[发明专利]生产低温球墨铸铁的简易脱锰法

说明书

技术领域

本发明属于低温球墨铸铁生产技术领域，尤其涉及一种生产低温球墨铸铁的简易脱锰法。

背景技术

球墨铸铁是一种高强度铸铁材料，具有优异的力学性能，如较高的强度和屈服强度，较高的伸长率和一定的冲击韧性。在常温工作条件下，球墨铸铁可以代替铸钢来铸造复杂零件，生产成本低廉，具有广泛的用途。但是，一般的球墨铸铁在低温使用时，其韧性急剧下降转变为脆性材料，无法抵抗各种使用环境所产生的冲击，可能造成零件的突然脆断，从而引发重大的人员伤亡和经济损失。

所谓低温球铁指的是，这类球墨铸铁在低温（-20℃～-50℃）状态下，仍具有高的力学性能：抗拉强度≥400MPa，延伸率≥20%，低温冲击值≥12J。低温球铁广泛应用于大功率机车、动车组、风力发电、地铁、核能电站以及在寒冷地区使用的石油机械、矿山机械的零部件。与常温球墨铸铁件相比，低温球墨铸铁件生产难度大，技术含量高，属于高科技、高附加值产品。

随着高速列车和风力发电的发展，带动了低温球铁材料技术的发展，全球对低温球铁的需求量与日俱增。据统计，在我国引进的法国阿尔斯通大功率电力机车中，每台机车使用了十几件耐低温球墨铸铁件，重量约有7～8吨。近几年来，全球应用于风力发电零部件的低温球墨铸铁件每年都以40%的速度增长。根据预测，在未来5年内，我国大功率机车、动车组、风力发电、石油机械等行业，对低温球墨铸铁件（2.5万元～3.5万元/吨）的需求量将有大幅增加，由此可见，低温球墨铸铁市场广阔，经济效益巨大。随着铁路高速、重载的发展以及风力发电装机容量的不断提高，引进的大功率内、电牵引机车、动车组及风力发电装置关键部件的国产化已愈显重要。

生产低温球铁的关键技术在于：（1）采用高质量的原材料；（2）严格控制化学成分；（3）采用适量的球化剂和球化处理方法；（4）合理孕育（采用多次孕育）；（5）热处理。其中，锰量的控制尤为重要，Mn是碳化物形成元素，容易导致碳化物产生。特别是Mn易偏析，会富集到共晶团的边界形成珠光体或晶间碳化物，这对低温球墨铸铁的冲击韧性和脆性转变温度都有特别不利的影响。资料表明，每提高0.1%的锰含量，球铁的脆性转变温度提高10℃～12℃。因此，生产中应将锰含量严格控制在0.15％以下，这就要求在配料时尽量选用低锰生铁和低锰废钢作为原材料。但是，国产生铁和废钢大多数含锰量都在0.2％以上，难以满足要求，致使配料困难。南非生铁是生产低温球铁的理想原材料，其平均Mn含量只有0.022%，但生产成本高，材料来源缺乏且不符合我国国情。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种生产成本低、操作简便、脱锰效果良好的生产低温球墨铸铁的简易脱锰法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：生产低温球墨铸铁的简易脱锰法，使用酸性炉衬（打结材料的主要成分是SiO₂）的普通中频感应电炉熔炼金属，待炉内金属全部熔化后，将内装氧化铝粉末（Al₂O₃）的钢管用压瓢压入金属熔体中，氧化铝粉末的加入量为熔炼金属总重量0.5%-0.8%；升温至1600-1620℃，保温3-5分钟后，将占熔炼金属总重量1%的增碳剂均匀地撒在铁水表面上，3-5分钟后降低电炉功率，待炉内金属熔体降温至1500-1530℃时即可出铁水进行球化处理。

针对目前低温球墨铸铁生产中锰含量高且难于控制和降锰成本高等问题，发明人建立了本发明生产低温球墨铸铁的简易脱锰法，该法利用锰在酸性感应电炉内氧化烧损严重的原理达到降锰目的，并通过补加增碳剂弥补碳的氧化烧损，从而可以将熔体中的锰含量稳定地降至0.15%以下，且生产成本低，操作简便，适宜工业化大批量生产。由于熔体中的锰含量降低，因此生产的低温球墨铸铁性能良好。

附图说明

图1是应用本发明获得的低温球墨铸铁试样的金相组织图（未腐蚀100×）。

图2是低温球墨铸铁热处理工艺图。

图3是实施例1获得的低温球墨铸铁试样的金相组织图（未腐蚀100×）。

图4是实施例2获得的低温球墨铸铁试样的金相组织图（未腐蚀100×）。

图5是实施例3获得的低温球墨铸铁试样的金相组织图（未腐蚀100×）。

图6是实施例4获得的低温球墨铸铁试样的金相组织图（未腐蚀100×）。

具体实施方式