一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 1113372 A(43)申请公布日 2020.11.06

(21)申请号 202010796276.0(22)申请日 2020.08.10

(71)申请人 安徽恒升铸业有限公司

地址 247000 安徽省亳州市青阳县木镇河

北工业园区(72)发明人 王模亭　朱银山　

(74)专利代理机构 合肥中博知信知识产权代理

有限公司 34142

代理人 吴栋杰(51)Int.Cl.

C22C 37/04(2006.01)C22C 37/10(2006.01)C22C 33/10(2006.01)C21C 1/10(2006.01)C21D 1/26(2006.01)

权利要求书1页 说明书5页

()发明名称

一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺

(57)摘要

本发明涉及铸铁生产相关领域，具体公开了一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺，包括以下步骤：S1、选料：选择球墨铸铁回炉料、生铁和废钢为冶炼原料，选择增碳剂为添加剂，并对选择的原料进行清洗除锈后，进行烘干处理；S2、熔炼：将球墨铸铁回炉料、生铁和废钢按照4∶5∶1的配比加入熔炼炉中进行预热，然后进行升温，将球墨铸铁回炉料、生铁和废钢进行熔炼，加入重量百分比为0.2‑0.5％的Cu，继续升温熔炼成铁水后，取样检测冶炼得到的铁水成分，根据取样检测结果，进行成分调整，该工艺结合孕育和球化处理还有热处理工艺的优化，细化晶粒，提高强度，改善脆性，改善低温冲击韧性。

CN 1113372 ACN 1113372 A

权　利　要　求　书

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1.一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：S1、选料：选择球墨铸铁回炉料、生铁和废钢为冶炼原料，选择增碳剂为添加剂，并对选择的原料进行清洗除锈后，进行烘干处理；

S2、熔炼：将球墨铸铁回炉料、生铁和废钢按照4：5：1的配比加入熔炼炉中进行预热，然后进行升温，将球墨铸铁回炉料、生铁和废钢进行熔炼，加入重量百分比为0.2-0.5％的Cu，继续升温熔炼成铁水后，取样检测冶炼得到的铁水成分，根据取样检测结果，进行成分调整，使铁水中的C的质量含量为4.1-4.6％、Si的质量含量为1.3-1.6％、Mn的质量含量为0.35-0.55％、Cu的质量含量为0.4-0.6％、S的质量含量为0.02-0.03％和P的质量含量为001-0.04％，得到合格铁水，加入占铁水总质量0.3-0.5％的增碳剂进行初孕育，并出炉；

S3、球化孕育处理：将占铁水总质量1.0-1.3％的球化剂、占铁水总质量0.3-0.5％的孕育剂和占铁水总质量0.65-1％的铁屑在400℃-450℃进行烘烤，并保温1小时，然后将球化剂、孕育剂和铁屑装包，再加入占步骤S2中铁水总质量2/3的铁水后，放入孕育剂进行二次孕育，并继续添加剩余的铁水；

S4、浇注：将步骤S3中的铁水倒入浇包后，进行扒渣处理，然后进行浇注，冷却成型；S5、热处理：清理步骤S4制备的铸件，将铸件放进退火炉中，随炉升温，升温速率采用100-150℃/h的范围进行调整，升温至720℃，保温2-4小时，然后炉冷至600℃出炉空冷。

2.根据权利要求1所述的一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺，其特征在于：步骤S1中的球墨铸铁回炉料中C的质量含量为3.6-3.8％、Si的质量含量为2.5-2.9％、Mn的质量含量为0.2-0.5％、P的质量含量≤0.03％、S的质量含量≤0.02％。

3.根据权利要求1所述的一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺，其特征在于：步骤S1中的生铁中C的质量含量为4-4.5％、Si的质量含量为0.4-0.8％、Mn的质量含量为0.2-0.4％、P的质量含量≤0.04％、S的质量含量≤0.03％。

4.根据权利要求1所述的一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺，其特征在于：步骤S1中的废钢中C的质量含量为0.2-0.4％、Si的质量含量为0.25-0.35％、Mn的质量含量为0.4-0.6％、P的质量含量≤0.03％、S的质量含量≤0.02％。

5.根据权利要求1所述的一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺，其特征在于：步骤S2中的熔炼炉的熔炼温度为1450-1550℃。

6.根据权利要求1所述的一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺，其特征在于：步骤S2中的增碳剂中C的质量含量为99.5-99.8％，S的质量含量为0.02-0.05％，N的质量含量为0.001-0.003％，且增碳剂的粒度1-5mm。

7.根据权利要求1所述的一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺，其特征在于：步骤S3中的球化剂为Mg6Re2球化剂，其中Mg的质量含量为4.5-6％，Ca的质量含量为1.5-2％，Re的质量含量为0.6-1.5％，Si的质量含量为37-48％，余量为Fe，且球化剂的粒度5-12mm。

8.根据权利要求1所述的一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺，其特征在于：步骤S3中的孕育剂为含重量百分比为70-80％的Si的高硅钙钡孕育剂，且孕育剂粒度1-3mm。

9.根据权利要求1所述的一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺，其特征在于：步骤S4中浇注温度为1350℃-1400℃，整个浇注完成时间≤10分钟。

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一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺

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技术领域

[0001]本发明涉及铸铁生产相关领域，具体为一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺。

背景技术

[0002]球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。传统工艺采用硅固溶强化铁素体基体达到提高球墨铸铁的韧性的目的，但存在由高硅引起的强度下降，脆性上升，低温韧性下降等力学性能下降。

发明内容

[0003]本发明的目的在于提供一种，以解决上述背景技术中提出的问题。[0004]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：[0005]一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺，包括以下步骤：[0006]S1、选料：选择球墨铸铁回炉料、生铁和废钢为冶炼原料，选择增碳剂为添加剂，并对选择的原料进行清洗除锈后，进行烘干处理；[0007]S2、熔炼：将球墨铸铁回炉料、生铁和废钢按照4：5：1的配比加入熔炼炉中进行预热，然后进行升温，将球墨铸铁回炉料、生铁和废钢进行熔炼，加入重量百分比为0.2-0.5％的Cu，继续升温熔炼成铁水后，取样检测冶炼得到的铁水成分，根据取样检测结果，进行成分调整，使铁水中的C的质量含量为4.1-4.6％、Si的质量含量为1.3-1.6％、Mn的质量含量为0.35-0.55％、Cu的质量含量为0.4-0.6％、S的质量含量为0.02-0.03％和P的质量含量为001-0.04％，得到合格铁水，加入占铁水总质量0.3-0.5％的增碳剂进行初孕育，并出炉；[0008]S3、球化孕育处理：将占铁水总质量1.0-1.3％的球化剂、占铁水总质量0.3-0.5％的孕育剂和占铁水总质量0.65-1％的铁屑在400℃-450℃进行烘烤，并保温1小时，然后将球化剂、孕育剂和铁屑装包，再加入占步骤S2中铁水总质量2/3的铁水后，放入孕育剂进行二次孕育，并继续添加剩余的铁水；[0009]S4、浇注：将步骤S3中的铁水倒入浇包后，进行扒渣处理，然后进行浇注，冷却成型；

[0010]S5、热处理：清理步骤S4制备的铸件，将铸件放进退火炉中，随炉升温，升温速率采用100-150℃/h的范围进行调整，升温至720℃，保温2-4小时，然后炉冷至600℃出炉空冷。[0011]优选的，步骤S1中的球墨铸铁回炉料中C的质量含量为3.6-3.8％、Si的质量含量为2.5-2.9％、Mn的质量含量为0.2-0.5％、P的质量含量≤0.03％、S的质量含量≤0.02％.[0012]优选的，步骤S1中的生铁中C的质量含量为4-4.5％、Si的质量含量为0.4-0.8％、Mn的质量含量为0.2-0.4％、P的质量含量≤0.04％、S的质量含量≤0.03％；[0013]优选的，步骤S1中的废钢中C的质量含量为0.2-0.4％、Si的质量含量为0.25-0.35％、Mn的质量含量为0.4-0.6％、P的质量含量≤0.03％、S的质量含量≤0.02％。

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优选的，步骤S2中的熔炼炉的熔炼温度为1450-1550℃。

[0015]优选的，步骤S2中的增碳剂中C的质量含量为99.5-99.8％，S的质量含量为0.02-0.05％，N的质量含量为0.001-0.003％，且增碳剂的粒度1-5mm。[0016]优选的，步骤S3中的球化剂为Mg6Re2球化剂，其中Mg的质量含量为4.5-6％，Ca的质量含量为1.5-2％，Re的质量含量为0.6-1.5％，Si的质量含量为37-48％，余量为Fe，且球化剂的粒度5-12mm。[0017]优选的，步骤S3中的孕育剂为含重量百分比为70-80％的Si的高硅钙钡孕育剂，且孕育剂粒度1-3mm。[0018]优选的，步骤S4中浇注温度为1350℃-1400℃，整个浇注完成时间≤10分钟。[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果是：该工艺结合孕育和球化处理还有热处理工艺的优化，细化晶粒，提高强度，改善脆性，改善低温冲击韧性，通过该工艺获得的球墨铸铁，为球墨铸铁的广泛应用提供技术支持，给球墨铸铁的生产带来便利。具体实施方式

[0020]下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0021]实施例1：一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺，包括以下步骤：[0022]S1、选料：选择球墨铸铁回炉料、生铁和废钢为冶炼原料，选择增碳剂为添加剂，并对选择的原料进行清洗除锈后，进行烘干处理；[0023]S2、熔炼：将球墨铸铁回炉料、生铁和废钢按照4：5：1的配比加入熔炼炉中进行预热，然后进行升温，将球墨铸铁回炉料、生铁和废钢进行熔炼，加入重量百分比为0.2-0.5％的Cu，继续升温熔炼成铁水后，取样检测冶炼得到的铁水成分，根据取样检测结果，进行成分调整，使铁水中的C的质量含量为4.1％、Si的质量含量为1.3％、Mn的质量含量为0.35％、Cu的质量含量为0.4％、S的质量含量为0.02％和P的质量含量为001％，得到合格铁水，加入占铁水总质量0.3％的增碳剂进行初孕育，并出炉；[0024]S3、球化孕育处理：将占铁水总质量1.％的球化剂、占铁水总质量0.3％的孕育剂和占铁水总质量0.65％的铁屑在400℃-450℃进行烘烤，并保温1小时，然后将球化剂、孕育剂和铁屑装包，再加入占步骤S2中铁水总质量2/3的铁水后，放入孕育剂进行二次孕育，并继续添加剩余的铁水；[0025]S4、浇注：将步骤S3中的铁水倒入浇包后，进行扒渣处理，然后进行浇注，冷却成型；

[0026]S5、热处理：清理步骤S4制备的铸件，将铸件放进退火炉中，随炉升温，升温速率采用100-150℃/h的范围进行调整，升温至720℃，保温2-4小时，然后炉冷至600℃出炉空冷。[0027]进一步的，步骤S1中的球墨铸铁回炉料中C的质量含量为3.6-3.8％、Si的质量含量为2.5-2.9％、Mn的质量含量为0.2-0.5％、P的质量含量≤0.03％、S的质量含量≤0.02％.

[0028]进一步的，步骤S1中的生铁中C的质量含量为4-4.5％、Si的质量含量为0.4-4

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0.8％、Mn的质量含量为0.2-0.4％、P的质量含量≤0.04％、S的质量含量≤0.03％；[0029]进一步的，步骤S1中的废钢中C的质量含量为0.2-0.4％、Si的质量含量为0.25-0.35％、Mn的质量含量为0.4-0.6％、P的质量含量≤0.03％、S的质量含量≤0.02％。[0030]进一步的，步骤S2中的熔炼炉的熔炼温度为1450-1550℃。[0031]进一步的，步骤S2中的增碳剂中C的质量含量为99.5-99.8％，S的质量含量为0.02-0.05％，N的质量含量为0.001-0.003％，且增碳剂的粒度1-5mm。[0032]进一步的，步骤S3中的球化剂为Mg6Re2球化剂，其中Mg的质量含量为4.5-6％，Ca的质量含量为1.5-2％，Re的质量含量为0.6-1.5％，Si的质量含量为37-48％，余量为Fe，且球化剂的粒度5-12mm。[0033]进一步的，步骤S3中的孕育剂为含重量百分比为70-80％的Si的高硅钙钡孕育剂，且孕育剂粒度1-3mm。[0034]进一步的，步骤S4中浇注温度为1350℃-1400℃，整个浇注完成时间≤10分钟。[0035]实施例2：一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺，包括以下步骤：[0036]S1、选料：选择球墨铸铁回炉料、生铁和废钢为冶炼原料，选择增碳剂为添加剂，并对选择的原料进行清洗除锈后，进行烘干处理；[0037]S2、熔炼：将球墨铸铁回炉料、生铁和废钢按照4：5：1的配比加入熔炼炉中进行预热，然后进行升温，将球墨铸铁回炉料、生铁和废钢进行熔炼，加入重量百分比为0.2-0.5％的Cu，继续升温熔炼成铁水后，取样检测冶炼得到的铁水成分，根据取样检测结果，进行成分调整，使铁水中的C的质量含量为4.6％、Si的质量含量为1.6％、Mn的质量含量为0.55％、Cu的质量含量为0.6％、S的质量含量为0.03％和P的质量含量为0.04％，得到合格铁水，加入占铁水总质量0.5％的增碳剂进行初孕育，并出炉；[0038]S3、球化孕育处理：将占铁水总质量1.2％的球化剂、占铁水总质量0.4％的孕育剂和占铁水总质量0.8％的铁屑在400℃-450℃进行烘烤，并保温1小时，然后将球化剂、孕育剂和铁屑装包，再加入占步骤S2中铁水总质量2/3的铁水后，放入孕育剂进行二次孕育，并继续添加剩余的铁水；[0039]S4、浇注：将步骤S3中的铁水倒入浇包后，进行扒渣处理，然后进行浇注，冷却成型；

[0040]S5、热处理：清理步骤S4制备的铸件，将铸件放进退火炉中，随炉升温，升温速率采用100-150℃/h的范围进行调整，升温至720℃，保温2-4小时，然后炉冷至600℃出炉空冷。[0041]进一步的，步骤S1中的球墨铸铁回炉料中C的质量含量为3.6-3.8％、Si的质量含量为2.5-2.9％、Mn的质量含量为0.2-0.5％、P的质量含量≤0.03％、S的质量含量≤0.02％.

[0042]进一步的，步骤S1中的生铁中C的质量含量为4-4.5％、Si的质量含量为0.4-0.8％、Mn的质量含量为0.2-0.4％、P的质量含量≤0.04％、S的质量含量≤0.03％；[0043]进一步的，步骤S1中的废钢中C的质量含量为0.2-0.4％、Si的质量含量为0.25-0.35％、Mn的质量含量为0.4-0.6％、P的质量含量≤0.03％、S的质量含量≤0.02％。[0044]进一步的，步骤S2中的熔炼炉的熔炼温度为1450-1550℃。[0045]进一步的，步骤S2中的增碳剂中C的质量含量为99.5-99.8％，S的质量含量为0.02-0.05％，N的质量含量为0.001-0.003％，且增碳剂的粒度1-5mm。

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进一步的，步骤S3中的球化剂为Mg6Re2球化剂，其中Mg的质量含量为4.5-6％，Ca

的质量含量为1.5-2％，Re的质量含量为0.6-1.5％，Si的质量含量为37-48％，余量为Fe，且球化剂的粒度5-12mm。[0047]进一步的，步骤S3中的孕育剂为含重量百分比为70-80％的Si的高硅钙钡孕育剂，且孕育剂粒度1-3mm。[0048]进一步的，步骤S4中浇注温度为1350℃-1400℃，整个浇注完成时间≤10分钟。[0049]相比较实施例1，实施例2制备的球墨铸铁的强度、脆性和低温冲击韧性均有所提升。

[0050]实施例3：一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺，包括以下步骤：[0051]S1、选料：选择球墨铸铁回炉料、生铁和废钢为冶炼原料，选择增碳剂为添加剂，并对选择的原料进行清洗除锈后，进行烘干处理；[0052]S2、熔炼：将球墨铸铁回炉料、生铁和废钢按照4：5：1的配比加入熔炼炉中进行预热，然后进行升温，将球墨铸铁回炉料、生铁和废钢进行熔炼，加入重量百分比为0.2-0.5％的Cu，继续升温熔炼成铁水后，取样检测冶炼得到的铁水成分，根据取样检测结果，进行成分调整，使铁水中的C的质量含量为4.3％、Si的质量含量为1.5％、Mn的质量含量为0.45％、Cu的质量含量为0.5％、S的质量含量为0.02％和P的质量含量为003％，得到合格铁水，加入占铁水总质量0.4％的增碳剂进行初孕育，并出炉；[0053]S3、球化孕育处理：将占铁水总质量1.3％的球化剂、占铁水总质量0.5％的孕育剂和占铁水总质量1％的铁屑在400℃-450℃进行烘烤，并保温1小时，然后将球化剂、孕育剂和铁屑装包，再加入占步骤S2中铁水总质量2/3的铁水后，放入孕育剂进行二次孕育，并继续添加剩余的铁水；[00]S4、浇注：将步骤S3中的铁水倒入浇包后，进行扒渣处理，然后进行浇注，冷却成型；

[0055]S5、热处理：清理步骤S4制备的铸件，将铸件放进退火炉中，随炉升温，升温速率采用100-150℃/h的范围进行调整，升温至720℃，保温2-4小时，然后炉冷至600℃出炉空冷。[0056]进一步的，步骤S1中的球墨铸铁回炉料中C的质量含量为3.6-3.8％、Si的质量含量为2.5-2.9％、Mn的质量含量为0.2-0.5％、P的质量含量≤0.03％、S的质量含量≤0.02％.

[0057]进一步的，步骤S1中的生铁中C的质量含量为4-4.5％、Si的质量含量为0.4-0.8％、Mn的质量含量为0.2-0.4％、P的质量含量≤0.04％、S的质量含量≤0.03％；[0058]进一步的，步骤S1中的废钢中C的质量含量为0.2-0.4％、Si的质量含量为0.25-0.35％、Mn的质量含量为0.4-0.6％、P的质量含量≤0.03％、S的质量含量≤0.02％。[0059]进一步的，步骤S2中的熔炼炉的熔炼温度为1450-1550℃。[0060]进一步的，步骤S2中的增碳剂中C的质量含量为99.5-99.8％，S的质量含量为0.02-0.05％，N的质量含量为0.001-0.003％，且增碳剂的粒度1-5mm。[0061]进一步的，步骤S3中的球化剂为Mg6Re2球化剂，其中Mg的质量含量为4.5-6％，Ca的质量含量为1.5-2％，Re的质量含量为0.6-1.5％，Si的质量含量为37-48％，余量为Fe，且球化剂的粒度5-12mm。[0062]进一步的，步骤S3中的孕育剂为含重量百分比为70-80％的Si的高硅钙钡孕育剂，

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且孕育剂粒度1-3mm。[0063]进一步的，步骤S4中浇注温度为1350℃-1400℃，整个浇注完成时间≤10分钟。[00]相比较实施例1和实施例2，实施例3制备的球墨铸铁的强度、脆性和低温冲击韧性均有所提升。

[0065]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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