[發明專利]一種條形灰鑄鐵材料及其水平連鑄法鑄造工藝

在審

• 申請號: 202011193231.0
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112301269A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 孫楠;郜永福
• 申請（專利權）人: 江蘇華龍鑄鐵型材有限公司
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C33/08;B22D11/045;B22D11/124
• 代理公司: 南京創略知識產權代理事務所(普通合伙) 32358
• 代理人: 呂娟

本發明公開一種條形灰鑄鐵材料及其水平連鑄法鑄造工藝，條形灰鑄鐵材料，其組分配方按重量百分數計為包括：碳0.52～0.56%、硅0.33～0.37%、錳0.12%、硫0.03%、磷0.02%、稀土元素0.005～0.01%，其它不可避免的雜質元素，所述其它不可避免的雜質元素的所占質量百分數不超過0.02%，余量為鐵。鑄造工藝，包括材料入爐、加溫熔煉、加入稀土元素、保溫鑄造及結晶連鑄等步驟。本發明利用稀土元素的順磁性將灰鑄鐵基體組織中的片狀石墨平順排列，減少石墨尖角造成的應力集中，提升灰鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性。鑄造時，將大部分的灰鑄鐵組分材料投入熔煉爐熔融后加入稀土元素，并進行保溫鑄造，使片狀石墨平順，同時嚴格控制稀土元素的用量及鑄造溫度，使所鑄型材力學性能優化。

技術領域

本發明涉及一種條形灰鑄鐵材料及其水平連鑄法鑄造工藝。

背景技術

灰鑄鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵，因斷裂時斷口呈暗灰色，故稱為灰鑄鐵。主要成分是鐵、碳、硅、錳、硫、磷，是應用最廣的鑄鐵，其產量占鑄鐵總產量80％以上。

灰鑄鐵的力學性能與基體的組織和石墨的形態有關。灰鑄鐵中的片狀石墨對基體的割裂嚴重，在石墨尖角處易造成應力集中，使灰鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性遠低于鋼，但抗壓強度與鋼相當，也是常用鑄鐵件中力學性能最差的鑄鐵。同時，灰鑄鐵的鑄造方法也影響基體組織的形態與狀態，對灰鑄鐵的力學性能造成先天的影響。

水平連鑄是上世紀70年代后期發展起來的新技術，其設備輕、高度低，節約大量的工程造價；而且由于其結晶器成水平布置，有效避免了鑄坯鼓肚；同時中間罐和結晶器之間為密封連接，有效地防止了鑄液二次氧化；并且水平連鑄的鑄坯清潔度高，雜質含量少，被稱為是連鑄機的未來。然而，用于水平連鑄一般用于澆鑄含易氧化元素的合金鋼等鋼種和小斷面優質鋼坯鑄坯，或者用于澆注弧形連鑄機不能澆注的裂紋敏感的特殊鋼種，很少用于生產灰鑄鐵。

發明內容

針對上述灰鑄鐵存在的問題，本發明提供一種條形灰鑄鐵材料及其水平連鑄法鑄造工藝，對灰鑄鐵的配方進行優化，結合水平連鑄技術及工藝，提高灰鑄鐵的力學性能。具體技術方案如下：

首先本發明提供一種條形灰鑄鐵材料，其組分配方按重量百分數計為包括：碳0.52～0.56％、硅0.33～0.37％、錳0.12％、硫0.03％、磷0.02％、稀土元素0.005～0.01％，其它不可避免的雜質元素，所述其它不可避免的雜質元素的所占質量百分數不超過0.02％，余量為鐵。

優選的，所述稀土元素為鈰或鐠或該兩種元素的混合物。

進一步優選的，所述稀土元素為鈰和鐠的混合物，其二者混合的重量比例為2:1。

前述的條形灰鑄鐵材料的水平連鑄法鑄造工藝，包括如下步驟：

1)材料入爐：將除稀土元素外的待鑄造的灰鑄鐵組分材料投入熔煉爐的坩塌內，將上下爐體邊緣密封，調整好液面監測桿和液面控制桿，控制爐內物料高度處于一定范圍；安裝測溫熱電偶，向坩鍋內通入保護氣體；

2)加溫熔煉：給熔煉爐的電爐絲通電進行加溫，加熱電爐絲的控溫裝置及測溫熱電偶控制爐內溫度，使爐內的物料熔融為灰鑄鐵液；

3)加入稀土元素：將稀土元素投入灰鑄鐵液，并持續升溫熔煉，調整通入保護氣體的流量，使稀土元素熔融并與灰鑄鐵液混合均勻；

4)保溫鑄造：加入稀土元素后，待灰鑄鐵液溫度升至一定溫度后，保持一段時間，進行保溫鑄造；

5)結晶連鑄：待保溫鑄造后，打開結晶器，向結晶器出口的灰鑄鐵表面吹保護氣體；同時打開冷卻氣閥門，向鎂灰鑄鐵表面吹冷卻氣體，用以降低灰鑄鐵的溫度，進行水平連鑄灰鑄鐵；再由切割機將坯料按一定長度要求切下，即可獲得所述條形灰鑄鐵材料。