[发明专利]一种高强度耐高温球墨铸铁及球墨铸铁管件铸造工艺

说明书

本发明涉及一种高强度耐高温球墨铸铁，由以下重量份数的原料构成：回炉铁10%—25%、原生铁10%—25%、铁镍合金0.1—1%、锰铁合金0.5%—3.5%、钨钼合金1%—7.5%、增碳剂1%—3.5%、改性剂1.1%—3.6%、球化剂1%—3%、孕育剂1%—3%、稀土0.5%—2%，余量为废钢。其铸造方法包括原料熔炼，变质调制，浇包预处理，调质浇铸及改性热处理等五步。本发明一方面利用稀土元素来提高球墨铸铁晶相组织分布的均匀性，达到在提高球墨铸铁硬度高的同时而不降低延伸率和韧性，另一方面通过变质、调质处理，使球墨铸铁工件抗疲劳性能和耐磨性能得到全面提高，除此之外，通过本发明的球墨铸铁铸造工艺还可有效的降低球墨铸铁工件内部应力集中、裂痕及沙眼等缺陷，提高球墨铸铁工件的产品质量的结构强度。

技术领域

本发明涉及一种高强度耐高温球墨铸铁及球墨铸铁管件铸造工艺，属铸造加工技术领域。

背景技术

目前铸铁管件往往均采用球墨铸铁为基材进行生产制备，虽然可以有效满足使用的需要，但在使用中也发现，通过传统的球墨铸铁配方和铸造工艺加工的铸铁管件一方面存在管材耐磨性、结构强度、结构韧性、耐高温性及抗热伸缩性均相对较差，另一方面也导致管材浇铸作业工作效率较低，且铸铁管材内部易存在沙眼、裂痕、应力集中的缺陷，从而严重影响了铸铁管件的使用可靠性和使用寿命，因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的铸铁管件用球墨铸铁及与之配套的铸造工艺，以满足实际生产使用的需要。

发明内容

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种高强度耐高温球墨铸铁及球墨铸铁管件铸造工艺。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种高强度耐高温球墨铸铁，由以下重量份数的原料构成：回炉铁10%—25%、原生铁10%—25%、铁镍合金0.1—1%、锰铁合金0.5%—3.5%、钨钼合金1%—7.5%、增碳剂1%—3.5%、改性剂1.1%—3.6%、球化剂1%—3%、孕育剂1%—3%、稀土0.5%—2%，余量为废钢。

进一步的，所述的增碳剂为含碳百分重量为85%以上焦碳沫，焦碳沫颗粒直径≤400nm。

进一步的，所述的改性剂为SiC单质微粉颗粒，SiC单质微粉颗粒直径≤400nm。

进一步的，所述的稀土为包含Ce、H、Dy、Sm、Gd和Lu等元素的镧系元素。

进一步的，所述的高强度耐高温球墨铸铁化学元素含量为C：3.5-3.7%、Si：2.8-5.3%、Ni：0.2—0.3%、W：0.5—2.5%、Mn：0.1—1.5%、Mo ：1.3—4.6%、Zr：0.11—0.2%、Ce：0.05—0.1%、Hf：0.1—0.25%、Dy：0.03—0.08%、Sm：0.01—0.05%、Gd：0.01—0.05%、Lu：0.03—0.06%、S：<0.02%； P：0.15-0.4%；余量为Fe。

一种高强度耐高温球墨铸铁的铸造方法，包括以下步骤：

第一步，原料熔炼，首先将回炉铁、球墨铸铁切、屑锰铁合金、硅铁合金和废钢一同添加到熔炼炉内，并沿着熔炼炉自下而上安装按照原料直径从小到大进行摆放，然后由氩气将熔炼炉内的空气排出并使熔炼炉内的气压恒定在1.1—3个标准大气压，然后在5—10分钟内将熔炼炉加热至1400℃—1600℃，直至熔炉内原料均呈熔融态并搅拌均匀后，从熔炉内却金属液样本进行成份分析，并根据成份分析结果对熔炉内金属液成份含量进行调整，直至金属液化学成份达到要求后进行静置保温，且保温时间为10—30分钟；

第二步，变质调制，完成第一步作业后，对熔炉内熔融态金属液进行单向语速搅拌，搅拌速度为10—50分钟/转，并在转速稳定后通过增碳剂和改性剂分别吹送到熔炉内，并使增碳剂和改性剂与熔炉内的熔融态金属液充分搅拌均匀，然后保温静置5—20分钟；