本發(fā)明涉及金屬鑄造領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度高韌性球墨鑄鐵的鑄造工藝。

背景技術(shù)：

球墨鑄鐵是20世紀(jì)五十年代發(fā)展起來(lái)的一種高強(qiáng)度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優(yōu)異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性、耐磨性要求較高的零件，球墨鑄鐵已迅速發(fā)展為僅次于灰鑄鐵的、應(yīng)用十分廣泛的鑄鐵材料。

球墨鑄鐵是通過(guò)球化和孕育處理得到球狀石墨，來(lái)提高了鑄鐵的機(jī)械性能的，特別是有效提高了塑性和韌性，從而得到強(qiáng)度比碳鋼還高的球墨鑄鐵。隨著工業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)球墨鑄鐵的性能的要求越來(lái)預(yù)高，對(duì)鑄造過(guò)程中的能源消耗，所產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越重視，但是在球墨鑄鐵傳統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程中，存在能耗高、熔損大、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題，長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外的技術(shù)人員對(duì)球墨鑄鐵的鑄造方法進(jìn)行了不懈的努力研究。

目前國(guó)內(nèi)球墨鑄鐵生產(chǎn)過(guò)程中，球化時(shí)大多數(shù)采用沖入法將球化劑加入，此法技術(shù)含量低，生產(chǎn)過(guò)程中有較大的靈活性，但是球化處理過(guò)程中鎂光、煙塵污染較為嚴(yán)重，而且球化劑利用率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)解決的技術(shù)問(wèn)題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度高韌性球墨鑄鐵的鑄造工藝，具有生產(chǎn)成本低、安全、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，且生產(chǎn)出的球墨鑄鐵具有極高的強(qiáng)度和韌性。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種高強(qiáng)度高韌性球墨鑄鐵的鑄造工藝，包括以下步驟：

(1)將廢鋼、硅鐵、生鐵和增碳劑混合加熱熔化成鐵水后，繼續(xù)升溫至1480-1520℃，扒渣，再加入金屬塊，調(diào)整鐵液中各化學(xué)成分及含量，待加入的金屬塊全部溶化后，保溫1-3min出爐；

(2)控制出爐溫度在1540-1560℃，出爐時(shí)間為2-5min，將孕育劑以隨流方式加入，所述孕育劑質(zhì)量為出爐鐵液質(zhì)量的0.3-0.6％、粒度為15-20mm，鐵液全部加入到鐵液包后，將鐵液包包蓋合上，開(kāi)始喂絲操作，所用喂絲線成分為：mg15-25％、si40-60％、re1.5-2.5％、ca1.5-2.5％、其余為鐵，控制喂絲速度為20-60m/min；

(3)喂絲結(jié)束后，打開(kāi)鐵液包包蓋，均勻撒入質(zhì)量為出爐鐵液質(zhì)量的0.05-0.1％、粒度為5-15mm的孕育劑，進(jìn)行二次孕育處理，二次孕育處理時(shí)間為3-6min，二次孕育處理結(jié)束后，控制鐵液溫度為1350-1400℃，進(jìn)行澆注，澆注結(jié)束后，即可得到所述高強(qiáng)度高韌性球墨鑄鐵。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中所用孕育劑為稀土復(fù)合孕育劑。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中鐵液包的高徑比為1.4-1.6。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中喂絲線直徑為10-20mm。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中的喂絲線外層覆蓋有低碳薄帶鋼。

優(yōu)選地，所述低碳薄帶鋼厚度為0.3-0.5mm。

優(yōu)選地，所述步驟(3)中所用孕育劑為硅鐵孕育劑。

(三)有益效果

本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度高韌性球墨鑄鐵的鑄造工藝，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)采用喂絲法進(jìn)行球化處理生產(chǎn)的鑄件組織穩(wěn)定，石墨顆粒圓整細(xì)小，共晶團(tuán)數(shù)明顯增多，球化處理時(shí)基本無(wú)粉塵和鎂光污染，安全環(huán)保，而且球化劑用量大大減少，生產(chǎn)成本也得到降低。

(2)傳統(tǒng)的只進(jìn)行一次孕育處理容易發(fā)生孕育衰退，而且石墨球數(shù)量少且球化率低，采用二次孕育的方式，可以使石墨組織明顯得到改善，提高球化率，而且通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，因?yàn)閾?dān)心孕育衰退而進(jìn)行大劑量的二次孕育反而容易導(dǎo)致石墨發(fā)生畸變，導(dǎo)致碎塊狀石墨的生成，二次孕育時(shí)，采用小劑量的孕育劑進(jìn)行短時(shí)間孕育，二次孕育效果最好。

(3)控制喂絲線中mg含量在15-25％經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是合適的，mg含量過(guò)高則會(huì)造成過(guò)分激烈的爆發(fā)，mg含量過(guò)低則會(huì)加大喂絲線的加入量，生產(chǎn)和處理成本會(huì)提高。

(4)本發(fā)明生產(chǎn)出的球墨鑄鐵強(qiáng)度高、韌性高、耐沖擊性高，各方面機(jī)械性能優(yōu)越。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1：

一種高強(qiáng)度高韌性球墨鑄鐵的鑄造工藝，包括以下步驟：

(1)將廢鋼、硅鐵、生鐵和增碳劑混合加熱熔化成鐵水后，繼續(xù)升溫至1500℃，扒渣，再加入金屬塊，調(diào)整鐵液中各化學(xué)成分及含量，待加入的金屬塊全部溶化后，保溫3min出爐；

(2)控制出爐溫度在1540℃，出爐時(shí)間為3min，將稀土復(fù)合孕育劑以隨流方式加入，孕育劑質(zhì)量為出爐鐵液質(zhì)量的0.5％、粒度為18mm，鐵液全部加入到高徑比為1.6的鐵液包中后，將鐵液包包蓋合上，開(kāi)始喂絲操作，所用喂絲線成分為：mg20％、si45％、re2％、ca1.5％、其余為鐵，喂絲線直徑為15mm，喂絲線外層覆蓋有低碳薄帶鋼，低碳薄帶鋼厚度為0.3mm，控制喂絲速度為20m/min；

(3)喂絲結(jié)束后，打開(kāi)鐵液包包蓋，均勻撒入質(zhì)量為出爐鐵液質(zhì)量的0.08％、粒度為10mm的硅鐵孕育劑，進(jìn)行二次孕育處理，二次孕育處理時(shí)間為4min，二次孕育處理結(jié)束后，控制鐵液溫度為1360℃，進(jìn)行澆注，澆注結(jié)束后，即可得到高強(qiáng)度高韌性球墨鑄鐵。

實(shí)施例2：

一種高強(qiáng)度高韌性球墨鑄鐵的鑄造工藝，包括以下步驟：

(1)將廢鋼、硅鐵、生鐵和增碳劑混合加熱熔化成鐵水后，繼續(xù)升溫至1480℃，扒渣，再加入金屬塊，調(diào)整鐵液中各化學(xué)成分及含量，待加入的金屬塊全部溶化后，保溫2min出爐；

(2)控制出爐溫度在1550℃，出爐時(shí)間為5min，將稀土復(fù)合孕育劑以隨流方式加入，孕育劑質(zhì)量為出爐鐵液質(zhì)量的0.3％、粒度為15mm，鐵液全部加入到高徑比為1.6的鐵液包中后，將鐵液包包蓋合上，開(kāi)始喂絲操作，所用喂絲線成分為：mg15％、si40％、re2.5％、ca1.5％、其余為鐵，喂絲線直徑為10mm，喂絲線外層覆蓋有低碳薄帶鋼，低碳薄帶鋼厚度為0.4mm，控制喂絲速度為40m/min；

(3)喂絲結(jié)束后，打開(kāi)鐵液包包蓋，均勻撒入質(zhì)量為出爐鐵液質(zhì)量的0.05％、粒度為5mm的硅鐵孕育劑，進(jìn)行二次孕育處理，二次孕育處理時(shí)間為3min，二次孕育處理結(jié)束后，控制鐵液溫度為1350℃，進(jìn)行澆注，澆注結(jié)束后，即可得到高強(qiáng)度高韌性球墨鑄鐵。

實(shí)施例3：

一種高強(qiáng)度高韌性球墨鑄鐵的鑄造工藝，包括以下步驟：

(1)將廢鋼、硅鐵、生鐵和增碳劑混合加熱熔化成鐵水后，繼續(xù)升溫至1520℃，扒渣，再加入金屬塊和合金，調(diào)整鐵液中各化學(xué)成分及含量，待加入的金屬塊全部溶化后，保溫1min出爐；

(2)控制出爐溫度在1560℃，出爐時(shí)間為5min，將稀土復(fù)合孕育劑以隨流方式加入，孕育劑質(zhì)量為出爐鐵液質(zhì)量的0.6％、粒度為20mm，鐵液全部加入到高徑比為1.6的鐵液包中后，將鐵液包包蓋合上，開(kāi)始喂絲操作，所用喂絲線成分為：mg25％、si55％、re2.5％、ca2.5％、其余為鐵，喂絲線直徑為15mm，喂絲線外層覆蓋有低碳薄帶鋼，低碳薄帶鋼厚度為0.5mm，控制喂絲速度為50m/min；

(3)喂絲結(jié)束后，打開(kāi)鐵液包包蓋，均勻撒入質(zhì)量為出爐鐵液質(zhì)量的0.1％、粒度為15mm的硅鐵孕育劑，進(jìn)行二次孕育處理，二次孕育處理時(shí)間為6min，二次孕育處理結(jié)束后，控制鐵液溫度為1400℃，進(jìn)行澆注，澆注結(jié)束后，即可得到高強(qiáng)度高韌性球墨鑄鐵。

實(shí)施例4：

一種高強(qiáng)度高韌性球墨鑄鐵的鑄造工藝，包括以下步驟：

(1)將廢鋼、硅鐵、生鐵和增碳劑混合加熱熔化成鐵水后，繼續(xù)升溫至1510℃，扒渣，再加入金屬塊和合金，調(diào)整鐵液中各化學(xué)成分及含量，待加入的金屬塊和合金全部溶化后，保溫3min出爐；

(2)控制出爐溫度在1550℃，出爐時(shí)間為2min，將稀土復(fù)合孕育劑以隨流方式加入，孕育劑質(zhì)量為出爐鐵液質(zhì)量的0.4％、粒度為16mm，鐵液全部加入到高徑比為1.6的鐵液包中后，將鐵液包包蓋合上，開(kāi)始喂絲操作，所用喂絲線成分為：mg18％、si60％、re1.5％、ca1.5％、其余為鐵，喂絲線直徑為20mm，喂絲線外層覆蓋有低碳薄帶鋼，低碳薄帶鋼厚度為0.5mm，控制喂絲速度為60m/min；

(3)喂絲結(jié)束后，打開(kāi)鐵液包包蓋，均勻撒入質(zhì)量為出爐鐵液質(zhì)量的0.07％、粒度為12mm的硅鐵孕育劑，進(jìn)行二次孕育處理，二次孕育處理時(shí)間為3min，二次孕育處理結(jié)束后，控制鐵液溫度為1380℃，進(jìn)行澆注，澆注結(jié)束后，即可得到高強(qiáng)度高韌性球墨鑄鐵。

實(shí)施例5：

一種高強(qiáng)度高韌性球墨鑄鐵的鑄造工藝，包括以下步驟：

(1)將廢鋼、硅鐵、生鐵和增碳劑混合加熱熔化成鐵水后，繼續(xù)升溫至1500℃，扒渣，再加入金屬塊和合金，調(diào)整鐵液中各化學(xué)成分及含量，待加入的金屬塊和合金全部溶化后，保溫2min出爐；

(2)控制出爐溫度在1550℃，出爐時(shí)間為3min，將稀土復(fù)合孕育劑以隨流方式加入，孕育劑質(zhì)量為出爐鐵液質(zhì)量的0.5％、粒度為16mm，鐵液全部加入到高徑比為1.6的鐵液包中后，將鐵液包包蓋合上，開(kāi)始喂絲操作，所用喂絲線成分為：mg22％、si50％、re2％、ca1.5％、其余為鐵，喂絲線直徑為18mm，喂絲線外層覆蓋有低碳薄帶鋼，低碳薄帶鋼厚度為0.3mm，控制喂絲速度為55m/min；

(3)喂絲結(jié)束后，打開(kāi)鐵液包包蓋，均勻撒入質(zhì)量為出爐鐵液質(zhì)量的0.09％、粒度為10mm的硅鐵孕育劑，進(jìn)行二次孕育處理，二次孕育處理時(shí)間為5min，二次孕育處理結(jié)束后，控制鐵液溫度為1360℃，進(jìn)行澆注，澆注結(jié)束后，即可得到高強(qiáng)度高韌性球墨鑄鐵。

性能檢測(cè)：

表1為本發(fā)明實(shí)施例1-5生產(chǎn)的球墨鑄鐵性能檢測(cè)結(jié)果：

表1：檢測(cè)結(jié)果

綜上，本發(fā)明實(shí)施例具有如下有益效果：拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、硬度和延伸率高，石墨大小達(dá)到6級(jí)。

需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。