)行球化處理，待球化反應(yīng)結(jié)束再?zèng)_入其余約1/3的 鐵水。本發(fā)明采用一次性出夠全部鐵水，使鎂蒸氣泡在鐵水中的上升距離增加1/3，有效提 高球化劑吸收率，還有，全部鐵水同時(shí)參加反應(yīng)，也比傳統(tǒng)方法后1/3鐵水靠“稀釋”前面 2/3鐵水中的球化劑進(jìn)行球化，效果顯然更好；7、本發(fā)明具有球化反應(yīng)平穩(wěn)、球化率高、石墨球圓整度高、石墨球細(xì)小、鑄態(tài)下達(dá)
6到GB/T1348-2009之QT400-18L各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)等突出優(yōu)點(diǎn)，特別是在-40°C下夏比沖擊韌性 值> 12J/cm2，免除了石墨化退火熱處理，降低了能耗，同時(shí)還具有操作簡(jiǎn)便、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu) 點(diǎn)，可用于制造780kW至2MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)變漿減速器、偏航減速器的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝座、輸入法 蘭等零件，還可用于一些有耐低溫高韌性要求的汽車配件、石油化工配件、船用配件等。


圖1為傳統(tǒng)的制備耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的鐵水包底部提壩式半月形底窩的裝 包示意圖；圖2為本發(fā)明制備耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的優(yōu)選實(shí)施例的裝包示意圖；
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1一種耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵，按重量百分比計(jì)，其化學(xué)成分為C = 3. 6%、Si = 2. 06%, Mn = 0. 18%, P = 0. 02%, S = 0. 01%, Mgslg= 0. 048%, Σ Reslg= 0. 021%, Sr =0. 08%、Ni = 0. 23%、Ti = 0. 13%，余量為 Fe。所述耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的生產(chǎn)方法，包括如下步驟(1)準(zhǔn)備鐵水包、修搪底窩選取容量為0. 5噸鐵水包，按常規(guī)工藝規(guī)定修搪耐火層(靠鐵水包壁使用粘土耐 火磚鋪設(shè)，其上敷搪一層耐火敷料，耐火敷料為10 15%耐火粘土、20 25%紅煤粉、余 量為40/70目石英砂加適量水混勻成結(jié)塊狀)，在底部中間用粘土耐火磚和耐火敷料修搪 Φ300X350圓柱狀底窩用于分層預(yù)裝球化劑、孕育劑和緩沖劑進(jìn)行球化處理，鐵水包修搪 后內(nèi)部隨外殼形狀為倒置圓臺(tái)形，頂部直徑為Φ460πιπι，底部直徑為Φ420πιπι，高度(不含底 窩)為720mm。鐵水包采用常規(guī)工藝烘干。(2)選擇爐料和輔料新生鐵、廢鋼、回爐鐵、球化劑、孕育劑、緩沖劑、脫硫劑、中間合金以及鐵屑、球鐵 蓋板都必須符合工藝規(guī)定，并嚴(yán)格計(jì)量入爐、進(jìn)包；(3)分層裝包，球化劑層間加裝緩沖劑和裝孕育劑將9kg球化劑分成3等份，分層裝包，先將3kg球化劑平鋪在窩底，搗實(shí)，裝入 1.0kg75%硅鐵后再裝入0. 5kg硅鈣鋇復(fù)合孕育劑，搗實(shí)，再裝入一鐵鏟稻草灰鋪開，搗實(shí)， 再裝入珍珠巖1kg，搗實(shí)；重復(fù)以上方法裝第二層；同樣方法第三層球化劑裝入后，在頂面 裝入剩余量的75%硅鐵與剩余量的硅鈣鋇復(fù)合孕育劑，搗實(shí)；(4)在球化劑、緩沖劑、孕育劑裝入底窩反應(yīng)室后，在其上裝入4kg的鐵屑，再在鐵 屑的上面加裝一塊直徑為350mm、厚IOmm的球鐵蓋板，并用少量加裝的鐵屑調(diào)整使球鐵蓋 板比底窩頂沿高約IOmm的間隙以便鐵水滲入；(5)加鍶鎳鈦中間合金在鐵水包內(nèi)球鐵蓋板的上面加裝1. 5kg鍶鎳鈦中間合金堆放在中間；(6)加柱塊狀脫硫劑將作為脫硫劑用的蘇打粉(Na2CO3)壓實(shí)制成柱塊狀，加裝^g脫硫劑蓋在步驟(5)的鍶鎳鈦中間合金上面；(7)鐵水用中頻電爐熔煉，出鐵溫度為1550 1600°C，冷鐵水包偏下限，熱鐵水包 偏上限，行車吊鐵水包至爐前盛接鐵水，鐵水入包避免直接沖擊中間部位，宜靠向一側(cè)，將 預(yù)計(jì)處理鐵水量一次性出完；(8) 一般出完鐵水后才開始球化反應(yīng)，若出完鐵水20秒后還沒開始反應(yīng)，行車工 可點(diǎn)動(dòng)升降開關(guān)使鐵水包短促上、下產(chǎn)生振動(dòng)促使球化反應(yīng)開始；(9)球化反應(yīng)結(jié)束，盡快判定球化效果，扒凈液面熔渣，及早進(jìn)行澆注并在15分鐘 之內(nèi)澆注完畢；因?yàn)楸緦?shí)施例鑄件壁厚> 50mm故要進(jìn)行二次孕育，用粒度1 2mm的鍶鈣鋇復(fù)合 孕育劑共1kg，因一包鐵水澆注5件鑄件，所以將鍶鈣鋇復(fù)合孕育劑分成5等份，澆注時(shí)隨流 孕育，所述孕育劑用量為鐵水重量的0. 05 0. 1%。澆注得到Y(jié)形單鑄試塊1。步驟⑶ (6)的裝包過程中，對(duì)球化劑、緩沖劑、孕育劑的搗實(shí)，由操作者根據(jù)球 化反應(yīng)時(shí)間的工藝要求范圍與何種搗實(shí)力下實(shí)際的球化反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行比較、調(diào)節(jié)，積累經(jīng) 驗(yàn)掌握操作方法。通常不宜過緊，否則易導(dǎo)致起爆或反應(yīng)遲緩。圖2示意的鐵水包底部中心設(shè)置的圓柱形底窩，用于分層預(yù)裝球化劑、孕育劑和 緩沖劑進(jìn)行球化處理，與傳統(tǒng)的設(shè)置在鐵水包底部一側(cè)的提壩式半月形底窩相比(見圖 1)，圓柱形底窩反應(yīng)室居中向周圍360放射狀對(duì)鐵水進(jìn)行攪拌，更利于鎂和稀土的吸收、利 于孕育和除渣除氣。實(shí)施例2一種耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵，按重量百分比計(jì)，其化學(xué)成分為C = 3. 6%、Si = 2. 08%, Mn = 0. 16%, P = 0. 019%, S = O. 008%, MgsftgO. 048%, Σ Reslg= 0. 016%, Sr 0. 10%,Ni 0. 25%,Ti 0.15%，余量為 Fe。所述耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的生產(chǎn)方法，包括如下步驟(1)準(zhǔn)備鐵水包、修搪底窩選取容量為1噸鐵水包，按常規(guī)工藝規(guī)定修搪耐火層(靠鐵水包壁使用粘土耐 火磚鋪設(shè)，其上敷搪一層耐火敷料，耐火敷料為10 15%耐火粘土、20 25%紅煤粉、余 量為40/70目石英砂加適量水混勻成結(jié)塊狀)，在底部中間用粘土耐火磚和耐火敷料修搪 Φ 350 X 450圓柱狀底窩用于分層預(yù)裝球化劑、孕育劑和緩沖劑進(jìn)行球化處理，鐵水包修搪 后內(nèi)部隨外殼形狀為倒置圓臺(tái)形，頂部直徑為Φ550πιπι，底部直徑為Φ510πιπι，高度(不含底 窩)為750mm。鐵水包采用常規(guī)工藝烘干。(2)選擇爐料和輔料新生鐵、廢鋼、回爐鐵、球化劑、孕育劑、緩沖劑、脫硫劑、中間合金以及鐵屑、球鐵 蓋板都必須符合工藝規(guī)定，并嚴(yán)格計(jì)量入爐、進(jìn)包；(3)分層裝包，球化劑層間加裝緩沖劑和裝孕育劑將20kg球化劑分成3等份，分層裝包，先將一份球化劑平鋪在窩底，搗實(shí)，裝入 75%硅鐵3. Okg后再裝入硅鈣鋇復(fù)合孕育劑13kg，搗實(shí)，再裝入二鐵鏟(約Ikg)稻草灰 鋪開，搗實(shí)，再裝入珍珠巖^g，搗實(shí)；重復(fù)以上方法裝第二層；同樣方法第三層球化劑裝入 后，在頂面裝入剩余的75%硅鐵約3. 0kg、剩余的硅鈣鋇復(fù)合孕育劑1. ^g，搗實(shí)。(4)在球化劑、緩沖劑、孕育劑裝入底窩反應(yīng)室后，在其上裝入烘烤過的鐵屑約
810kg，再在鐵屑的上面加裝一塊直徑為400mm、厚15mm的球鐵蓋板，并用少量加裝的鐵屑調(diào) 整使球鐵蓋板比底窩頂沿高約IOmm的間隙以便鐵水滲入；(5)加鍶鎳鈦中間合金在鐵水包內(nèi)球鐵蓋板的上面加裝3kg鍶鎳鈦中間合金堆放在中間；(6)加柱塊狀脫硫劑將作為脫硫劑用的蘇打粉(Nii2CO3)壓實(shí)制成柱塊狀，加裝脫硫劑IOkg到步驟(5) 的鍶鎳鈦中間合金層上面；(7)鐵水用中頻電爐熔煉，出鐵溫度為1550 1600°C，冷鐵水包偏下限，熱鐵水包 偏上限，行車吊鐵水包至爐前前盛接鐵水，鐵水入包避免直接沖擊中間部位，宜靠向一側(cè)， 將預(yù)計(jì)處理鐵水量一次性出完；(8) 一般出完鐵水后才開始球化反應(yīng)，若出完鐵水20秒后還沒開始反應(yīng)，行車工 可點(diǎn)動(dòng)升降開關(guān)使鐵水包短促上、下產(chǎn)生振動(dòng)促使球化反應(yīng)開始；(9)球化反應(yīng)結(jié)束，盡快判定球化效果，扒凈液面熔渣，及早進(jìn)行澆注并在15分鐘 之內(nèi)澆注完畢；因?yàn)楸緦?shí)施例鑄件壁厚> 50mm故要進(jìn)行二次孕育，用粒度1 2mm的鍶鈣鋇復(fù)合 孕育劑共1kg，因一包鐵水澆注5件鑄件，所以將鍶鈣鋇復(fù)合孕育劑分成5等份，澆注時(shí)隨流 孕育，所述孕育劑用量為鐵水重量的0. 05 0. 1%。澆注得到Y(jié)形單鑄試塊2。步驟(3) (6)的裝包過程中，對(duì)球化劑、緩沖劑、孕育劑的搗實(shí)力無法進(jìn)行量值 化，需要在技術(shù)人員指導(dǎo)下，由操作者根據(jù)球化反應(yīng)時(shí)間的工藝要求范圍與何種搗實(shí)力下 實(shí)際的球化反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行比較、調(diào)節(jié)，積累經(jīng)驗(yàn)掌握操作方法。通常不宜過緊，否則易導(dǎo)致 起爆或反應(yīng)遲緩。見圖2，鐵水包1底部中心設(shè)置的圓柱形底窩2，用于分層預(yù)裝球化劑3、孕育劑和 緩沖劑4進(jìn)行球化處理，在所述孕育劑和緩沖劑4上加裝一層球鐵鐵屑5，所述球鐵鐵屑5 上加球鐵蓋板6，所述球鐵蓋板6上分別加裝中間合金7和塊柱狀脫硫劑8。與傳統(tǒng)的設(shè)置 在鐵水包底部一側(cè)的提壩式半月形底窩相比，圓柱形底窩反應(yīng)室居中向周圍360°放射狀 對(duì)鐵水進(jìn)行攪拌，更利于鎂和稀土的吸收、利于孕育和除渣除氣。實(shí)施例3一種耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵，按重量百分比計(jì)，其化學(xué)成分為C = 3. 4%, Si = 2. 3%,Mn = 0. 18%,P = 0. 019%,S = 0. 009%,Mg 0. 036%,Σ Re = 0. 016%,Sr 0. 10%, Ni 0. 25%,Ti 0.15%，余量為 Fe。所述耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的生產(chǎn)方法，包括如下步驟(1)準(zhǔn)備鐵水包、修搪底窩選取容量為1噸鐵水包，按常規(guī)工藝規(guī)定修搪耐火層(靠鐵水包壁使用粘土耐 火磚鋪設(shè)，其上敷搪一層耐火敷料，耐火敷料為10 15%耐火粘土、20 25%紅煤粉、余 量為40/70目石英砂加適量水混勻成結(jié)塊狀)，在底部中間用粘土耐火磚和耐火敷料修搪 Φ350X450圓柱狀底窩用于分層預(yù)裝球化劑、孕育劑和緩沖劑進(jìn)行球化處理，鐵水包修搪 后內(nèi)部隨外殼形狀為倒置圓臺(tái)形，頂部直徑為Φ550πιπι，底部直徑為Φ510πιπι，高度(不含底 窩)為750mm。鐵水包采用常規(guī)工藝烘干。(2)選擇爐料和輔料
新生鐵、廢鋼、回爐鐵、球化劑、孕育劑、緩沖劑、脫硫劑、中間合金以及鐵屑、球鐵 蓋板都必須符合工藝規(guī)定，并嚴(yán)格計(jì)量入爐、進(jìn)包；(3)分層裝包，球化劑層間加裝緩沖劑和裝孕育劑將12kg球化劑分成3等份，分層裝包，先將一份球化劑平鋪在窩底，搗實(shí)，裝入 75%硅鐵2. Okg后再裝入硅鈣鋇復(fù)合孕育劑13kg，搗實(shí)，再裝入二鐵鏟(約Ikg)稻草灰 鋪開，搗實(shí)，再裝入珍珠巖^g，搗實(shí)；重復(fù)以上方法裝第二層；同樣方法第三層球化劑裝入 后，在頂面裝入剩余的75%硅鐵約^cg、剩余的硅鈣鋇復(fù)合孕育劑1. ^g，搗實(shí)。(4)在球化劑、緩沖劑、孕育劑裝入底窩反應(yīng)室后，在其上裝入烘烤過的鐵屑約 mcg，再在鐵屑的上面加裝一塊直徑為400mm、厚15mm的球鐵蓋板，并用少量加裝的鐵屑調(diào) 整使球鐵蓋板比底窩頂沿高約IOmm的間隙以便鐵水滲入；(5)加鍶鎳鈦中間合金在鐵水包內(nèi)球鐵蓋板的上面加裝3kg鍶鎳鈦中間合金堆放在中間；(6)加柱塊狀脫硫劑將作為脫硫劑用的蘇打粉(Nii2CO3)壓實(shí)制成柱塊狀，加裝脫硫劑IOkg到步驟(5) 的鍶鎳鈦中間合金層上面；(7)鐵水用中頻電爐熔煉，出鐵溫度為1550 1600°C，冷鐵水包偏下限，熱鐵水包 偏上限，行車吊鐵水包至爐前前盛接鐵水，鐵水入包避免直接沖擊中間部位，宜靠向一側(cè)， 將預(yù)計(jì)處理鐵水量一次性出完；(8) 一般出完鐵水后才開始球化反應(yīng)，若出完鐵水20秒后還沒開始反應(yīng)，行車工 可點(diǎn)動(dòng)升降開關(guān)使鐵水包短促上、下產(chǎn)生振動(dòng)促使球化反應(yīng)開始；(9)球化反應(yīng)結(jié)束，盡快判定球化效果，扒凈液面熔渣，及早進(jìn)行澆注并在15分鐘 之內(nèi)澆注完畢；因?yàn)楸緦?shí)施例鑄件壁厚> 50mm故要進(jìn)行二次孕育，用粒度1 2mm的鍶鈣鋇復(fù)合 孕育劑共1kg，因一包鐵水澆注5件鑄件，所以將鍶鈣鋇復(fù)合孕育劑分成5等份，澆注時(shí)隨流 孕育，所述孕育劑用量為鐵水重量的0. 05 0. 1%。澆注得到Y(jié)形單鑄試塊3。步驟⑶ (6)的裝包過程中，對(duì)球化劑、緩沖劑、孕育劑的搗實(shí)，由操作者根據(jù)球 化反應(yīng)時(shí)間的工藝要求范圍與何種搗實(shí)力下實(shí)際的球化反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行比較、調(diào)節(jié)，積累經(jīng) 驗(yàn)掌握操作方法。通常不宜過緊，否則易導(dǎo)致起爆或反應(yīng)遲緩。見圖2，鐵水包1底部中心設(shè)置的圓柱形底窩2，用于分層預(yù)裝球化劑3、孕育劑和 緩沖劑4進(jìn)行球化處理，在所述孕育劑和緩沖劑4上加裝一層球鐵鐵屑5，所述球鐵鐵屑5 上加球鐵蓋板6，所述球鐵蓋板6上分別加裝中間合金7和塊柱狀脫硫劑8。與傳統(tǒng)的設(shè) 置在鐵水包底部一側(cè)的提壩式半月形底窩(見圖1)相比，圓柱形底窩反應(yīng)室居中向周圍 360°放射狀對(duì)鐵水進(jìn)行攪拌，更利于鎂和稀土的吸收、利于孕育和除渣除氣。比較實(shí)施例4采用原有的低溫高韌性球墨鑄鐵生產(chǎn)工藝，選取實(shí)施例的化學(xué)成分是C = 3. 8%, Si = 2. 4%, Mn = 0. 3%, P = O. 06%, S = O. 03%, Mgslg= 0. 048%, Σ Reslg = 0. 032，余量為狗。其生產(chǎn)方法為選取容量為1噸鐵水包，在包底一側(cè)修搪深300mm提壩式半月形反應(yīng)室，并常規(guī) 烘干；取球化劑20kg全部裝進(jìn)反應(yīng)室，搗實(shí)；在球化劑頂面加裝鐵屑10kg、75%硅鐵^g，搗實(shí)；在硅鐵上面加裝IOkg蘇打粉(Na2CO3)；鐵水用中頻電爐熔煉，出鐵溫度為1500 1550°C，冷鐵水包偏下限，熱鐵水包偏上限，將鐵水包用行車吊至中頻電爐前，先出2/3鐵 水進(jìn)行球化反應(yīng)，待球化反應(yīng)完成后出剩余約1/3鐵水，并用硅鐵進(jìn)行隨流孕育； 球化反應(yīng)結(jié)束，盡快判定球化效果，扒凈液面熔渣，及早進(jìn)行澆注并在15分鐘之內(nèi)澆注完 畢；得到Y(jié)形單鑄試塊4。實(shí)施例5將本發(fā)明技術(shù)實(shí)施例1 3的方法制備得到的耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵澆注Y形單 鑄試塊1-3，與原有方法制備的低溫高韌性鑄態(tài)球鐵澆注Y形單鑄試塊4 (即比較實(shí)施例4 制得的Y形單鑄試塊4)，根據(jù)GB/T1348-2009《球墨鑄鐵件》、GB/T228-2002《金屬材料室 溫拉伸試驗(yàn)方法》、GB/T231-2009《金屬材料布氏硬度試驗(yàn)》和GB/T229-2007《金屬材料夏 比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》進(jìn)行相關(guān)技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)，得到的結(jié)果如表1所示。表1本發(fā)明技術(shù)實(shí)施例與原有技術(shù)實(shí)施例的技術(shù)指標(biāo)比較
權(quán)利要求
1.耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵，其特征在于，按重量百分比計(jì)，其化學(xué)成分為C3. 4 3. 6%,Si 1. 9 2. 3%、Mn 彡 0. 2%、P 彡 0. 02%,S ^ 0. 01%,MgsftgO. 035 0. 05%、Σ Re 殘留0. 015 0. 025%、Sr 0.05 0.1%、Ni 0. 15 0. 25%、Ti 0. 10 0. 15%，余量為 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵，其特征在于，按重量百分比計(jì)，所 述耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的化學(xué)成分為C 3.6%, Si 2. 06%, Mn 0. 18%, P 0. 02%, S 0. 01%,MgsftgO. 048%, Σ ReslgO. 021%, Sr 0. 08%,Ni 0. 23%, Ti 0. 13%，余量為 Fe。
3.—種如權(quán)利要求1所述的耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括如 下步驟(1)在鐵水包底部中心設(shè)置圓柱形底窩反應(yīng)室，用于分層預(yù)裝球化劑、孕育劑和緩沖劑 進(jìn)行球化處理；(2)分層裝包，球化劑層間加裝緩沖劑和加裝孕育劑將球化劑分成等量的2 5份，分層裝進(jìn)底窩反應(yīng)室，每一層裝一份球化劑，每一層球 化劑上面加裝層分量的稻草灰和/或珍珠巖做緩沖劑，以及加裝層分量的75%硅鐵和層分 量的含硅、鈣、鋇的復(fù)合孕育劑，球化劑的總加入量為鐵水重量的1. 2 2. 0%，緩沖劑的總 加入量為鐵水重量的0. 5 1. 5%，75%硅鐵的總加入量為鐵水重量的0. 6 1. 0%，孕育 劑的總加入量為鐵水重量的1. 0 1. 5%，所述球化劑裝包的層數(shù)為2 5層；(3)加球鐵蓋板在球化劑、緩沖劑、孕育劑裝入底窩反應(yīng)室后，在其上裝入占鐵水重量0.5 1.0%的 鐵屑，再在鐵屑的上面加裝一塊比底窩直徑大50mm、厚IOmm 15mm的球鐵蓋板，并用少量 加裝的鐵屑調(diào)整使球鐵蓋板比底窩頂沿高5 IOmm的間隙以便鐵水滲入；(4)加鍶鎳鈦中間合金在鐵水包內(nèi)球鐵蓋板的上面居中堆放加裝鍶鎳鈦中間合金，所述鍶鎳鈦中間合金的加 入量為鐵水重量的0. 1 0. 3% ；(5)加柱塊狀脫硫劑將作為脫硫劑的蘇打粉(Na2CO3)壓實(shí)制成柱塊狀，加裝到步驟的鍶鎳鈦中間合金 層上面，所述脫硫劑的加入量為鐵水重量的0. 3 1. 0% ；(6)一次性出鐵水采用向鐵水包內(nèi)一次性出夠全部鐵水；(7)進(jìn)行球化反應(yīng)結(jié)束，進(jìn)行澆注，得到耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述生產(chǎn)方法還包括對(duì)壁厚>50mm 的鑄態(tài)球鐵進(jìn)行二次孕育，用粒度1 2mm的鍶、鈣、鋇復(fù)合孕育劑，加進(jìn)抬包中或隨流孕 育，所述孕育劑用量為鐵水重量的0. 05 0. 1%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(1)中的鐵水包的平均直徑 與高度的比例為1 1.5 1 1.8，容量為0.5噸的鐵水包高度為1020 1220mm，容量 為1噸的鐵水包高度為1080 1300mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(1)中的底窩采用耐火材 料，所述耐火材料包括外層為粘土耐火磚，內(nèi)層為耐火敷料，所述耐火敷料用粘土 10 15%、紅煤粉20 25%、余量為40/70目石英砂，加適量水拌勻成結(jié)塊狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟( 中的球化劑裝包的層數(shù)為3層。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，在步驟O)中的分層裝包過程 中，所述球化劑、緩沖劑、孕育劑裝包時(shí)均需要進(jìn)行搗實(shí)。
9.如權(quán)利要求1 8任一項(xiàng)所述生產(chǎn)的耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵在制備風(fēng)力發(fā)電機(jī)配 件、汽車配件、船用配件中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開一種耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵，按重量百分比計(jì)，其化學(xué)成分為C 3.4～3.6％、Si 2.0～2.3％、Mn≤0.2％、P≤0.02％、S≤0.01％、Mg殘留0.035～0.05％、∑Re殘留0.015～0.025％、Sr 0.05～0.1％、Ni 0.15～0.25％、Ti 0.10～0.15％，余量為Fe。本發(fā)明還公開了所述耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的生產(chǎn)方法及其在制備風(fēng)力發(fā)電機(jī)配件、汽車配件、船用配件和石油化工中的應(yīng)用。本發(fā)明生產(chǎn)的耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵，在鑄態(tài)下能夠達(dá)到GB/T1348-2009之QT400-18L各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，免除了石墨化退火熱處理，降低了能耗，同時(shí)具有操作簡(jiǎn)便、質(zhì)量穩(wěn)定等突出優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22C33/08GK102071353SQ20101058269
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者何琦, 張勇權(quán), 楊友全, 蔣明羅, 蒲正海 申請(qǐng)人:四川?？茩C(jī)械制造有限公司