[发明专利]一种低温铁素体球墨铸铁材料的制造方法

说明书

技术领域 

本发明涉及一种新型低温高强度高韧性抗冲击铁素体球墨铸铁新材料的制造方法。  

背景技术

随着时代的发展，科学技术越来越先进，对一些基础行业和材料也逐步提出了新的更高的要求，例如轨道交通业、风电行业都对球墨铸铁在低温下的性能提出了更高的要求。目前，国内外球墨铸铁低温下的标准，仅规定了-20℃及-40℃下低温冲击吸收功≥12J，且达到-40℃低温冲击性能的抗拉强度仅为≥350MPa，而受运行环境影响，一些轨道交通产品不仅要求在-40℃时，甚至在-50℃、-60℃时，冲击吸收功均要≥12J,同时要求抗拉强度均要≥400MPa，延伸率均≥18%，国内、国外现有的产品尚无法达到此标准的要求。

低温高强度高韧性抗冲击铁素体球墨铸铁材料生产技术在国际上也只有西门子等几个企业掌握，能够借鉴的经验几乎没有，国内更是没有企业能够掌握其生产工艺，没有能够生产的。中国只能依赖进口，但是进口的产品综合性能达不到产品性能要求。

发明内容  

本发明所要解决的技术问题是，提供一种低温铁素体球墨铸铁材料的制造方法，通过严格选择、控制其化学成分，制备工艺步骤，采用先进球化孕育处理工艺，优化热处理工艺，进一步提高材料的耐低温抗冲击等综合性能：在-40℃、-50℃、-60℃下冲击功均≥12J，室温抗拉强度均≥400MPa，延伸率均≥18%，其他主要力学性能指标均达标，实现材料的高强度高韧性抗冲击，满足产品性能要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种低温铁素体球墨铸铁材料的制造方法，其特征是：

（1）、原材料投料质量比例：废钢8%～12%，回炉铁8%～12%，余量为高纯生铁；以及废钢、回炉铁、高纯生铁总量0.3%～1%的镍；

其中高纯生铁成份要求：C≥3.5%，Si≤0.5%，Mn≤0.2%，P≤0.03%，S≤0.02%，Ti≤0.03%，其他微量元素综合≤0.05%；

（2）、熔炼：出炉温度1540～1550℃；

（3）、球化及孕育：采用喂丝球化及孕育处理工艺；采用单丝喂丝球化及炉前孕育处理工艺；采用转包球化处理工艺；

（4）、试块：采用附铸试块；

（5）、浇注时均随流加入0.05%～0.15%的随流孕育剂；

（6）、铸件浇注温度在1380℃～1420℃之间；

（7）、保温4小时后打开砂型；

（8）、热处理； 

所述低温高强度高韧性抗冲击铁素体球墨铸铁材料的成品组分及其质量比例为C：3.5%～3.9%，Si：1.9%～2.3%，Mn≤0.2%，P≤0.03%，S≤0.02%，Mg: 0.04%～0.06%， Ni: 0.25～0.95%。 

其中热处理：炉内加热至880～920℃，保温2小时；然后随炉冷却速度控制在80℃/小时以下，缓慢冷却至500～700℃，出炉。 

    可以采用喂丝球化及孕育处理工艺步骤:

（1）设定球化包芯线加入量为0.8%，孕育包芯线加入量为0.6%；

（2）设定喂丝速度为30米/分钟；

（3）将铁水表面的渣清理干净，将铁水包转运到球化处理站，使包盖与铁水包密封严实；

（4）启动球化及孕育喂丝按钮，两种包芯线通过导管进入铁水中开始球化反应及孕育处理；

（5）反应完毕后，将铁水包移离球化站，撒入聚渣剂，将铁水表面的渣子扒干净；

（6）转入浇注场地进行浇注。

也可以采用单丝球化包芯线进行球化处理，采用炉前加入孕育剂的方法进行孕育：

（1）在出铁水过程中，向铁水流上撒入孕育剂，铁水流动过程中搅拌熔化；

（2）出铁水完毕后，进行扒渣处理；

（3）然后将铁水包转入球化站进行球化包芯线喂丝球化处理；

（4）处理结束后，经扒渣、炉前检测，转入浇注场地进行浇注。

其中转包球化处理工艺步骤如下：

（1）、将转包平放，在反应室中加入纯镁块；

（2）、向转包中冲入铁液；

（3）、将转包翻转90度，使反应室处于包的底部，铁水通过反应室预留的小孔进入反应室，开始球化反应，反应产生的镁蒸汽上浮，不断被铁液吸收，并产生搅拌作用使铁水整体被球化；

（4）、反应完毕后，将转包反向翻转，将铁水倒入浇包中；