[发明专利]一种合金球铁铜量的添加控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金和铸铁合金领域，具体地说是一种以废钢为原料熔炼合金球铁时铜量的添加控制方法。

背景技术

球墨铸铁是现代工业的一种重要工程材料，具有良好的成型性、加工性、耐磨性及综合机械性能。其广泛应用于汽车、工程机械、船舶、高铁等国民经济支柱产业。球墨铸铁以铸造生铁作为主要原料。铸造生铁和炼钢生铁虽然都是由高炉从铁矿石还原而成，但由于铸造和炼钢生产工艺不同，对生铁的要求差别很大。钢材生产一般采用转炉（纯氧顶吹）工艺，高炉铁水进入转炉后，吹氧脱碳过程中可以把P、S 及有害杂质元素一并去除，故对生铁的化学成分要求不严。铸造则不同，生铁经重熔后，除了S 可以采用不同的脱S 工艺（摇包、气动、机械搅拌等）降低外，其它元素会全部进入铸件，因此要生产优质铸件必须要有优质生铁。在球铁生产中，铸铁中添加适当的合金元素可有效改善铸铁的机械性能，即铸铁的合金化。如铜能增加珠光体的数量，并有细化共晶团的作用，使铸铁更易得到珠光体组织。铜还可强化铁素体，提高它的硬度。铜的这一良好作用，使其在铸铁生产中作为主要的强化合金元素来增加机械性能。例如国内外生产高性能球铁均推荐向铁液中添加0.8-1.2%的铜。

本申请人研究的全废钢熔制铸铁技术正是为了避免生铁的遗传性危害，采用废钢代替生铁熔制高品质铸铁。然而在高性能球铁生产中，由于采用废钢熔制铸铁，废钢中的某些合金元素（如Cr、Mn、Mo等）部分作用与铜类似，也可促进及细化珠光体，只是作用程度不同。由于废钢来源杂，如35#、45#碳素钢及48MnV、40Cr、42CrMo合金钢等，这些废钢中的合金元素及含量差异非常大，如果仍按传统方法控制铜含量，向铁液中添加0.8-1.2%的铜，则会造成过合金化，不利于铸件的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供一种计算简单、快速、准确并且避免铁水过合金化，使球铁抗拉强度达到900MPa以上，伸长率达到5%以上的以废钢为原料熔炼合金球铁铜量的添加控制方法。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种合金球铁铜量的添加控制方法，其特征是：其以废钢为原料熔炼球墨铸铁，在铁水熔化后即时取样，通过光谱仪分析铁液中已有的合金元素铜、锰、铬、钼、镍、钒、锡的含量，然后根据铜当量控制数学模型，计算出需要添加的铜量并向铁液中添加，使铁液中的铜当量处于0.7%-1.2%，所述铜当量控制数学模型是：

CuE = [W_Cu]_新加+[（W_Mn-0.45%）/2.5+1.1W_Cr+（W_Mo-0.15%）/2+0.1W_Ni+12W_Sn+Wcu+4Wv]_原有

其中：CuE为铜当量，取0.7%-1.2%；

[W_Cu]_新加为需要向铁液中添加的铜含量；

W_Mn、W_Cr、W_Mo、W_Ni、W_Sn、W_cu、W_v均为铁液中原有的合金元素含量。

本发明通过合理控制铜添加量，避免了以废钢为原料熔制球铁时合金化难以控制，易造成过合金化，以致球铁机械性能下降问题。铜的加入量仅为0.2%-0.5%，远低于国外铸铁中铜含量0.8%-1.2%的水平（如日本丰田公司球铁中铜含量1.2%，德国GF公司球铁中铜含量1.0%）。对照现有技术，本发明计算简单、快速、准确，避免铁水过合金化，不仅使合金化得到有效控制，保证了铸件良好的综合机械性能，而且由于铜的加入量少，使珠光体间析出的铜颗粒较小，且呈弥散分布，因此其力学性能更高。

具体实施方式

下面结合实例对本发明做进一步描述。