[发明专利]一种基于石墨球超细化的铁基连铸型材制备方法

说明书

本发明公开一种基于石墨球超细化的铁基连铸型材制备方法，是通过在铁基型材的连铸过程中向铁水中添加合适的孕育剂和球化剂，使得铁水凝固过程中石墨的形核率远大于常规孕育剂和球化剂进行孕育和球化处理时石墨的形核率，实现连铸铁型材中石墨球的超细化，从而使得连铸球墨铸铁型材由表及里50mm处石墨球密度数不少于500个/mm²，远大于目前球墨铸铁型材经常规孕育剂与球化剂处理后获得的石墨球密度数。由于石墨球密度数的极大提升，使得连铸铁型材中的石墨球直径大大减小，石墨球的圆整度和分布的均匀性极大的提升，因而显著的减少了因石墨球的形状不规整以及分布不均匀带来的对金属基体的损害，从而显著的提高了铁型材的相关性能。

技术领域

本发明属于铸铁型材的制造技术领域，具体涉及一种基于石墨球超细化的铁基连铸型材制备方法。

背景技术

球墨铸铁中因其石墨呈球形，故相对于其他铸铁具有较高的强度和较好的韧性，而且还能通过热处理进一步提高其力学性能。但是球墨铸铁中石墨的球化率以及石墨球的大小对铸铁的力学性能有着至为关键的影响。如随着石墨球直径的减少，铸铁的强度、塑性、韧性、疲劳性能、抗氧化性能等都会得到提升。然而，现有的球墨铸铁型材，为获得球形石墨，其成分一般是过共晶的，因此，其凝固组织中一般含有粗大的初生石墨球，从而导致其中石墨球较大，石墨球密度数小；同时由于表面和心部的冷却速度不一样，使得表面和心部的石墨球大小和密度数也存在极大差异(如，对直径150mm的连铸球墨铸铁型材，其表面的石墨球密度数可达300个/mm²以上，而心部的石墨球密度数一般不超150个/mm²)，因而严重制约了其力学性能的提升。例如，与铸钢具有相同抗拉强度的球墨铸铁，由于大小不一致的石墨球，尤其是大石墨球的存在，使得球墨铸铁的塑性、抗大能量冲击的性能均不如铸钢。因粗大石墨球和石墨球密度数小造成的球墨铸铁性能不能充分发挥，极大的限制了其应用，因此减少石墨球直径的大小、改善其直径分布的均匀性以及提升石墨球密度数对提升球墨铸铁的力学性能和拓宽其应用领域具有重大意义。

然而，在球墨铸铁的连铸制造过程中，因心部铁水冷却速度慢、凝固所需时间长以及存在孕育与球化衰退等原因，使得连铸球墨铸铁型材心部的石墨球极易粗化、表面和心部的石墨球密度数和大小存在很大的差异，因而难以在整个横截面上获得石墨球直径细小且均一、石墨密度数高的连铸球墨铸铁型材。因此，如何实现连球墨铸铁型材连铸过程中的心部的快速冷却、缩短其凝固时间、防止其中孕育和球化衰退，从而获得细小、均匀的石墨球，进而得到石墨球密度数高的球墨铸铁型材，这对提升球墨铸铁型材的力学性能、延长其服役环境下的使用寿命和拓宽其应用领域具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于石墨球超细化的铁基连铸型材制备方法，解决了现有连铸球墨铸铁生产过程中因心部冷却速度慢、孕育剂和球化剂衰退等造成的心部石墨球粗大、尺寸分布不均匀和石墨球密度数低等问题，实现连铸铁型材中石墨球的超细化和高密度数，从而提高了连铸球墨铸铁的力学性能，改善了其应用性能。

本发明所采用的技术方案是：一种基于石墨球超细化的铁基连铸型材制备方法，具体操作步骤如下:

步骤1.对原料废钢、面包铁、孕育剂和球化剂按照球墨铸铁成分要求进行配制称量；

步骤2.按照按水平连铸或垂直连铸的工艺把结晶器安装到水平连铸或垂直连铸生产线上，且在结晶器的结晶口安装引锭头，引锭头与引锭杆相连，并通过牵引机牵引拉拔；

步骤3.熔炼：将步骤1称取的面包铁和废钢放入中频感应炉中加热熔炼成铁水；

步骤4.将步骤1中称量好的球化剂放在浇包的底部，然后在其上覆盖孕育剂并压实，最后在孕育剂的上面覆盖无锈铁屑覆盖剂；

步骤5.铁水的孕育与球化处理：将熔炼好的铁水冲入底部放有称量好的孕育剂、球化剂和覆盖剂的浇包中，并在浇包中静置1～3min，进行铁水的孕育与球化处理；