CN107974611A

CN107974611A - 一种全废钢熔炼铸造qt900-5球墨铸铁及其生产工艺

Info

Publication number: CN107974611A
Application number: CN201711234230.4A
Authority: CN
Inventors: 毕晓君; 桂洋
Original assignee: JIANGSU WORLD ELECTROMECHANICAL GROUP CO Ltd
Current assignee: JIANGSU WORLD ELECTROMECHANICAL GROUP CO Ltd
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2018-05-01

Abstract

本发明公开了一种全废钢熔炼铸造QT900‑5球墨铸铁及其生产工艺，工艺步骤包括配料、熔炼、球化孕育、浇注和热处理步骤，熔炼前将全废钢材料打包成块，熔炼过程中分批次加入石墨化增碳剂和废钢，出水前再次加入石墨化增碳剂，整个过程中多次加入孕育剂，得到QT900‑5球墨铸铁各成分含量为：C：3.4~3.7%、Si：1.9~2.3%、Mn：0.4~0.6%、S＜0.03%、P＜0.05%、Cu：0.5~1%、Mg：0.3~0.6%、RE：0.01~0.04%。本发明利用全废钢熔炼球墨铸铁，球化级别1~3级，石墨大小5~8级，并保证了球墨铸铁的机械性能和强度要求，同时大大降低了球墨铸铁的生产成本。

Description

一种全废钢熔炼铸造QT900-5球墨铸铁及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种球墨铸铁，具体涉及一种全废钢熔炼铸造QT900-5球墨铸铁及其生产工艺，属于铸铁冶金技术领域。

背景技术

随着铸造行业人工成本的提高，铸造生铁价格成倍增长（目前生铁价格3250元/吨），铸造球墨铸铁的成本价格达到6800元/吨，而废钢价格逐步下降（洁净废钢≥6mm为1760元/吨）。利用废钢铸造球墨铸铁铸造用熔炼炉从冲天炉更改为中频电炉，炉内铁水成分可控性更高，对于铁水中C碳成分的控制通过使用增碳剂增碳，Si硅成分的控制通过使用回炉料和增加75硅铁来调控成分要求。伴随着全废钢熔炼技术的不断成熟完善，目前铸造球墨铸铁的成本价格为5200元/吨，该熔炼技术需对废钢材料类型有一定要求，废钢最好为碳素板材料，其中不应含有阻碍球化的元素（低硫、低磷、低锰等），其它合金钢材料不允许采用。

目前利用废钢熔炼球墨铸铁高牌号QT900-5曲轴，废钢的加入量为80%~90%、10%~20%的回炉料，按照废钢及回炉料中的含碳量计算好需补充的碳C成分；使用经高温煅烧石墨化增碳剂在电炉的中下部分层加入，同时计算好电炉内的硅Si成分，熔炼完成后通过光谱仪测量电炉铁水的碳C、硅Si、锰Mn、硫S、磷P成分，根据光谱分析的数据加入锰铁Mn，最终球铁成分的质量百分比含量控制在碳C3.7%~3.9%、硅Si1.9%~2.2%、锰Mn0.35%~0.55%、硫S＜0.03%、磷P＜0.05%、镁Mg残0.04%~0.06%、稀土Re残0.01%~0.02%。

但上述技术还存在一些不足，如对于全废钢板材料的熔炼速度较慢，熔炼过程持续使用增碳剂对电炉的熔炼温度有更高的要求，对电炉的炉衬材料损耗较大。此外使用全废钢熔炼高牌号球铁件还没有实现大批量生产，整体的生产制造成本上节省空间巨大，因此本发明的全废钢熔炼高牌号球铁件技术意义重大。

发明内容

解决的技术问题：针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种全废钢熔炼铸造QT900-5球墨铸铁及其生产工艺，将全废钢材料打包成块，在熔炼过程中和出水前分批次使用石墨化增碳剂，整个过程多次使用孕育剂，保证球墨铸铁的性能，降低生产成本。

技术方案：本发明提供的一种全废钢熔炼铸造QT900-5球墨铸铁，各成分质量百分比含量为：C：3.4%~3.7%、Si：1.9%~2.3%、Mn：0.4%~0.6%、S＜0.03%、P＜0.05%、Cu：0.5%~1%、Mg：0.3%~0.6%、RE：0.01%~0.04%。

本发明提供的全废钢熔炼铸造QT900-5球墨铸铁的生产工艺，其包括以下工艺步骤：

（1）配料：铁水冶炼原料按质量百分比含量由以下成分组成：废钢75%~80%、回炉料10%~20%、石墨化增碳剂3.6%~4%、锰铁0.15%-1%；

（2）熔炼：熔炼开始前先将碎块状废钢和铁片放入压块机内压成一体，按照步骤（1）的原料配比先添加1%~1.5%打包好的废钢或回炉料快速溶解，以确保电炉炉底存有铁水；然后按照原料配比将石墨化增碳剂和废钢平均分批次加入炉内，每次加料方式是先向炉内加入石墨化增碳剂，再加入打包好的废钢将漂浮在铁水上面的石墨化增碳剂压入铁水内；全部加料完成后，在1400℃~1450℃保温熔炼1~2h，然后使用铜模取样做光谱分析检测炉内金属成分，根据检测结果添加锰铁和回炉料至炉内，保证铁水中各成分的质量百分比含量为：C：3.6%~3.9%、Si：0.9%~1.2%、Mn：0.4%~0.6%、S＜0.03%、P＜0.05%，将所得铁水升温至1550℃~1600℃保温2~3分钟进行净化扒渣处理；

（3）球化孕育：向球化铁水包内先加入铁水总质量1.3%~1.5%的球化剂拍平夯实，再在上面覆盖铁水总质量1.5%~1.8%的一次孕育剂拍平，再在一次孕育剂上面覆盖铁水总质量1.5~1.8%的铁屑或钢豆夯实，然后向球化包内冲入步骤（2）所得铁水进行球化孕育处理，出水时再向球化包内加入铁水总质量0.05%~0.06%的粉末状石墨化增碳剂，在出水量达到球化包的2/3时加入铁水总质量0.05%~0.06%的二次孕育剂，出水完成前按炉前成分化验结果加入适量的铜，保证铁水中各成分的质量百分比含量为：C:3.4%~3.7%、Si：1.9%~2.3%、Mn：0.4%~0.6%、S＜0.03%、P＜0.05%、Cu：0.5~1%、Mg：0.3%~0.6%、RE：0.01%~0.04%；

（4）浇注：铁水完全冲入完成球化、孕育处理后进行浇注，浇注时随流加入铁水总质量0.1%~0.2%的随流孕育剂，浇注过程中不能中断，浇注完成后15分钟内进行开箱，翻转沙箱将铸件取出；

（5）热处理：待铸件完成冷却后转热处理车间，使用台车箱式正火炉进行正火，保温温度为910℃±10℃，保温时间为3~3.5h，开箱后立即转雾冷，直到冷却至常温，即得到全废钢熔炼铸造QT900-5球墨铸铁。

所述废钢为碳素钢，C含量为0.1%~0.2%。所述石墨化增碳剂各成分质量百分含量为：C≥98%、S＜0.05、N＜0.03。所述球化剂的牌号为FeSiMg6RE1。所述一次孕育剂和二次孕育剂均为75硅铁，颗粒细度为3mm~8mm。所述随流孕育剂为75硅铁，细度为0.2~0.8mm。步骤（3）所述粉末状石墨化增碳剂的细度为0.5~1mm。

有益效果：（1）本发明利用统一的碳素钢材经电炉熔炼，在熔炼过程中通过不断的增碳，保证最终要求的碳成分要求。在使用全废钢熔炼时因铁水高温熔炼以及熔炼时间较长，对于制作球墨铸铁来说是不利的，所以在操作过程中使用多次孕育的方式来增加石墨球数，同时为了保证内部的形核能力，在出水前增加了0.5-1mm的石墨化粉末增碳剂在铁水包中，来保证铸件内部的石墨球数量。

（2）同时在使用增碳剂进行补碳的过程中，增碳剂的吸收也是比较关键的步骤，增碳剂加入电炉的中下部，让其充分的溶解吸收，选择低硫、低氮易吸收的石墨化增碳剂进行增碳，如果选择了未经过煅烧的增碳剂，铁水中的碳分子不能被均匀吸收，最终将会反应到铸件内部，存在大颗粒的石墨形态，直接影响到产品的粗糙度和产品性能，同时低的碳吸收率也是一种成本上的浪费。通过对Mn含量及Cu含量的配合调整，使用多次孕育的方式，保证铸件球化后效果，通过正火热处理保证最终要求的铸件性能。

（3）使用废钢压块设备，将碎块状废钢和铁片放入压块机内，用油压将废钢和铁片压成一体，呈现出废钢块状结构，可以加快熔炼速度，如全部打包好的废钢熔炼5T铁水总共费时1小时，未经打包的废钢熔炼5T铁水总共费时2小时，大大降低了生产成本。

（4）本发明利用全废钢熔炼球墨铸铁，保证了石墨球的形态和数量，球化级别可满足在1~3级，石墨大小5~8级，保证了球墨铸铁QT900-5的机械性能和强度要求，同时显著降低了球墨铸铁的生产成本。

附图说明

图1~4分别为实施例1~4所得球墨铸铁产品的金相图谱。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不因此局限于下述实施例，而是由本发明的说明书和权利要求书限定。

实施例1

（1）配料：铁水冶炼原料按质量百分比含量由以下成分组成：废钢75%、回炉料20%、石墨化增碳剂4%、锰铁1%；

（2）熔炼：熔炼开始前先将碎块状废钢和铁片放入压块机内压成一体，按照步骤（1）的原料配比先添加1%打包好的废钢或回炉料快速溶解，以确保电炉炉底存有铁水；然后按照原料配比将石墨化增碳剂和废钢平均分批次加入炉内，每次加料方式是先向炉内加入石墨化增碳剂，再加入打包好的废钢将漂浮在铁水上面的石墨化增碳剂压入铁水内；全部加料完成后，在1400℃保温熔炼1h，然后使用铜模取样做光谱分析检测炉内金属成分，根据检测结果添加锰铁和回炉料至炉内，保证铁水中各成分的质量百分比含量为：C：3.6%~3.9%、Si：0.9%~1.2%、Mn：0.4%~0.6%、S＜0.03%、P＜0.05%，将所得铁水升温至1550℃~1600℃保温2~3分钟进行净化扒渣处理；

（3）球化孕育：向球化铁水包内先加入铁水总质量1.3%的球化剂拍平夯实，再在上面覆盖铁水总质量1.5%的一次孕育剂拍平，再在一次孕育剂上面覆盖铁水总质量1.5%的铁屑或钢豆夯实，然后向球化包内冲入步骤（2）所得铁水进行球化孕育处理，出水时再向球化包内加入铁水总质量0.05%的粉末状石墨化增碳剂，在出水量达到球化包的2/3时加入铁水总质量0.05%的二次孕育剂，出水完成前按炉前成分化验结果加入适量的铜，保证铁水中各成分的质量百分比含量为：C:3.4%~3.7%、Si：1.9%~2.3%、Mn：0.4%~0.6%、S＜0.03%、P＜0.05%、Cu：0.5~1%、Mg：0.3%~0.6%、RE：0.01%~0.04%；

（5）热处理：待铸件完成冷却后转热处理车间，使用台车箱式正火炉进行正火，保温温度为910℃，保温时间为3h，开箱后立即转雾冷，直到冷却至常温，即得到全废钢熔炼铸造QT900-5球墨铸铁。

实施例2

（1）配料：铁水冶炼原料按质量百分比含量由以下成分组成：废钢78%、回炉料17.3%、石墨化增碳剂3.8%、锰铁0.9%；

（2）熔炼：熔炼开始前先将碎块状废钢和铁片放入压块机内压成一体，按照步骤（1）的原料配比先添加1.4%打包好的废钢或回炉料快速溶解，以确保电炉炉底存有铁水；然后按照原料配比将石墨化增碳剂和废钢平均分批次加入炉内，每次加料方式是先向炉内加入石墨化增碳剂，再加入打包好的废钢将漂浮在铁水上面的石墨化增碳剂压入铁水内；全部加料完成后，在1430℃保温熔炼1.5h，然后使用铜模取样做光谱分析检测炉内金属成分，根据检测结果添加锰铁和回炉料至炉内，保证铁水中各成分的质量百分比含量为：C：3.6%~3.9%、Si：0.9%~1.2%、Mn：0.4%~0.6%、S＜0.03%、P＜0.05%，将所得铁水升温至1550℃~1600℃保温2~3分钟进行净化扒渣处理；

（3）球化孕育：向球化铁水包内先加入铁水总质量1.3%~1.5%的球化剂拍平夯实，再在上面覆盖铁水总质量1.7%的一次孕育剂拍平，再在一次孕育剂上面覆盖铁水总质量1.7%的铁屑或钢豆夯实，然后向球化包内冲入步骤（2）所得铁水进行球化孕育处理，出水时再向球化包内加入铁水总质量0.06%的粉末状石墨化增碳剂，在出水量达到球化包的2/3时加入铁水总质0.06%的二次孕育剂，出水完成前按炉前成分化验结果加入适量的铜，保证铁水中各成分的质量百分比含量为：C:3.4%~3.7%、Si：1.9%~2.3%、Mn：0.4%~0.6%、S＜0.03%、P＜0.05%、Cu：0.5~1%、Mg：0.3%~0.6%、RE：0.01%~0.04%；

（4）浇注：铁水完全冲入完成球化、孕育处理后进行浇注，浇注时随流加入铁水总质量0.15%的随流孕育剂，浇注过程中不能中断，浇注完成后15分钟内进行开箱，翻转沙箱将铸件取出；

（5）热处理：待铸件完成冷却后转热处理车间，使用台车箱式正火炉进行正火，保温温度为900℃，保温时间为3.5h，开箱后立即转雾冷，直到冷却至常温，即得到全废钢熔炼铸造QT900-5球墨铸铁。

实施例3

（1）配料：铁水冶炼原料按质量百分比含量由以下成分组成：废钢80%、回炉料16.1%、石墨化增碳剂3.7%、锰铁0.2%；

（2）熔炼：熔炼开始前先将碎块状废钢和铁片放入压块机内压成一体，按照步骤（1）的原料配比先添加1.2%打包好的废钢或回炉料快速溶解，以确保电炉炉底存有铁水；然后按照原料配比将石墨化增碳剂和废钢平均分批次加入炉内，每次加料方式是先向炉内加入石墨化增碳剂，再加入打包好的废钢将漂浮在铁水上面的石墨化增碳剂压入铁水内；全部加料完成后，在1425℃保温熔炼1.5h，然后使用铜模取样做光谱分析检测炉内金属成分，根据检测结果添加锰铁和回炉料至炉内，保证铁水中各成分的质量百分比含量为：C：3.6%~3.9%、Si：0.9%~1.2%、Mn：0.4%~0.6%、S＜0.03%、P＜0.05%，将所得铁水升温至1550℃~1600℃保温2~3分钟进行净化扒渣处理；

（3）球化孕育：向球化铁水包内先加入铁水总质量1.4%的球化剂拍平夯实，再在上面覆盖铁水总质量1.6%的一次孕育剂拍平，再在一次孕育剂上面覆盖铁水总质量1.6%的铁屑或钢豆夯实，然后向球化包内冲入步骤（2）所得铁水进行球化孕育处理，出水时再向球化包内加入铁水总质量0.06%的粉末状石墨化增碳剂，在出水量达到球化包的2/3时加入铁水总质量0.06%的二次孕育剂，出水完成前按炉前成分化验结果加入适量的铜，保证铁水中各成分的质量百分比含量为：C:3.4%~3.7%、Si：1.9%~2.3%、Mn：0.4%~0.6%、S＜0.03%、P＜0.05%、Cu：0.5~1%、Mg：0.3%~0.6%、RE：0.01%~0.04%；

（5）热处理：待铸件完成冷却后转热处理车间，使用台车箱式正火炉进行正火，保温温度为920℃，保温时间为3.5h，开箱后立即转雾冷，直到冷却至常温，即得到全废钢熔炼铸造QT900-5球墨铸铁。

实施例4

（1）配料：铁水冶炼原料按质量百分比含量由以下成分组成：废钢80%、回炉料16.25%、石墨化增碳剂3.6%、锰铁0.15%；

（2）熔炼：熔炼开始前先将碎块状废钢和铁片放入压块机内压成一体，按照步骤（1）的原料配比先添加1.5%打包好的废钢或回炉料快速溶解，以确保电炉炉底存有铁水；然后按照原料配比将石墨化增碳剂和废钢平均分批次加入炉内，每次加料方式是先向炉内加入石墨化增碳剂，再加入打包好的废钢将漂浮在铁水上面的石墨化增碳剂压入铁水内；全部加料完成后，在1450℃保温熔炼2h，然后使用铜模取样做光谱分析检测炉内金属成分，根据检测结果添加锰铁和回炉料至炉内，保证铁水中各成分的质量百分比含量为：C：3.6%~3.9%、Si：0.9%~1.2%、Mn：0.4%~0.6%、S＜0.03%、P＜0.05%，将所得铁水升温至1550℃~1600℃保温2~3分钟进行净化扒渣处理；

（3）球化孕育：向球化铁水包内先加入铁水总质量1.5%的球化剂拍平夯实，再在上面覆盖铁水总质量1.8%的一次孕育剂拍平，再在一次孕育剂上面覆盖铁水总质量1.8%的铁屑或钢豆夯实，然后向球化包内冲入步骤（2）所得铁水进行球化孕育处理，出水时再向球化包内加入铁水总质量0.06%的粉末状石墨化增碳剂，在出水量达到球化包的2/3时加入铁水总质量0.06%的二次孕育剂，出水完成前按炉前成分化验结果加入适量的铜，保证铁水中各成分的质量百分比含量为：C：3.4%~3.7%、Si：1.9%~2.3%、Mn：0.4%~0.6%、S＜0.03%、P＜0.05%、Cu：0.5%~1%、Mg：0.3%~0.6%、RE：0.01%~0.04%；

（4）浇注：铁水完全冲入完成球化、孕育处理后进行浇注，浇注时随流加入铁水总质量0.2%的随流孕育剂，浇注过程中不能中断，浇注完成后15分钟内进行开箱，翻转沙箱将铸件取出；

实施例1~4所得球墨铸铁的化学成分质量百分含量如表1所示：

表1

本发明所得QT900-5球墨铸铁产品质量稳定，如图1~4金相图所示，球化级别均满足1~3级，石墨大小5~8级，实施例1~4本体试验抗拉延伸数据如表2所示：

表2

Claims

1.一种全废钢熔炼铸造QT900-5球墨铸铁，其特征在于所述球墨铸铁各成分质量百分比含量为：C：3.4%~3.7%、Si：1.9%~2.3%、Mn：0.4%~0.6%、S＜0.03%、P＜0.05%、Cu：0.5%~1%、Mg：0.3%~0.6%、RE：0.01%~0.04%。

2.一种如权利要求1所述的全废钢熔炼铸造QT900-5球墨铸铁的生产工艺，其特征在于包括以下工艺步骤：

3.根据权利要求2所述的一种全废钢熔炼铸造QT900-5球墨铸铁的生产工艺，其特征在于所述废钢为碳素钢，C含量为0.1%~0.2%。

4.根据权利要求2所述的一种全废钢熔炼铸造QT900-5球墨铸铁的生产工艺，其特征在于所述石墨化增碳剂各成分质量百分含量为：C≥98%、S＜0.05、N＜0.03。

5.根据权利要求2所述的一种全废钢熔炼铸造QT900-5球墨铸铁的生产工艺，其特征在于所述球化剂的牌号为FeSiMg6RE1。

6.根据权利要求2所述的一种全废钢熔炼铸造QT900-5球墨铸铁的生产工艺，其特征在于所述一次孕育剂和二次孕育剂均为75硅铁，颗粒细度为3mm~8mm。

7.根据权利要求2所述的一种全废钢熔炼铸造QT900-5球墨铸铁的生产工艺，其特征在于所述随流孕育剂为75硅铁，细度为0.2~0.8mm。

8.根据权利要求2所述的一种全废钢熔炼铸造QT900-5球墨铸铁的生产工艺，其特征在于步骤（3）所述粉末状石墨化增碳剂的细度为0.5~1mm。