[发明专利]生产高性能球墨铸铁阀门的原料组合物及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于合金铸铁铸造技术领域，具体涉及一种采用球墨铸铁中适当加入镍、铜、锡元素，铸造高性能阀门铸件原料组合物及其生产方法。

背景技术

高性能阀门对材质要求非常严格。高性能阀门一般用于化工、船舶、石油、排污等比较特殊的环境，要求阀门具有耐腐蚀、耐磨损、耐高压、耐高温等特殊性能。

目前，国内外生产高性能阀门的生产厂家大多采用不锈钢、合金钢为原料来生产、制作阀门。这样生产的阀门价格昂贵，但机械性能一般，有的耐腐蚀，但是不耐磨；有的耐磨，但是耐腐蚀性较差。

国内传统生产工艺与国外类似，如专利申请号为200510041029的专利公开了“一种液碱含镍球铁阀门用材的加工方法”，涉及用于化工行业的合金耐强碱球铁阀门材料的制造方法。其工艺是先将生铁、废钢、回炉料加入IT中频炉内加热，待融化后再加入铁合金、硅、锰、镍，经熔炼后，再进行浇注、造型、热处理。

国内外生产高性能阀门生产工艺存在的缺点是：1.生产成本高，不锈钢的价格约80000元/吨，合金钢的价格约35000元/吨。是球墨铸铁的3～8倍。2.生产的阀门机械性能差，有的耐腐蚀，但是不耐磨；有的耐磨，但是耐腐蚀性较差。3.不是从铸态直接得到其高性能，而是大多采用热处理方式，费用高、存在二次污染。4.使用寿命短，更换频繁。即影响了正常使用，又提高了维修费用。

发明内容

为了克服现有技术领域存在的上述问题，本发明的目的在于，提供一种生产高性能球墨铸铁阀门的原料组合物及采用上述原料组合物生产高性能球墨铸铁阀门的方法。

本发明提供的生产高性能球墨铸铁阀门的原料组合物，该原料组合物的组分及各组分的重量百分比为：Q10生铁50～60％、废机件15～20％、废钢5～10％、废铁屑20～25％、镍铁0.5～0.8％、废铜0.3～0.6％、废锡0.2～0.3％、球化剂1～1.3％、孕育剂1～1.5％。

上述原料组合物中，所述Q10生铁，为磷含量＜0.04％，硫含量＜0.02％，碳含量4％，硅含量＜1.0％的球墨生铁。是用铁矿石经高炉冶炼的产品，国内产量很大，非常普遍。

上述原料组合物中，所述废机件为铸件生产中的铸件浇注系统，如浇道、浇冒口等或因铸造瑕疵报废的铸件。但应注意铸件牌号统一。

上述原料组合物中，所述废钢为钢铁厂生产过程中不成为产品的钢铁废料，如切边、切头等以及使用后报废的设备、构件中的钢铁材料，成分为钢的叫废钢。废钢是在生产生活工程中淘汰或者损坏的作为回收利用的废旧钢铁；其含碳量一般小于2.0％，硫、磷含量均不大于0.05％。目前世界每年产生的废钢总量为3～4亿吨，价格低于生铁，有效降低铸件生产成本。

上述原料组合物中，所述废铁屑是指相同牌号的铸件在加工切削中，切削下来的废料。属于废物再次利用。先将部分废铁屑装入电炉底部，有效防止生铁、废钢加入时对电炉内衬的冲击。

上述原料组合物中，所述镍铁为在炼钢工业中作为合金元素添加剂，可提高钢的抗弯强度和硬度，在铸铁中可使其结构均匀，密度提高，在此作为铸造合金加入剂。Ni可以有效地提高球铁的淬透性，改善耐蚀性。

上述原料组合物中，所述废铜为废紫铜。一般采用废电线、电缆或废铜管等，能够有效地促进珠光体的生成，细化其组织晶粒，改良其机械性能，保证其良好的球化效果。

上述原料组合物中，所述废锡为废锡片或废锡制品。能够有效地促进珠光体的生成，细化其组织晶粒，改良其机械性能。

上述原料组合物中，所述球化剂为稀土镁合金，一般采用牌号3-8(FE2.8％、SI41.8％、Mg8.12％、Ca2.8％)或5-8(FE4.6％、SI42.8％、Mg8.12％、Ca2.7％)。稀土元素在镁合金熔体中具有除氢、除氧、除硫、除铁、除夹杂物的作用，达到除气精炼、净化熔体的效果。稀土能使石墨球化，稀土防止干扰元素破坏球化。研究表明，当干扰元素Pb、Bi、Sb、Te、Ti等总量为0.05wt％时，加入0.01wt％(残余量)的稀土，可以完全中和干扰，并可抑制变态石墨的产生。我国绝大部分的生铁中含有钛，有的生铁中含钛高达0.2～0.3wt％，但稀土镁球化剂由于能使铁中的稀土残留量达0.02～0.03wt％，故仍可保证石墨球化良好。

上述原料组合物中，所述孕育剂是指硅粒，硅含量75％以上。是一种可促进石墨化，减少白口倾向，改善石墨形态和分布状况，增加共晶团数量，细化基体组织，它在孕育处理后有良好的效果。