[发明专利]合成铸铁的炉料配比及其制备气缸盖铸件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造工艺，尤其是一种合成铸铁的炉料配比及其制备气缸盖铸件的方法背景技术。

气缸盖是发动机主要零件之一，它对发动机的许多技术参数有着重大影响，因而尺寸精度要求高，内外表面质量要求严；铸件结构复杂，壁厚相差悬殊，成形时砂芯多且复杂，水腔要求流水通畅，工作时温度反复急剧变化，由于不断产生的膨胀和收缩而产生交变热应力，容易导致疲劳失效，因此要求缸盖铸件结构合理，材质具有高的强度、硬度及良好的抗疲劳性能、铸造性能和气密性，铸造工艺及技术难度大。目前国内生产缸盖的主流厂家大部分采用双联熔炼（冲天炉+电炉）铁水，而这种方法必须大量使用优质生铁，由于我国钢铁工业的大发展，生铁资源日益紧缺，质量好的生铁价高，市场采购难，成为许多厂家稳定生产高强度、薄壁复杂件控制质量及成本的难点。而贵州省适用于生产缸盖类铸件的生铁更少，大部分生铁由于存在多种影响铸造性能及铸件力学性能的元素，据南方等柴油机厂在上世纪90年代使用贵阳市附近某厂生产的铸造生铁生产缸体、缸盖铸件，铸件质量显著下降，主要表现为产生大量的缩孔、缩松、渗漏等缺陷且力学性能很难达到技术要求，严重影响了铸件的可靠性。

发明内容

本发明的目的是：提供一种合成铸铁的炉料配比及其制备气缸盖铸件的方法，它能有效减少铸件中生铁的使用量，既能降低生产成本，又可以提高铸件质量，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：

合成铸铁的炉料配比，按质量份数来计算，它包括45～55份废钢、25～35份回炉料、15～25份生铁、2～3份增碳剂及0.25～0.35份孕育硅铁。

生铁为贵州地方生铁。

增碳剂的含碳量大于90%的优质增碳剂。

孕育硅铁为75%硅铁合金。

采用本发明的炉料配比制备气缸盖铸件的方法，将废钢、回炉料、生铁、增碳剂及孕育硅铁在1500℃以上的温度下进行熔炼，得到铁水；将铁水在1380～1450℃下进行浇注，浇注时间为7～10s，浇注完成后进行脱模清砂，再对落砂后的铸件进行抛丸处理。

熔炼的CE值控制在3.9%～4.05%。

熔炼采用电炉进行加热。

对根据本发明的方法所得到的产品进行分析检测，其化学成分、金相组织及机械性能表1、表2。

表1 缸盖化学成分W_B（%）

表2 缸盖金相组织及机械性能

由表1、表2可以看出缸盖质量得到很大提高，该工艺操作简便，过程容易控制，可操作性强，它具有如下技术特点：

（1）生铁中存在许多粗大的过共晶石墨，这种粗大石墨有遗传性，特别是熔炼温度低时粗大的石墨难以消除，这样，粗大的石墨会遗传到固态铸铁组织中，大比例的生铁用量，一方面降低铸铁所能达到的强度，另一方面使凝固过程中本来应该产生的石墨化作用削弱，导致铁液凝固过程的收缩倾向增大，大比例的废钢加增碳剂能很好解决这一问题。

（2）生铁中普遍含有Ti、V、Cr等合金元素。这些元素多阻碍石墨化，Ti更是强阻碍石墨化元素。大比例使用生铁，当铁液中Ti含量>0.05%时，铁液凝固过程不仅收缩倾向，白口倾向增大，还恶化铸铁的加工性能。铸造用废钢一般不含Ti、V、Cr等合金元素或含量极低，大比例使用废钢加增碳工艺，能消除这些元素的不利影响。

（3）采用优质增碳剂：具有极高的纯度、极佳的颗粒形态和石墨化的晶体结构，不仅起增碳作用，而且还能促进铸铁的孕育形核，改善石墨细化，增加石墨球数，容易被铁液吸收，碳的吸收率高（90%以上）。

因此本发明具有以下特点：

1、炉料采用大量废钢，少量生铁，既降低了成本，又提高了产品质量，同时也证明了采用地方生铁亦能生产出高强度、薄壁复杂缸盖铸件。

2、可获得含磷、硫低的铁水。低的磷含量使缸盖铸件产生缩松和渗漏缺陷的倾向性减小。

3、少用生铁可避免生铁遗传性影响，铸铁石墨形态好、球光体含量高、机械性能好，在同等碳当量情况下，合成铸铁比传统的冲天炉或电炉熔炼的铸铁提高一个牌号以上。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明采用大量废钢及少量生铁来制作薄壁复杂缸盖铸件，所得到的产品强度好、废品率低，既能有效降低生产成本，还能显著提高铸件质量。而且熔炼采用电炉加热，避免了使用传统的冲天炉，环保效果好。由于贵州本地生铁中含硫量较高，因此采用贵州本地生铁还可免去增硫工序，简化了生产过程，降低了制作成本。本发明所采用方法简单，容易实施，生产成本低廉，使用效果好。

具体实施方式