[发明专利]奥氏体球铁及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金制造技术领域，特别是奥氏体球铁的熔炼技术。

背景技术

我国耐热及不锈钢铸件每年产量约二十万吨，绝大部分为耐热铸钢和不锈钢件，其中耐热铸铁件22000吨/年，主要是铬、硅、铝硅、高铝铸铁件，其中仅高硅铸铁件就有6000吨/年，它们与奥氏体球铁相比，抗氧化、抗生长性相似，但在抗热性冲击性、高温性能方面，均远不及奥氏体球铁件。

由于奥氏体球铁具有良好的耐高温、抗氧化耐腐蚀性及高温和超低温力学等性能，在国外得到较广泛应用。美、德、日、英、法、前苏联等国用其制作工业用炉、石油、冶金、动力机械、化工......等设备上的铸件，并将其作为常用材料制定了相应的国家标准。我国因在合金材质的选用上尚未规范化，上述很多零部件目前是用耐热钢或不锈钢代替，成本既高且寿命尚不及奥氏体球铁，形成较大的浪费。上世纪八十年代前我国几乎未开展奥氏体球铁的研究，近年来随着与国外贸易技术合作增多，从欧美等国引进的设备或与之合作加工出口的设备上某些配件要求为奥氏体球铁件，为了替代进口，实现配件国产化，有必要深入开发奥氏体球铁件生产。

奥氏体球铁的组织为：奥氏体基体+碳化物(FeCr)₃C和石墨。石墨为球状。由于镍能无限溶于铁中，只要有足够的加入量，就可在室温下获得单一的奥氏体组织，通常奥氏体球铁的含Ni量13～32％，并且还含有如Mn，Cr......等合金元素。

发明内容

本发明目的在于发明一种成本低、寿命长的奥氏体球铁。

本发明的奥氏体球铁的各成份的质量份分别为：C2.80～3.00％、Si2.00～3.00％、Mn0.50～1.50％、Ni18.00～22.00％、Cr1.00～2.50％。

本发明另一目的在于发明具有上述特点的奥氏体球铁的生产方法。

本发明方法包括熔化、精炼、浇注，其特点是：熔化时，炉料熔化致95％时，加入烘烤至800℃以上的低碳铬铁，熔清后调整炉内C、Si和Mn含量分别为2.80～3.00％、2.00～3.00％、0.50～1.50％；精炼时，在炉料溶清后，插入FeMn，FeSi，随即另入扩散脱氧剂，然后采用莹石调整炉渣的粘度，调整铁水中Ni和Cr含量分别为18.00～22.00％、1.00～2.50％，铁水温度达到1580～1600℃后出铁水，出铁水前向铁液中插入铝；在预热过的球铁包中放入占铁水重量的1.7％的球化剂和0.6％的孕育剂，并将孕育剂覆盖在球化剂的上面，然后后用与熔化的铁水具有相同材质的金加工铁屑覆盖在孕育剂上面，冲紧后浇注铁水；铁水球化后，在包中搅拌，去渣，再次添加孕育剂，经二次孕育后，在铁水上面撒稻草灰保温；浇注为满流浇注，点浇冒口，浇注后4小时±10分钟，打开盖箱，去除冒口根部型砂，用乙炔火焰热切割冒口，冒口去除后开箱清理，铸件进烘房保温，保温温度为500℃，保温3小时后随炉冷却。

本发明熔化采用具有碱性炉衬的中频感应炉。

投入熔化前的原料经除锈、除砂处理。

投入熔化前的原料块度对角线小于100mm，且经预热后投入熔化。

造渣材料中石灰为新焙烧的石灰，使用前经800℃4小时烘烤保温使用；造渣材料中萤石为粗粉状，在200℃烘烤保温使用。

石灰和萤石的重量比为2∶1。

扩散脱氧剂由Ca-Si粉和Al粉组成，经200～300℃烘烤后保温使用。

装料时，在坩埚底部先装少量碳素废钢和加入1％熔料量的造渣材料。

本发明工艺合理、易于生产应用，形成的产品力学性能：σ_b＞370Mpa、δ＞7％、σ_0.2＞210MPa，抗蠕变性能：当t＝520℃时，当应力达150Mpa蠕变速度每1000小时不大于0.10％，高温强度：当t＝700℃时，σ_b不小于150MPa。产品可用以替代耐热钢，具有耐热、耐腐性，每吨成本可节约6000～10000元。

具体实施方式

一、熔炼工艺

使用GGW-0.75中频感应炉熔炼

1、炉衬制备：

制备碱性炉衬。原材料，可采用二级电熔镁砂。粘结剂，采用一级工业硼酸，模数为2.2～2.4的水玻璃。

炉衬的打结、烘烤，洗炉，洗炉按基本操作规程进行。

2、金属原材料

各种金属原材料必须除锈、除砂，去除杂质，使用前要经滚筒加工处理，时间不少于100分钟。

各种金属原材料须解体成对角线小于100mm，经烘烤后使用。

3、选渣材料