高強度灰鑄鐵、鑄件及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強度灰鑄鐵、鑄件及其制備方法，該制備方法包括：1)將生鐵、廢鋼、回爐料、銻、碎鐵和增碳劑在1200-1300℃下預(yù)熱的工序；2)將預(yù)熱后的原料在1460-1470℃下熔融以制得鐵水的工序；3)將硅鐵、硅鈣孕育劑、硅鍶孕育劑加入至所述鐵水中并攪拌以制得孕育鐵水的工序；4)將高碳錳鐵在1490-1510℃下加入至所述孕育鐵水中并攪拌以制得高強度灰鑄鐵的工序。由該高強度灰鑄鐵制備而成的鑄件具有優(yōu)異的機械性能。
【專利說明】高強度灰鑄鐵、鑄件及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高強度灰鑄鐵領(lǐng)域，具體地，涉及一種高強度灰鑄鐵、鑄件以及該高強 度灰鑄鐵的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 泵殼、容器、塔器、法蘭、填料箱本體及壓蓋、碳化塔、機床床身、立柱、氣缸、齒輪和 硝化塔等生產(chǎn)原材料均為灰鑄鐵，由于現(xiàn)有灰鑄件的抗拉強度不高往往導(dǎo)致鑄件在加工成 型時出現(xiàn)較高的報廢率，極大地增大了生產(chǎn)成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種高強度灰鑄鐵和其制備方法，由該高強度灰鑄鐵制備而 成的鑄件具有優(yōu)異的機械性能。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高強度灰鑄鐵的制備方法，所述制備方法 包括：
[0005] 1)將生鐵、廢鋼、回爐料、銻、碎鐵和增碳劑在1200-1300°C下預(yù)熱的工序；
[0006] 2)將預(yù)熱后的原料在1460_1470°C下熔融以制得鐵水的工序；
[0007] 3)將硅鐵、硅鈣孕育劑、硅鍶孕育劑加入至所述鐵水中并攪拌以制得孕育鐵水的 工序；
[0008] 4)將高碳錳鐵在1490-15KTC下加入至所述孕育鐵水中并攪拌以制得高強度灰 鑄鐵的工序。
[0009] 本發(fā)明還提供了一種高強度灰鑄鐵，所述高強度灰鑄鐵是上述的方法制備而成。
[0010] 本發(fā)明還提供了一種鑄件，所述鑄件由上述的高強度灰鑄鐵鑄造而成。
[0011] 本發(fā)明提供的高強度灰鑄鐵具有優(yōu)異的抗拉強度和硬度，從而使得由該高強度灰 鑄鐵制備而成的鑄件可以作為各類高強度、高沖擊機器模具。同時該高強度灰鑄鐵的制備 方法簡單，原料易得。
[0012] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。

【具體實施方式】
[0013] 以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0014] 本發(fā)明還提供了一種高強度灰鑄鐵的制備方法，所述制備方法包括：
[0015] 1)將生鐵、廢鋼、回爐料、銻、碎鐵和增碳劑在1200-1300°c下預(yù)熱的工序；
[0016] 2)將預(yù)熱后的原料在1460_1470°C下熔融以制得鐵水的工序；
[0017] 3)將硅鐵、硅鈣孕育劑、硅鍶孕育劑加入至所述鐵水中并攪拌以制得孕育鐵水的 工序；
[0018] 4)將高碳錳鐵在1490-15KTC下加入至所述孕育鐵水中并攪拌以制得高強度灰 鑄鐵的工序。
[0019] 在本發(fā)明中，各原料的用量刻字寬的范圍內(nèi)選擇，為了使得制得高強度灰鑄鐵具 有更優(yōu)異的機械性能，優(yōu)選地，相對于100重量份的生鐵，所述廢鋼的用量為135-145重量 份，所述回爐料的用量為130-150重量份，所述增碳劑的用量為1-1. 5重量份，所述硅鐵的 用量為〇. 2-0. 6重量份，所述娃|丐孕育劑的用量為0. 5-1. 5重量份，所述娃銀孕育劑的用量 為0. 5-0. 9重量份，所述高碳錳鐵的用量為2-3重量份，所述銻的用量為0. 2-0. 3重量份， 所述碎鐵的用量為15-253重量份。
[0020] 在本發(fā)明中，所述生鐵可在寬的范圍內(nèi)選擇，可為牌號為Z18、Z14或Z22的生鐵， 為了使得制得高強度灰鑄鐵具有更優(yōu)異的機械性能，優(yōu)選地，所述生鐵為牌號為Z18的生 鐵。
[0021] 在本發(fā)明中，所述廢鋼可為任意的廢棄鋼材，為了使得制得高強度灰鑄鐵具有更 優(yōu)異的機械性能，優(yōu)選地，對于100重量份的廢鋼，所述廢鋼中含有〇. 2-0. 4重量份的碳元 素、0. 1-0. 4重量份的猛元素、0. 01-0. 02重量份的磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的 微量元素。
[0022] 在本發(fā)明中，所述廢鋼可為任意的回爐料，為了使得制得高強度灰鑄鐵具有更優(yōu) 異的機械性能，優(yōu)選地，相對于100重量份的回爐料，所述回爐料中含有3. 6-3. 8重量份的 碳元素、2. 3-2. 8重量份的娃元素、0. 05-0. 1重量份的猛元素、0. 01-0. 03重量份的硫元素、 0. 01-0. 03重量份的磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的微量元素。
[0023] 在本發(fā)明中，硅鐵是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的用于阻止鐵中形成碳化物、促進石 墨的析出和球化的助劑，硅鐵可以是市售的任意一種，為了使得制得高強度灰鑄鐵具有更 優(yōu)異的機械性能，優(yōu)選地，所述硅鐵為牌號為FeSi90All. 5或FeSi90A13的硅鐵。
[0024] 在本發(fā)明中，高碳錳鐵是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的用于促進球墨鑄鐵中石墨結(jié)晶 成球形的添加劑，硅鐵可以是市售的任意一種，為了使得制得高強度灰鑄鐵具有更優(yōu)異的 機械性能，優(yōu)選地，所述高碳錳鐵為牌號為65或75的高碳錳鐵。
[0025] 在本發(fā)明中，增碳劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的提高球墨鑄鐵中含碳量的助劑， 硅鐵可以是市售的任意一種，為了使得制得高強度灰鑄鐵具有更優(yōu)異的機械性能，優(yōu)選地， 所述增碳劑選自人造石墨、石油焦、微晶石墨、鱗片石墨、焦炭或無煙煤中的一種或多種。
[0026] 在本發(fā)明中，所述增碳劑的粒徑可在寬的范圍內(nèi)選擇，為了使得制得高強度灰鑄 鐵具有更優(yōu)異的機械性能，優(yōu)選地，所述增碳劑的粒徑為〇. 15-6. 5mm。
[0027] 本發(fā)明還提供了一種高強度灰鑄鐵，所述高強度灰鑄鐵是上述的方法制備而成。
[0028] 本發(fā)明還提供了一種鑄件，所述鑄件由上述的高強度灰鑄鐵鑄造而成。
[0029] 以下將通過實施例對本發(fā)明進行詳細描述。以下實施例中，抗拉強度和硬度參數(shù) 通過GB 9439-88的方法測得。
[0030] 生鐵為杭州基惠金屬材料有限公司牌號為Z18的市售品，廢鋼是聊城市德昌鋼管 有限公司的產(chǎn)品，回爐料是莒南縣天源鋼鍶制品廠的產(chǎn)品，增碳劑是濟源市澳鑫貿(mào)易有限 公司的焦炭，硅鐵是安陽華拓冶金有限責(zé)任公司牌號為FeSi90All. 5或FeSi90A13的產(chǎn)品， 硅鈣孕育劑是安陽市鐵發(fā)冶金耐材有限公司的產(chǎn)品，硅鍶孕育劑是常州市潤良鐵合金有限 公司的產(chǎn)品，高碳錳鐵是湘潭偉鑫錳制品有限公司牌號為65的產(chǎn)品，碎鐵是隆堯縣明銳金 屬制品有限公司的產(chǎn)品，銻是無錫市琮坤特鋼有限公司的產(chǎn)品。
[0031] 實施例1
[0032] 首先將牌號為Z18的生鐵100kg、廢鋼140kg、回爐料140kg、碎鐵20kg、銻0. 25kg 和焦炭1. 3kg在1250°C下預(yù)熱30min ;接著將預(yù)熱后的原料在1465°C下熔融以制得鐵水； 然后將牌號為FeSi90All. 5的硅鐵0. 4kg、硅鈣孕育劑0. 9kg、硅鍶孕育劑0. 7kg加入至所 述鐵水中并攪拌以制得孕育鐵水；最后將牌號為65的高碳錳鐵2. 5kg在1500°C下加入至 所述孕育鐵水中并攪拌以制得高強度灰鑄鐵。
[0033] 其中，所述廢鋼中含有0. 3重量％的碳元素、0. 3重量％的錳元素、0. 01重量％的 磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的微量元素；所述回爐料中含有3. 7重量％的碳元素、 2. 5重量％的娃元素、0. 07重量％的猛元素、0. 02重量％的硫元素、0. 02重量％的磷元素、 余量的鐵元素以及不可避免的微量元素。焦炭的粒徑為〇. 4_。
[0034] 該高強度灰鑄鐵的抗拉強度為265MPa，硬度為210HB。
[0035] 實施例2
[0036] 首先將牌號為Z18的生鐵100kg、廢鋼135kg、回爐料130kg、碎鐵15kg、銻0. 2kg 和焦炭lkg在1250°C下預(yù)熱30min ;接著將預(yù)熱后的原料在1460°C下熔融以制得鐵水；然 后將牌號為FeSi90All. 5的硅鐵0. 2kg、硅鈣孕育劑0. 5kg、硅鍶孕育劑0. 5kg加入至所述 鐵水中并攪拌以制得孕育鐵水；最后將牌號為65的高碳錳鐵2kg在1490°C下加入至所述 孕育鐵水中并攬拌以制得1?強度灰鑄鐵。
[0037] 其中，所述廢鋼中含有0. 3重量％的碳元素、0. 3重量％的錳元素、0. 01重量％的 磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的微量元素；所述回爐料中含有3. 7重量％的碳元素、 2. 5重量％的娃元素、0. 07重量％的猛元素、0. 02重量％的硫元素、0. 02重量％的磷元素、 余量的鐵元素以及不可避免的微量元素。焦炭的粒徑為〇. 4_。
[0038] 該高強度灰鑄鐵的抗拉強度為260MPa，硬度為210HB。
[0039] 實施例3
[0040] 首先將牌號為Z18的生鐵100kg、廢鋼145kg、回爐料150kg、碎鐵25kg、銻0. 3kg 和焦炭1. 5kg在1250°C下預(yù)熱30min ;接著將預(yù)熱后的原料在1470°C下熔融以制得鐵水； 然后將牌號為FeSi90All. 5的硅鐵0. 6kg、硅鈣孕育劑1. 5kg、硅鍶孕育劑0. 9kg加入至所 述鐵水中并攪拌以制得孕育鐵水；最后將牌號為65的高碳錳鐵3kg在15KTC下加入至所 述孕育鐵水中并攪拌以制得高強度灰鑄鐵。
[0041] 其中，所述廢鋼中含有0. 3重量％的碳元素、0. 3重量％的錳元素、0. 01重量％的 磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的微量元素；所述回爐料中含有3. 7重量％的碳元素、 2. 5重量％的娃元素、0. 07重量％的猛元素、0. 02重量％的硫元素、0. 02重量％的磷元素、 余量的鐵元素以及不可避免的微量元素。焦炭的粒徑為〇. 4_。
[0042] 該高強度灰鑄鐵的抗拉強度為262MPa，硬度為208HB。
[0043] 實施例4
[0044] 按照實施例1的方法進行制得高強度灰鑄鐵，不同的是所述廢鋼中含有0.2重 量％的碳元素、〇. 1重量％的猛元素、〇. 01重量％的磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的 微量元素。
[0045] 該高強度灰鑄鐵的抗拉強度為261MPa，硬度為209HB。
[0046] 實施例5
[0047] 按照實施例1的方法進行制得高強度灰鑄鐵，不同的是所述廢鋼中含有0.4重 量％的碳元素、〇. 4重量％的猛元素、0. 02重量％的磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的 微量元素。
[0048] 該高強度灰鑄鐵的抗拉強度為264MPa，硬度為208HB。
[0049] 實施例6
[0050] 按照實施例1的方法進行制得高強度灰鑄鐵，不同的是所述回爐料中含有3. 6重 量％的碳元素、2. 3重量％的娃元素、0. 05重量％的猛元素、0. 01重量％的硫元素、0. 01重 量％的磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的微量元素。
[0051] 該高強度灰鑄鐵的抗拉強度為263MPa，硬度為209HB。
[0052] 實施例7
[0053] 按照實施例1的方法進行制得高強度灰鑄鐵，不同的是所述回爐料中含有3. 8重 量％的碳元素、2. 8重量％的娃元素、0. 1重量％的猛元素、0. 03重量％的硫元素、0. 03重 量％的磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的微量元素。
[0054] 該高強度灰鑄鐵的抗拉強度為260MPa，硬度為209HB。
[0055] 實施例8
[0056] 按照實施例1的方法進行制得高強度灰鑄鐵，不同的是焦炭的粒徑為0. 15mm。
[0057] 該高強度灰鑄鐵的抗拉強度為262MPa，硬度為209HB。
[0058] 實施例9
[0059] 按照實施例1的方法進行制得高強度灰鑄鐵，不同的是焦炭的粒徑為0. 6mm。
[0060] 該高強度灰鑄鐵的抗拉強度為264MPa，硬度為210HB。
[0061] 對比例1
[0062] 按照實施例1的方法進行制得高強度灰鑄鐵，不同的是不含有焦炭。
[0063] 該高強度灰鑄鐵的抗拉強度為235MPa，硬度為160HB。
[0064] 對比例2
[0065] 按照實施例1的方法進行制得高強度灰鑄鐵，不同的是不含有硅鈣孕育劑。
[0066] 該高強度灰鑄鐵的抗拉強度為227MPa，硬度為185HB。
[0067] 對比例3
[0068] 按照實施例1的方法進行制得高強度灰鑄鐵，不同的是不含有硅鍶孕育劑。
[0069] 該高強度灰鑄鐵的抗拉強度為225MPa，硬度為195HB。
[0070] 對比例4
[0071] 按照實施例1的方法進行制得高強度灰鑄鐵，不同的是制備孕育鐵水的工序的溫 度為 1440°C。
[0072] 該高強度灰鑄鐵的抗拉強度為215MPa，硬度為187HB。
[0073] 對比例5
[0074] 按照實施例1的方法進行制得高強度灰鑄鐵，不同的是孕育鐵水的工序的溫度為 1480。。。
[0075] 該高強度灰鑄鐵的抗拉強度為227MPa，硬度為186HB。
[0076] 對比例6
[0077] 按照實施例1的方法進行制得高強度灰鑄鐵，不同的是制得高強度灰鑄鐵的工序 的溫度為1485 °C。
[0078] 該高強度灰鑄鐵的抗拉強度為235MPa，硬度為201HB。
[0079] 對比例7
[0080] 按照實施例1的方法進行制得高強度灰鑄鐵，不同的是制得高強度灰鑄鐵的工序 的溫度為1530°C。
[0081] 該高強度灰鑄鐵的抗拉強度為241MPa，硬度為203HB。
[0082] 通過上述實施例和對比例可知，本發(fā)明提供的高強度灰鑄鐵具有優(yōu)異的抗拉強度 和硬度，從而使其具有優(yōu)異的機械性能。以上詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本 發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的 技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0083] 另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛 盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可 能的組合方式不再另行說明。
[0084] 此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本 發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1. 一種高強度灰鑄鐵的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括： 1) 將生鐵、廢鋼、回爐料、銻、碎鐵和增碳劑在1200-1300°c下預(yù)熱的工序； 2) 將預(yù)熱后的原料在1460-1470°C下熔融以制得鐵水的工序； 3) 將硅鐵、硅鈣孕育劑、硅鍶孕育劑加入至所述鐵水中并攪拌以制得孕育鐵水的工 序； 4) 將高碳錳鐵在1490-15KTC下加入至所述孕育鐵水中并攪拌以制得高強度灰鑄鐵 的工序。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，相對于100重量份的生鐵，所述廢鋼的用量 為135-145重量份，所述回爐料的用量為130-150重量份，所述增碳劑的用量為1-1. 5重 量份，所述娃鐵的用量為〇. 2-0. 6重量份,所述娃|丐孕育劑的用量為0. 5-1. 5重量份，所述 硅鍶孕育劑的用量為0. 5-0. 9重量份，所述高碳錳鐵的用量為2-3重量份，所述銻的用量為 0. 2-0. 3重量份，所述碎鐵的用量為15-253重量份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其中，所述生鐵為牌號為Z18的生鐵。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其中，相對于100重量份的廢鋼，所述廢鋼中 含有0. 2-0. 4重量份的碳元素、0. 1-0. 4重量份的猛元素、0. 01-0. 02重量份的磷元素、余量 的鐵元素以及不可避免的微量元素。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其中，相對于100重量份的回爐料，所述回爐 料中含有3. 6-3. 8重量份的碳元素、2. 3-2. 8重量份的娃元素、0. 05-0. 1重量份的猛元素、 0. 01-0. 03重量份的硫元素、0. 01-0. 03重量份的磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的微 量元素。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其中，所述硅鐵為牌號為FeSi90All. 5或 FeSi90A13 的硅鐵。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其中，所述增碳劑選自人造石墨、石油焦、微晶 石墨、鱗片石墨、焦炭或無煙煤中的一種或多種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2中的任意一項所述的制備方法，其中，所述增碳劑的粒徑為 0· 15-6. 5mm〇
9. 一種高強度灰鑄鐵，其特征在于，所述高強度灰鑄鐵是通過權(quán)利要求1-8中的任意 一項所述的方法制備而成。
10. -種鑄件，其特征在于，所述鑄件由權(quán)利要求9所述的高強度灰鑄鐵鑄造而成。
【文檔編號】C22C33/08GK104195411SQ201410400991
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】俞家華 申請人:蕪湖國鼎機械制造有限公司