[发明专利]高铬铸铁的制备方法、薄壁管件及薄壁管件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐磨金属材料技术领域，具体而言，涉及一种高铬铸铁的制备方法、薄壁管件及薄壁管件的制备方法。

背景技术

弯管是混凝土泵送管路的重要组成部分，由于工况恶劣，在使用过程中很容易发生磨损失效，从而严重影响泵送效率和增加维护成本。其中，双层弯管是目前正在大力推广使用的此类产品，主要包括高抗磨性的内管和具有较好韧性的外管，耐磨内管性能的好坏直接决定了弯管的使用寿命。

高铬铸铁是近年来发展起来的一种抗磨性能优异的耐磨材料。采用高铬铸铁制作双层弯管内胆将有利于提升双层弯管性能。但是，双层弯管内管属薄壁管件，铸造难度高，对合金成分和铸造工艺要求高，制定合理的铸造工艺和选用合适的化学成分是生产出质量合格管件的关键。高铬铸铁的抗磨损组织主要包括（Cr，Fe）₇C₃型碳化物和奥氏体或其转变产物所组成。（Cr，Fe）₇C₃型碳化物包括初生粗大碳化物、共晶碳化物和二次碳化物三类，奥氏体或其转变产物包括铁素体，珠光体，奥氏体，马氏体四类。根据特定的工况要求，通过选定合适的合金成分、铸造工艺、热处理工艺对于获得最佳匹配的抗磨组织十分重要。

《薄壁高铬铸铁管件的铸造工艺》（《铸造技术》2011年，第8期）为了减小薄壁铸件的开裂倾向，要求打箱温度控制在250℃以下，而且需要通过复杂热处理才能将铸件热处理提高到58～60HRC，工艺复杂，生产周期长。CN100478478C、CN101580913B、CN102560232A等专利，为了获得优异的抗磨性能，需要选用成分复杂的变质剂，增加了熔炼工艺的难度，同时变质剂的添加使合金成分的流动性变得很差，不利于薄壁管件的成型。

目前，仍没有适宜于薄壁混凝土输送弯管内管使用的低成本高铬铸铁的生产方法。寻求一种低成本的适宜于薄壁管件制造的高铬铸铁的生产方法是本领域技术人员一直努力的一个方向。

发明内容

本发明旨在提供一种高铬铸铁的制备方法、薄壁管件及薄壁管件的制备方法，以解决现有技术中没有适宜于薄壁混凝土输送弯管内管使用的低成本高铬铸铁的生产方法。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种高铬铸铁的制备方法。该高铬铸铁的原料组分按重量百分含量计配比如下：C：2.7%～3.4%，Cr：23%～32%，Mo：0.2%～0.4%，Ni：0.1%～0.3%，V：0.6%～1.1%，Mn：0.3%～0.5%，Si：0.6%～1.1%，P：≤0.05%，S：≤0.05%，以及余量的Fe；其中，Cr和C含量满足公式：4.2%≤[C]wt.%+0.0474×[Cr]wt.%≤4.5%；高铬铸铁的制备方法包括以下步骤：按照高铬铸铁的原料组分进行配料，以Si、Mn、S、P、Cr、C的重量百分含量为标准选配废钢和铬铁，以V、Mo的重量百分含量为标准选配钒铁和钼铁，以Ni的重量百分含量为标准选配电解镍；将废钢、铬铁、钼铁和电解镍进行熔炼，待废钢、铬铁、钼铁和电解镍全部熔化后加入钒铁，待钒铁熔化后加入造渣剂除渣，得到初级合金液；在预定温度下，利用脱氧剂对初级合金液进行脱氧、冷却后得高铬铸铁。

进一步地，高铬铸铁的原料组分按重量百分含量计配比如下：C：3.2wt%，Cr：27wt%，Mo：0.2wt%，Ni：0.15wt%，V：1.0wt%，Mn：0.35wt%，Si：0.6wt%，P：≤0.03wt%，S：≤0.03wt%以及余量的Fe。

进一步地，脱氧剂为铝。

进一步地，废钢、铬铁、钼铁和电解镍在中频感应炉中进行熔炼，预定温度为1550～1600℃。