CN103361538B - 气缸套合金铸铁的中频感应电炉熔炼方法及离心浇铸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气缸套合金铸铁的中频感应电炉熔炼方法及离心浇铸方法，采用中频感应电炉熔炼得到合金铸铁，并由该合金铸铁离心浇铸气缸套。本发明方法克服感应电炉熔炼存在的铁水过冷倾向较大及孕育效果差的缺点，合理利用废弃物料，减低生产成本，且高性能合金铸铁大幅度提高气缸套的强度和硬度。
Description
技术领域
本发明涉及气缸套的合金铸铁的熔炼方法及离心浇铸方法，具体涉及气缸套合金铸铁的中频感应电炉熔炼方法及离心浇铸方法。
背景技术
目前因环保和节能的需要，对于不适于采用大型冲天炉的中型企业正在逐渐淘汰冲天炉熔炼，改为感应电炉熔炼，中频感应电炉熔炼铸铁主要有以下缺点：一是铁水过冷倾向较大，极易产生影响材料机械性能的D、E型石墨；二是铁水纯净、异质结晶核心较少，导致孕育效果差，在同等成分条件下，铸件硬度偏低。普通铸铁气缸套的机械性能已不能满足发动机对其使用性能的升级要求。
发明内容
本发明专利的目的在于：提供一种高性能合金铸铁的熔炼方法和离心浇铸方法，能克服感应电炉熔炼存在的铁水过冷倾向较大及孕育效果差的缺点；合理利用废弃物料，优化原辅材料，减低原材料成本。生产出的气缸套毛坯能满足主机厂对高性能合金铸铁材质的要求。
本发明解决技术问题所采取的技术方案是：该中频感应电炉熔炼方法包括以下步骤：
（1）金属炉料及铁合金：回炉料块度不大于300x200x200mm；废钢无严重锈蚀现象，块度≤500x200mm，长料小于炉膛1/2，＜550mm；高硅生铁长度不大于400mm；所述回炉料为废品气缸套；废钢为20#钢管头；髙硅生铁中含质量碳3.8%、含硅3%-5%；铁合金材料：硅铁用Si75，块度200x100mm；硼铁用FeB18C0.5A，块度50-100mm；铁屑要求无严重锈蚀，水分＜3%；增碳剂用石墨型；所述铁屑为气缸套机加工铁屑；
（2）炉料质量百分比：铁屑59%+废钢28%+回炉料5.8%+高硅生铁6%+75硅铁0.6%+硼铁0.06%+铜0.54%；
（3）熔炼：中频感应电炉内依顺序加入增碳剂-铁屑-铁合金-废钢-回炉料，采用炉前快速热电偶使熔炼温度为1500-1560℃，出炉铁水温度≥1450℃；其间，待铁水温度达1380-1450℃时，取样进行光谱分析，通过光谱分析仪检测化学成份，及时进行调整，验定铁水的化学成份、铁水质量；
（4）孕育：孕育剂为硅钡合金，其中Si质量含量75%，钡含量2%；粒度1-3mm；孕育方法是：将铁水质量0.35%的孕育剂充分预热烘干，出铁水时孕育剂随铁水流入铁水包，熔化均匀。
其中，气缸套的离心浇铸方法包括以下步骤：
（1）浇铸前预处理：依质量百分比取石英粉68%、球团土16%、肥皂粉1%、硅藻土9%、滑石粉6%，倒入料池内搅拌3.5小时得涂料；
（2）浇口杯孕育：孕育剂为硅钡合金，其中Si质量含量75%，钡含量2%；粒度0.5mm；将孕育剂充分预热烘干，铁水质量0.05%的孕育剂放入坩锅内，
（3）浇铸：采用卧式机械出模浇铸机，工装为浇铸模具；利用第一包铁水对浇铸模进行预热，使其温度≥280℃；在预热后的浇铸模内垫放3mm厚小端石棉垫，石棉垫紧贴小头定位盘；然后放置3mm厚前石棉垫，上好前闷盖，开启浇铸机启动按钮，使浇铸机顺时针旋转，加涂料使涂料层厚度为0.8-1.2mm，再将浇铸嘴伸入闷盖8-12mm；由大包将铁水倒入定量坩锅，左手持钩子挡渣，右手翻坩锅，在5-15秒将铁水浇完，铁水浇完5-10秒后开始放水冷却，当模内温度降至900℃时停止放水，等40-70秒后停机；开启减速器，使毛坯出模，毛坯出模后，清理模内杂物以及坩锅内残留铁，等待下一次浇铸，浇铸模模温控制在280℃以上。
本发明的效果是：本发明方法克服感应电炉熔炼存在的铁水过冷倾向较大及孕育效果差的缺点，合理利用废弃物料，减低生产成本，高性能合金铸铁大幅度提高气缸套的强度和硬度。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。
实施例1：中频感应电炉依以下步骤熔炼气缸套合金铸铁：
（1）金属炉料及铁合金：回炉料块度不大于300x200x200mm；废钢无严重锈蚀现象，块度≤500x200mm，长料小于炉膛1/2，＜550mm；高硅生铁长度不大于400mm；所述回炉料为废品气缸套；废钢为20#钢管头；髙硅生铁中含质量碳3.8%、含硅3%-5%；铁合金材料：硅铁用Si75，块度200x100mm；硼铁用FeB18C0.5A，块度50-100mm；铁屑要求无严重锈蚀，水分＜3%；增碳剂用石墨型；所述铁屑为气缸套机加工铁屑；
（2）炉料质量百分比：铁屑59%+废钢28%+回炉料5.8%+高硅生铁6%+75硅铁0.6%+硼铁0.06%+铜0.54%；
（3）熔炼：中频感应电炉内依顺序加入增碳剂-铁屑-铁合金-废钢-回炉料，采用炉前快速热电偶使熔炼温度为1500℃，出炉铁水温度≥1450℃；其间，待铁水温度达1380℃时，取样光谱分析，通过光谱分析仪检测化学成份，及时进行调整，验定铁水的化学成份、铁水质量；
（4）孕育：孕育剂为硅钡合金，其中Si质量含量75%，钡含量2%；粒度1mm；孕育方法是：将铁水质量0.35%的孕育剂充分预热烘干，出铁水时孕育剂随铁水流入铁水包，熔化均匀，孕育后5min内浇完铁水，以避免孕育衰退。
依以下步骤离心浇铸气缸套：
（1）浇铸前预处理：依质量百分比取石英粉68%、球团土16%、肥皂粉1%、硅藻土9%、滑石粉6%，倒入料池内搅拌3.5小时得涂料；
（2）浇口杯孕育：孕育剂为硅钡合金，其中Si质量含量75%，钡含量2%；粒度0.5mm；将孕育剂充分预热烘干，铁水质量0.05%的孕育剂放入坩锅内，
（3）浇铸：采用卧式机械出模浇铸机，工装为浇铸模具；利用第一包铁水对浇铸模进行预热，使其温度≥280℃；在预热后的浇铸模内垫放3mm厚小端石棉垫，石棉垫紧贴小头定位盘；然后放置3mm厚前石棉垫，上好前闷盖，开启浇铸机启动按钮，使浇铸机顺时针旋转，加涂料使涂料层厚度为0.8mm，再将浇铸嘴伸入闷盖8mm；由大包将铁水倒入定量坩锅，左手持钩子挡渣，右手翻坩锅，在5秒将铁水浇完，铁水浇完5秒后开始放水冷却，当模内温度降至900℃时停止放水，等40秒后停机；开启减速器，使毛坯出模，毛坯出模后，清理模内杂物以及坩锅内残留铁，等待下一次浇铸，浇铸模模温控制在280℃以上。
实施例2：中频感应电炉依以下步骤熔炼气缸套合金铸铁：（1）金属炉料及铁合金：回炉料块度不大于300x200x200mm；废钢无严重锈蚀现象，块度≤500x200mm，长料小于炉膛1/2，＜550mm；高硅生铁长度不大于400mm；所述回炉料为废品气缸套；废钢为20#钢管头；髙硅生铁中含质量碳3.8%、含硅3%-5%；铁合金材料：硅铁用Si75，块度200x100mm；硼铁用FeB18C0.5A，块度50-100mm；铁屑要求无严重锈蚀，水分＜3%；增碳剂用石墨型；所述铁屑为气缸套机加工铁屑；
（2）炉料质量百分比：铁屑59%+废钢28%+回炉料5.8%+高硅生铁6%+75硅铁0.6%+硼铁0.06%+铜0.54%；
（3）熔炼：中频感应电炉内依顺序加入增碳剂-铁屑-铁合金-废钢-回炉料，采用炉前快速热电偶使熔炼温度为1530℃，出炉铁水温度≥1450℃；其间，待铁水温度达1415℃时，取样进行光谱分析，通过光谱分析仪检测化学成份，及时进行调整，验定铁水的化学成份、铁水质量；
（4）孕育：孕育剂为硅钡合金，其中Si质量含量75%，钡含量2%；粒度2mm；孕育方法是：将铁水质量0.35%的孕育剂充分预热烘干，出铁水时孕育剂随铁水流入铁水包，熔化均匀，孕育后5min内浇完铁水，以避免孕育衰退。
依以下步骤离心浇铸气缸套：
（1）浇铸前预处理：依质量百分比取石英粉68%、球团土16%、肥皂粉1%、硅藻土9%、滑石粉6%，倒入料池内搅拌3.5小时得涂料；
（2）浇口杯孕育：孕育剂为硅钡合金，其中Si质量含量75%，钡含量2%；粒度0.5mm；将孕育剂充分预热烘干，铁水质量0.05%的孕育剂放入坩锅内，
（3）浇铸：采用卧式机械出模浇铸机，工装为浇铸模具；利用第一包铁水对浇铸模进行预热，使其温度≥280℃；在预热后的浇铸模内垫放3mm厚小端石棉垫，石棉垫紧贴小头定位盘；然后放置3mm厚前石棉垫，上好前闷盖，开启浇铸机启动按钮，使浇铸机顺时针旋转，加涂料使涂料层厚度为1.0mm，再将浇铸嘴伸入闷盖10mm；由大包将铁水倒入定量坩锅，左手持钩子挡渣，右手翻坩锅，在10秒将铁水浇完，铁水浇完7秒后开始放水冷却，当模内温度降至900℃时停止放水，等55秒后停机；开启减速器，使毛坯出模，毛坯出模后，清理模内杂物以及坩锅内残留铁，等待下一次浇铸，浇铸模模温控制在280℃以上。
实施例3：中频感应电炉依以下步骤熔炼气缸套合金铸铁：
（1）金属炉料及铁合金：回炉料块度不大于300x200x200mm；废钢无严重锈蚀现象，块度≤500x200mm，长料小于炉膛1/2，＜550mm；高硅生铁长度不大于400mm；所述回炉料为废品气缸套；废钢为20#钢管头；髙硅生铁中含质量碳3.8%、含硅3%-5%；铁合金材料：硅铁用Si75，块度200x100mm；硼铁用FeB18C0.5A，块度50-100mm；铁屑要求无严重锈蚀，水分＜3%；增碳剂用石墨型；所述铁屑为气缸套机加工铁屑；
（2）炉料质量百分比：铁屑59%+废钢28%+回炉料5.8%+高硅生铁6%+75硅铁0.6%+硼铁0.06%+铜0.54%；
（3）熔炼：中频感应电炉内依顺序加入增碳剂-铁屑-铁合金-废钢-回炉料，采用炉前快速热电偶使熔炼温度为1560℃，出炉铁水温度≥1450℃；其间，待铁水温度达1450℃时，取样进行光谱分析，通过光谱分析仪检测化学成份，及时进行调整，验定铁水的化学成份、铁水质量；
（4）孕育：孕育剂为硅钡合金，其中Si质量含量75%，钡含量2%；粒度3mm；孕育方法是：将铁水质量0.35%的孕育剂充分预热烘干，出铁水时孕育剂随铁水流入铁水包，熔化均匀，孕育后5min内浇完铁水，以避免孕育衰退。
依以下步骤离心浇铸气缸套：
（1）浇铸前预处理：依质量百分比取石英粉68%、球团土16%、肥皂粉1%、硅藻土9%、滑石粉6%，倒入料池内搅拌3.5小时得涂料；
（2）浇口杯孕育：孕育剂为硅钡合金，其中Si质量含量75%，钡含量2%；粒度0.5mm；将孕育剂充分预热烘干，铁水质量0.05%的孕育剂放入坩锅内，
（3）浇铸：采用卧式机械出模浇铸机，工装为浇铸模具；利用第一包铁水对浇铸模进行预热，使其温度≥280℃；在预热后的浇铸模内垫放3mm厚小端石棉垫，石棉垫紧贴小头定位盘；然后放置3mm厚前石棉垫，上好前闷盖，开启浇铸机启动按钮，使浇铸机顺时针旋转，加涂料使涂料层厚度为1.2mm，再将浇铸嘴伸入闷盖12mm；由大包将铁水倒入定量坩锅，左手持钩子挡渣，右手翻坩锅，在15秒将铁水浇完，铁水浇完10秒后开始放水冷却，当模内温度降至900℃时停止放水，等70秒后停机；开启减速器，使毛坯出模，毛坯出模后，清理模内杂物以及坩锅内残留铁，等待下一次浇铸，浇铸模模温控制在280℃以上。
实施例1-3所得气缸套：抗拉强度≥270MPa，硬度280～310HB，同一只缸套硬度差不大于30HB，金相组织：基体为珠光体+铁素体，铁素体≤5%，石墨为I型A类和/或B类，允许缸套外表面D和E类石墨存在，I型石墨大小4-8级。
Claims (2)
1.气缸套合金铸铁的中频感应电炉熔炼方法，其特征在于该中频感应电炉熔炼方法包括以下步骤：
（1）金属炉料及铁合金：回炉料块度不大于300x200x200mm；废钢无严重锈蚀现象，块度≤500x200mm，长料小于炉膛1/2，＜550mm；高硅生铁长度不大于400mm；所述回炉料为废品气缸套；废钢为20#钢管头；髙硅生铁中含质量碳3.8%、含硅3%-5%；铁合金材料：硅铁用Si75，块度200x100mm；硼铁用FeB18C0.5A，块度50-100mm；铁屑要求无严重锈蚀，水分＜3%；增碳剂用石墨型；所述铁屑为气缸套机加工铁屑；
（2）炉料质量百分比：铁屑59%+废钢28%+回炉料5.8%+高硅生铁6%+75硅铁0.6%+硼铁0.06%+铜0.54%；
（3）熔炼：中频感应电炉内依顺序加入增碳剂-铁屑-铁合金-废钢-回炉料，采用炉前快速热电偶使熔炼温度为1500-1560℃，出炉铁水温度≥1450℃；其间，待铁水温度达1380-1450℃时，取样进行光谱分析，通过光谱分析仪检测化学成份，及时进行调整，验定铁水的化学成份、铁水质量；
（4）孕育：孕育剂为硅钡合金，其中Si质量含量75%，钡含量2%；粒度1-3mm；孕育方法是：将铁水质量0.35%的孕育剂充分预热烘干，出铁水时孕育剂随铁水流入铁水包，熔化均匀。
2.如权利要求1所述的中频感应电炉熔炼方法得到的气缸套合金铸铁生产气缸套的离心浇铸方法，其特征在于该离心浇铸方法包括以下步骤：
（1）浇铸前预处理：依质量百分比取石英粉68%、球团土16%、肥皂粉1%、硅藻土9%、滑石粉6%，倒入料池内搅拌3.5小时得涂料；
（2）浇口杯孕育：孕育剂为硅钡合金，其中Si质量含量75%，钡含量2%；粒度0.5mm；将孕育剂充分预热烘干，铁水质量0.05%的孕育剂放入坩锅内，
（3）浇铸：采用卧式机械出模浇铸机，工装为浇铸模具；利用第一包铁水对浇铸模进行预热，使其温度≥280℃；在预热后的浇铸模内垫放3mm厚小端石棉垫，石棉垫紧贴小头定位盘；然后放置3mm厚前石棉垫，上好前闷盖，开启浇铸机启动按钮，使浇铸机顺时针旋转，加涂料使涂料层厚度为0.8-1.2mm，再将浇铸嘴伸入闷盖8-12mm；由大包将铁水倒入定量坩锅，左手持钩子挡渣，右手翻坩锅，在5-15秒将铁水浇完，铁水浇完5-10秒后开始放水冷却，当模内温度降至900℃时停止放水，等40-70秒后停机；开启减速器，使毛坯出模，毛坯出模后，清理模内杂物以及坩锅内残留铁，等待下一次浇铸，浇铸模模温控制在280℃以上。
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