[發明專利]一種HT100低硬度灰鑄鐵及其熔煉方法

在審

• 申請號: 201710476686.5
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107385310A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 李復旺
• 申請（專利權）人: 翼城縣福旺鑄造實業有限公司
• 主分類號: C22C33/08
• 分類號: C22C33/08;C22C37/10
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙)14109
• 代理人: 冷錦超,吳立

技術領域

本發明涉及一種灰鑄鐵及其熔煉方法，尤其涉及一種HT100低硬度灰鑄鐵及其熔煉方法，屬于熔煉工藝領域。

背景技術

灰鑄鐵是指碳主要以片狀石墨形式析出的鑄鐵，不含任何合金元素，斷口呈灰色，是應用最廣的鑄鐵，其產量占鑄鐵總產量80％以上。標準規定：根據直徑30mm單鑄試棒的抗拉強度值，將灰鑄鐵分為HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350六個牌號。低硬度灰鑄鐵由于具有一定的力學性能、良好的減震性能、耐磨性能以及被切削加工性能，可廣泛應用于機床床身、汽缸、箱體構件制造等工業領域。隨著機械制造領域、汽車行業的不斷創新和發展，對低硬度灰鑄鐵材料性能和數量的需求也在不斷提高。

調整灰鑄鐵硬度通常主要是通過調整碳的含量，其次是硅的含量。常規降低灰鑄鐵硬度的辦法通常是以數小時高溫退火使滲碳體石墨化，但在此過程中造成高能源消耗，煙塵和二氧化硫污染，并且由于人力增加使得生產成本升高。

發明內容

本發明克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題為提供了一種HT100低硬度灰鑄鐵及其熔煉方法。本發明提供的低硬度灰鐵鑄件熔煉方法熔煉成本低，工藝簡單，解決現有灰鑄鐵生產成本高、性能不足的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種HT100低硬度灰鑄鐵，按下述原料重量比配置，石墨烯、納米碳化硅、硫化鐵和復合料混合后元素重量百分比為：碳3.5-3.8％、硅2.1-2.5％、硫0.08-0.1％；所述復合料為廢鋼和灰鑄鐵回爐料。

進一步地，所述石墨烯、納米碳化硅、硫化鐵和復合料混合后元素重量百分比為：碳3.8％、硅2.3％、硫0.1％；所述復合料為廢鋼和灰鑄鐵回爐料。

所述納米碳化硅的粒度為8-10nm。

所述復合料中廢鋼重量百分比為55-100％，余量為灰鑄鐵回爐料。

一種熔煉HT100低硬度灰鑄鐵的方法，包括以下步驟：

（1）按元素重量百分比碳3.5-3.8％、硅2.1-2.5％、硫0.08-0.1％，配置原料石墨烯、納米碳化硅、硫化鐵和復合料；

（2）將石墨烯、納米碳化硅加入中頻感應爐爐底；

（3）向中頻感應爐中加入復合料，升溫至1550-1700攝氏度將原料熔融；

（4）向中頻感應爐中加入硫化鐵，扒渣處理，調整碳、硅、硫含量；

（5）將熔煉得到的鐵水澆鑄成型，保溫冷卻。

采用該灰鑄鐵生產工藝一方面取消了生鐵的加入，這樣可避免生鐵中含有較高的鈦(Ti)釩(V)有害元素和粗大石墨對鑄件切削性能等質量方面的不利影響，從而降低鑄件的廢品率，改善了加工性能。另一方面，中國當前每年產生的折舊廢鋼約300萬噸，本申請中采用廢鋼為主要原料，有利于更加清潔和排廢減量化。

在熔煉過程中采用1550-1700攝氏度熔煉首先能夠去除高熔點雜質或渣，提高鐵液的純凈度，其次是破壞原鐵液中原生晶核的結構。

本發明的HT100低硬度灰鑄鐵原料，各成分按下述原則選?。?/p>

石墨烯：一種新型的二維碳納米材料，具有很好的彈性。灰鑄鐵熔煉中加入石墨烯不僅能夠起到增碳作用，還能夠有助于增強灰鑄鐵的韌性。

納米碳化硅：碳化硅的粒度對于增碳效果有著很大的影響。碳化硅粒徑過大時，與鐵液的實際接觸面積減小，造成鐵液對其吸收率的降低。碳化硅粒徑過小時，由于粒度過小會浮在鐵液表面，也不利于鐵液對碳化硅的吸收。本申請在選用小粒度的納米碳化硅的同時采取了將其在復合料之前加入中頻感應爐爐底。在中頻感應爐升溫使得復合料融化的過程中，納米碳化硅由于粒度小、質量輕會上浮。上浮過程中，納米碳化硅會在1550-1700攝氏度的高溫下與鐵液充分反應，在一定程度上有效降低了碳化硅的流失。本發明中納米碳化硅的粒度為8-10nm。

碳含量的控制：灰鑄鐵中，過高碳含量會使石墨粗厚，導致灰鑄鐵的強度及硬度大大下降，無實用價值；過低碳當量會提高共晶轉變過冷度，并為滲碳體共晶的形成創造有利條件，使鑄造性能和加工性能變差。因此，本發明中碳的質量含量為3.5-3.8%。

硅含量的控制：提高硅含量有利于促進灰鑄鐵中碳以石墨化形式的析出的石墨化程度。因此，本發明中硅的質量含量為2.1-2.5%。

硫含量的控制：硫含量高時會阻礙石墨化，不利于灰鑄鐵硬度的降低。因此，本發明中硫的質量含量為0.08-0.1％。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果。