[发明专利]铸态高强度球铁及其制造工艺

说明书

本发明公开了一种铸态高强度球铁及其制造工艺，该工艺包括：步骤(1)：配金属炉料，按重量百分比为生铁20‑30％、回炉铁25‑35％、废钢35‑45％，采用中频感应电炉进行熔炼，增碳剂与金属炉料一同加入电炉中下部位，进行增碳处理，熔炼温度控制在1450‑1520℃，随后铁水包内吹氮气脱硫处理；步骤(2)：对上述产物进行球化处理和二次孕育处理，第一孕育剂选用为75SiFe孕育剂，第二孕育剂选用为硫氧铈孕育剂；步骤(3)：使用铁模覆砂铸造工艺进行浇注成型，浇注完成后，利用铸件自身的预热进行热处理，直至室温。本发明提供的工艺设计合理，其减去了热处理工序，降低了生产成本，减少环境污染，通过该工艺得到的球铁，其力学性能均得到提高。

技术领域

本发明涉及铸态球铁及其生产方法，尤其涉及一种铸态高强度球铁及其制造工艺。

背景技术

高强度球墨铸铁由于具有较高的抗拉强度和较高伸长率在工程机械、汽车零件中应用广泛，包含桥壳、转向节、行星轮壳、轮毂等安全件。球墨铸铁如果在铸态下就能达到高强度高韧性等优异的综合力学性能的话，则会大大降低生产成本以及缩短生产周期。许多原来采用铸钢材料或者锻焊结合的零件，现在越来越多地被高强高韧的球铁件所代替。用球墨铸铁件代替钢件，可以使自重下降8％-12％，这对机械的轻量化以及能源的节约大有裨益。同时相对于钢，铸铁本身也有许多优点，良好的耐磨性、减震性、导热性以及较低的缺口敏感性，同时铸铁的原材料来源广泛，极易获得，这些都奠定了高强高韧球墨铸铁的应用地位和前景。

球墨铸铁生产中使用孕育剂可以起到增加石墨核心，提高形核能力和增加石墨球数，优化组织，提高综合性能的作用。通常用于铸铁的孕育剂为含有少量Al、Ca、Zr、Ba等元素的SiFe合金，然而这些孕育剂在对于厚壁球墨铸铁件或冷却条件恶劣这样的环境因素下，铸件表面例如法兰部位经常出现缩松，达不到生产要求。通常，铸件经热处理才能达到材质的技术要求，而通过热处理用标煤和电造成生产成本增高，用煤所产生的二氧化硫和粉尘严重污染玩境。

因此，本领域的技术人员致力于提供一种铸态高强度球铁制造工艺及其配方，采用多元微量合金处理工艺，既能免热处理工序，又能获得铸态铸件组织致密、达到强度和硬度的要求。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种铸态高强度球铁及其制造的创新工艺。

为实现上述目的，本发明提供了一种铸态高强度球铁制造工艺，具体包括以下步骤：

步骤(1)：配金属炉料，包括低磷、低硫的生铁，回炉铁和废钢，按重量百分比为生铁20-30％、回炉铁25-35％、废钢35-45％；采用中频感应电炉将配好的金属炉料进行熔炼，取金属炉料重量比2.7-3.3％的增碳剂，与金属炉料一同加入电炉中下部位，一层金属炉料一层增碳剂，进行增碳处理，熔炼温度控制在1450-1520℃，全部熔化后检测铁水中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求，随后铁水包内吹氮气脱硫处理；

步骤(2)：对上述产物进行球化处理，球化剂加入量为处理铁水重量的0.9-1.3％，将球化剂倒入球化包内，紧实，上面均匀覆盖铁水总重量0.4-0.6％的第一孕育剂，第一孕育剂选用为75SiFe孕育剂，将铁水总量的四分之三冲入球化包内，完成球化处理和第一次孕育处理后，再冲入铁水总量的四分之一，将铁水总重量0.2-0.4％的第二孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，第二孕育剂选用为硫氧铈孕育剂；

步骤(3)：使用铁模覆砂铸造工艺进行浇注成型，将温度不低于1400℃的铁水浇注到内腔覆有一层型砂的金属铸型中，浇注完成后，利用铸件自身的预热进行热处理，直至室温。

进一步地，步骤(1)熔炼后在铁水中加入铁水重量0.15％的冶金碳化硅预处理剂，低频搅拌均匀。

进一步地，步骤(1)中使用高温增碳剂进行增碳处理，增碳剂使用之前要进行高温处理，增碳剂的成分要求碳含量≥99.5％，硫含量≤0.01％。