[发明专利]一种高强度薄壁灰铁铸件的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度薄壁灰铁铸件的制备方法，通过采用3～8％生铁、50～65％废钢和27～42％回炉料作为熔化铁液的配比原料，采用熔炼、一次增碳、一次孕育、二次增碳、二次孕育、浇铸、型内孕育和退火的工艺方法，得到高强度薄壁灰铁铸件，其化学成分按质量百分比计为：C：2.9～3.5，Si：1.4～2.1，Mn：0.7～1.1，P：≤0.05，S：≤0.08，Cu：≤0.03，Sn：0.031～0.043，RE：0.01～0.03，余量Fe和不可避免杂质。本发明的制备方法，不仅能制备得到高强度薄壁灰铁铸件，而且其成本低廉，综合性能优于铸件牌号为HT250的国家标准。

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，具体的说涉及一种高强度薄壁灰铁铸件的制备方法。

背景技术

铸件是用各种铸造方法获得的金属成型物件，按铸型成型方法的不同，可以把铸件分为普通砂型铸件、金属型铸件、压铸件、离心铸件、连续浇注件、熔模铸件、陶瓷型铸件、电渣重熔铸件、双金属铸件等，其中以普通砂型铸件应用最多，约占全部铸件产量的80％。

现有技术中提高薄壁灰铁铸件强度的常用方式为调整化学成分，即在铸件原料中减少碳含量，增加锰含量，并添加合金元素进行合金化处理，而合金元素的添加造成铸件成本的增加；现有技术采用常规熔炼、一次增碳和一次孕育的方式，所得到的灰铁铸件，其石墨分布不均匀，局部长而薄，局部粗大，严重降低了铸铁性能。

专利申请号为CN201510141701.1的中国专利，公布了一种灰铁铸件的制备方法，该专利灰铁铸件采用的原料配比为，生铁10～20％，废钢35～45％，硅铁0.6～0.8％，增碳剂1～1.3％，其余回炉料，并通过采用熔炼、一次增碳、分步随流孕育和浇铸的方法制备，得到的灰铁铸件，其综合性能基本满足HT250铸件的国家标准，但当壁厚较薄时，其石墨局部容易分布不匀，且粗大，会引起强度降低，造成铸件使用寿命和综合性能的下降。

发明内容

鉴于以上现有技术的不足之处，本发明的主要目的在于提供一种高强度薄壁灰铁铸件的制备方法，以克服现有技术存在的不足之处，满足高强度薄壁灰铁铸件的使用要求。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种高强度薄壁灰铁铸件的制备方法，包括以下步骤：

S1熔炼：按质量百分比计算，称取3～8％生铁、50～65％废钢和27～42％回炉料，高温熔化后在中频感应炉中进行熔炼，熔炼温度为1510～1560℃，得到熔化铁液；

S2一次增碳：在中频感应炉内，将0.5～1.0％熔化铁液重量的第一增碳剂加入到步骤S1所得到的熔化铁液中，控制中频率功率为120KW，继续熔炼5～10min，得到第一增碳铁液；

S3一次孕育：在超声波作用下，将0.2～0.6％第一增碳铁液重量的第一孕育剂加入到步骤S2的第一增碳铁液中，进行浮硅孕育处理，除去浮渣，得到第一孕育铁液，其中超声波的功率为60～80KHz；硅能促使生铁中所含的碳分离为石墨状，在超声波的作用下，不仅能去氧减少铸件的气眼，还能提高熔化生铁的流动性，降低铸件的收缩量，但含硅过多，也会使生铁变硬变脆；第一孕育剂的加入，能与铁液中的硅结合，形成浮渣，从而改善最后铸件的综合性能；超声波不仅能促进硅与铁液中氧的结合，而且有利于第一孕育剂与多余硅结合，形成浮硅得以去除；

S4二次增碳：将步骤S3得到的第一孕育铁液加热到1600℃，选用石墨粉做第二增碳剂，其粒度为1～5mm，氮气作为载体，向浇包内吹入石墨粉，吹入量为每吨第一孕育铁液10～15kg，二次增碳后包内温度为1430～1480℃，得到第二增碳铁液；通常铸件在冶炼过程中进行一次增碳处理，但是由于一次性增碳剂投加量大，使得增碳剂在铁液中的分布不均匀，得到的铸件容易出现局部缺陷，整体强度不高，通过分次投加处理，不仅能使增碳剂更加均匀地弥散在浇铸坯体中，同时更加有利于孕育剂促进石墨化，改善石墨形态和分布状况，细化基体组织；