[發(fā)明專利]一種耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵、生產(chǎn)方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010582695.0
• 申請日: 2010-12-10
• 公開（公告）號: CN102071353A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蒲正海;何琦;蔣明羅;楊友全;張勇權(quán)
• 申請（專利權(quán)）人: 四川海科機械制造有限公司
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C33/08
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鑄態(tài)球鐵、生產(chǎn)方法及其應(yīng)用，尤其涉及一種耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵、生產(chǎn)方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

球墨鑄鐵是一種高強度鑄鐵材料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，如較高的抗拉強度和屈服強度，較高的伸長率和一定的沖擊韌性。在常溫工作條件下，球墨鑄鐵可以代替鑄鋼來鑄造復(fù)雜零件，生產(chǎn)成本低廉，具有廣泛的用途，目前我國球墨鑄鐵的年產(chǎn)量可達1000多萬噸(2009年我國鑄件總產(chǎn)量3560萬噸居世界第一，有資料表明2006年我國球鐵產(chǎn)量已達600多萬噸)。但是，一般的球墨鑄鐵在低溫使用時，其韌性急劇下降，使球墨鑄鐵轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈圆牧希瑹o法抵抗各種使用環(huán)境所產(chǎn)生的沖擊，可能造成零件的突然脆斷，從而引發(fā)重大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。人們對現(xiàn)有球墨鑄鐵的配料、熔煉工藝、球化處理和孕育處理進行改進，得到低溫高韌性球墨鑄鐵，低溫高韌性球墨鑄鐵主要用于寒冷地區(qū)的重要設(shè)備的部件，如風(fēng)電的變速箱、輪轂、底座、軸承、主框架等構(gòu)件，鐵路及地鐵配件，機車及車輛配件，石油及石化配件等。

現(xiàn)有的低溫高韌性球墨鑄鐵的化學(xué)成分是：C?3.7～4.0％、Si?2.1～2.4％、Mn≤0.3％、P≤0.06％、S≤0.03％、Mg_殘留0.030～0.05％、∑Re_殘留(∑Re_殘留是稀土殘留總量)0.02～0.040％，余量為Fe。其生產(chǎn)方法為：1、包底一側(cè)堤壩式反應(yīng)室；2、單層裝包，球化劑頂面加裝鐵屑和孕育劑，或有加一塊球鐵蓋板；3、先出2/3鐵水，待球化反應(yīng)完成后出剩余鐵水；4、加粉狀脫硫劑；5、石墨化熱處理。采用該生產(chǎn)方法時的鐵水包裝包后的示意圖如圖1所示。圖1所示為傳統(tǒng)的設(shè)置在鐵水包底部一側(cè)的堤壩式半月形底窩，所述堤壩式半月形底窩2內(nèi)分層裝有球化劑3、鐵屑4和孕育劑5。目前的生產(chǎn)工藝存在以下缺陷：

1、反應(yīng)室位于包底一側(cè)，反應(yīng)中對鐵水的攪拌不均勻，影響鐵水對球化劑的吸收及孕育劑在鐵水中的均勻性；

2、球化劑單層裝包處理中球化劑反應(yīng)劇烈易導(dǎo)致球化不良；

3、先出2/3鐵水，待球化反應(yīng)完成后出剩余鐵水，后出的鐵水靠“稀釋”前面已經(jīng)球化處理鐵水中的球化劑來球化，顯然會降低球化率；

4、加入粉狀脫硫劑，在鐵水沖擊和高溫作用下大量飛揚嚴重污染環(huán)境并且脫硫效果不佳，導(dǎo)致多加脫硫劑或球化劑；

5、達不到要求的低溫沖擊韌性指標，要進行提高韌性的熱處理，導(dǎo)致成本增加，勞動生產(chǎn)率下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的在于提供一種耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵，以解決現(xiàn)有低溫高韌性球墨鑄鐵存在的球化不良、脫硫效果不佳、球化劑和脫硫劑用量大、要進行提高韌性的熱處理等上述多項缺陷。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供的耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵，按重量百分比計，其化學(xué)成分為：C?3.4～3.6％、Si?2.0～2.3％、Mn≤0.2％、P≤0.02％、S≤0.01％、Mg_殘留0.035～0.05％、∑Re_殘留0.015～0.025％、Sr?0.05～0.1％、Ni?0.15～0.25％、Ti?0.10～0.15％，余量為Fe。

根據(jù)上述耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的一種優(yōu)選實施方式，其中，按重量百分比計，所述耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的化學(xué)成分為：C?3.6％、Si?2.06％、Mn0.18％、P?0.02％、S?0.01％、Mg_殘留0.048％、∑Re_殘留0.021％、Sr?0.08％、Ni?0.23％、Ti?0.13％，余量為Fe。

本發(fā)明的另一個目的在于提供所述耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：

(1)在鐵水包底部中心設(shè)置圓柱形底窩反應(yīng)室，用于分層預(yù)裝球化劑、孕育劑和緩沖劑進行球化處理；

(2)分層裝包，球化劑層間加裝緩沖劑和裝孕育劑

將球化劑分成等量的2～5份，分層裝進底窩反應(yīng)室，每一層裝一份球化劑，每一層球化劑上面加裝層分量的稻草灰和/或珍珠巖做緩沖劑，以及加裝層分量的75％硅鐵和層分量的含硅、鈣、鋇的復(fù)合孕育劑，球化劑的加入量為鐵水重量的1.2～2.0％，緩沖劑的總加入量為鐵水重量的0.5～1.5％，75％硅鐵的總加入量為鐵水重量的0.6～1.0％，孕育劑的總加入量為鐵水重量的1.0～1.5％，所述球化劑裝包的層數(shù)為2～5層；

(3)加球鐵蓋板