[发明专利]一种中等强度高延伸率球铁的熔炼方法

说明书

技术领域

本发明属于化学熔炼领域，特别涉及一种中等强度高延伸率球铁的熔炼方法。

背景技术

球墨铸铁是铸铁中的石墨呈现球状的一种铸铁，通过球化处理使石墨形成球状，这种球状石墨可使应力集中小，减小对基体的割裂。由于球墨铸铁的强度、塑度、韧性高，疲劳强度接近于中碳钢，耐磨性优于非合金钢，切削性能可与灰铸铁相媲美，制造成本低等优点，它受到了广泛的应用。

球墨铸铁的生产过程中，将不同配比的原料熔化后即可形成铁液，铁液的质量、球化孕育处理效果等对铸件的质量有着决定性的作用。铁液的质量好，则凝固时能够形成数量更多、更小的石墨球和共晶团，石墨球和共晶团越多、越细小，则铸件形成时的膨胀应力越大，从而能更有效地克服基体组织疏松，提高球墨铸铁的力学性能。因此，铁液的质量与最终的球墨铸铁的质量有直接关系，铁液的质量好坏又直接与原料的配比以及原料中各元素化学组分的含量有直接的关系。影响球墨铸铁质量的另外一个因素是球化过程，球化处理的目的是使石墨球化，同时除去硫和氧等活性元素。众所周知，在球墨铸铁的制备过程中，人们希望硫含量越多越好，普遍认为硫是一种有害元素，它的存在会破坏石墨形核的形成过程，进而影响球墨铸铁的力学性能等；另外，球化过程中，球化反应速率及整个球化反应时间决定着镁的吸收率、石墨的圆整度、数量及分布情况，而这些因素会影响球墨铸铁的力学性能。目前，常规的制造厂在生产QT600材质时，一般延伸率只能达到5-7，虽然达到了国标中规定延伸率超过3便合格的标准，但仍然处于偏低的性能。

针对上述现象，中国专利号CN 104878275 A中提出了一种高强度高延伸率球铁铸件的生产工艺，按下述步骤进行：（1）在电炉中加入18-22份废钢熔炼，再加入58-62份回炉料，最后同时加入0.5份的组织改良剂和18-22份生铁进行熔炼，形成原铁水；（2）将球化剂加入到球化包的球化室内，再将孕育剂覆盖在球化剂上，然后将矽钢片覆盖在孕育剂上，最后将组织改良剂加入球化包内；（3）将电炉中温度控制在1460-1480℃的原铁水到球化包中反应后形成终铁水；（4）将终铁水浇入铸型，冷却后得到球铁铸件。但该生产工艺仍存在以下缺陷：1.铁水的质量不能得到有效的改善；2.只适用于高强度高延伸率球铁的生产，并不适用于中等强度高延伸率球铁的生产；3.球铁的延伸率虽得到了提升，但仍欠佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种中等强度高延伸率球铁的熔炼方法，该熔炼方法不仅能防止铁水中结晶型核的烧损，提高铁水质量，还能在保证球铁的强度的基础上，大幅度提高延伸率。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种中等强度高延伸率球铁的熔炼方法，其创新点在于：所述熔炼方法按下述步骤进行：

（1）加料熔炼：在电炉中同时加入1.0-1.1质量份的增碳剂和28-32质量份的废钢熔炼，然后加入38-42质量份的回炉料，再加入0.93-1.0质量份的硅铁，最后加入28-32质量份的生铁进行熔炼；

（2）成分微调：电炉中铁水升温到1420～1440℃，通过加入0.3-0.4质量份的锰铁及0.2-0.3质量份的电解铜，调至原铁水要求的范围；

（3）铁水预处理：炉中铁水升温到1450～1470℃后从电炉中倒出1/3的铁水于铁水包中，然后向电炉中一起加入1个质量份碳和1个质量份的碳化硅，同时用最大功率将电炉升温，并将倒出的1/3的铁水回入电炉中；

（4）铁水精炼：将炉中铁水温度升至1500～1520℃，保温、静置5～10分钟，使铁水化学成分达到均匀状态；

（5）球化处理：

A.将球化剂加入到球化反应包的球化室内，再将一次孕育剂覆盖在球化剂上，最后将矽钢片覆盖在一次孕育剂上；

B.当铁水温度达到1480-1500℃时出炉到球化反应包中，在铁水出到总铁水重量的1/3时，加入二次孕育剂至球化反应包中，最后再将剩余的铁水出炉至球化反应包中，形成终铁水；

（6）铸件成型：球化结束后，在12min内将终铁水浇入铸型，冷却得到球铁铸件。

进一步地，所述废钢采用低锰废钢，其各组成成分的质量分数分别为C：0.018%，Si：0.10%，Mn：0.13 %，P：0.05%，S：0.017%，Cr：0.05%，Ti：0.038%，V：0.040%，余量为铁。