[发明专利]一种耐低温高韧性球墨铸铁及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，尤其涉及一种铸铁及其制备方法。

背景技术

低温高韧性球墨铸铁因其特殊的使用性能，日益成为国内高寒地区机器等重要设备重要部件，比如风电的变速箱、轮毂、底座、铁路及地铁配件，机车及车辆配件、石油及化工管道配件等等。虽然低温高韧性球墨铸铁材质产品在高寒地区用途广泛，但金属联接管件及其管配件产品因防漏要求较高、管体壁厚较薄、熔炼工艺繁杂，故国内管件生产企业很少将低温高韧性球墨铸铁材质产品应用于管件产品生产，由此也造成国内此类产品的严重短缺和整体技术落后。

发明内容

本发明的目的是提供一种低温下使用的球墨铸铁及其制备方法，所要解决的技术问题是使得球墨铸铁在低温使用条件下也保持较好的使用性能。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种耐低温高韧性球墨铸铁，含有以下重量百分比的化学元素，碳3.3%~3.5%，硅2.2%~2.5%，锰＜0.3%，磷＜0.03%，硫＜0.01%，镍0.6%~0.9%，铋0.005%~0.01%，余量为铁。

前述耐低温高韧性球墨铸铁的制备方法，包括如下步骤：

配料工序：分别称取Z14生铁 50%、废钢 15% 、QT回炉料 35% 、镍锭 0.85%、铋锭 0.008%、孕育剂（75号硅铁）0.7%、球化剂（稀土镁硅铁合金）1.2%。

熔炼工序：本发明采用工频电炉熔炼，为了提高熔化效率，在炉底先辅上Z14生铁10%，以尽早的获得熔融的铁液来促进铁料的熔化，再在电炉中从下往上依次加入Z14生铁总量的40%、QT回炉料总量的30%，以小功率开炉，5分钟后将电炉功率升至90%，炉料开始熔化，在炉料熔化过中不断添加剩下的Z14生铁、QT回炉料、废钢，炉料熔化后加入总量90%镍锭和90%铋锭，待配置的炉料全部熔化后，取样进行化学成分分析，根据分析结果剩余10%镍锭和铋锭，然后升温至1500～1530℃温度，为提高铸件的低温高韧性性能，在熔炼铁液过程中加入镍锭0.85%、铋锭 0.008%，化学成分分析合格后，铁水出炉，所述镍锭含镍99%，铋锭含铋99%。

孕育、球化工序: 超耐低温高韧性薄壁金属联接管件具有良好性能的必要条件是球化及孕育处理得当。通过球化处理可让铸铁管件中的碳的存在形式为球状，能创造较多的石墨结晶核心，使共晶团数目增多，细小并均匀分布，从而提高机械性能。

浇包中堤坝的一侧加入0.7%孕育剂（孕育剂颗粒大小在8~20mm之间）、1.2%球化剂（球化剂颗粒大小在5~20mm），并均匀撒上2～5mm珍珠岩。先冲入总重量70%的铁液，待球化反应结束后，再冲入其余铁液，静置1~2分钟，铸铁的石墨及基体组织细化，使铸铁强度提高。炉前浇注三角试块检测球化及孕育的结果，合格后方可浇注。

前述的孕育剂为稀土、硅、锶、铋复合材料，含有以下重量百分比物质，稀土：5-10%， 硅：55-65%，锶：0.5-1%；钡：0.2-0.5%，余量为铁。

前述的球化剂含有以下重量百分比物质，镁：4-5%，稀土：8-10%，硅：45-55%，余量为铁。

借由上述技术方案，本发明的一种耐低温高韧性球墨铸铁及其制备方法至少具有下列优点：

采用本发明方法制备的球墨铸铁耐低温，韧性高，使用性能优良，并且制备工艺简单，操作方便，利用废钢制备，节约成本。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,对依据本发明提出的耐低温高韧性球墨铸铁及其制备方法其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

实施例所用的生铁重量百分成分为：C：≥3.3%，Si：1.2-1.6%，Mn：＜0.5%，P:0.015-0.04%, S：＜0.05%。

实施例1：

超耐低温高韧性球墨铸铁的制备方法：

1、配料工序：

分别称取占总重量50%Z14生铁，15%的35号废钢，35%的QT回炉球铁。

2、熔炼工序：

采用工频电炉熔炼，按配料单将配好的原材料按顺序放入炉内熔化1500-1550℃出炉，进行炉前处理；配料中，镍锭的加入量为0.65%，铋锭的加入量为0.0055%。

3、炉前处理工序：