专利名称：奥氏体球铁及其生产方法
技术领域：
本发明涉及冶金制造技术领域，特别是奥氏体球铁的熔炼技术。
技术背景我国耐热及不锈钢铸件每年产量约二十万吨，绝大部分为耐热铸钢和不锈钢件，其中耐热铸铁件22000吨/年，主要是铬、硅、铝硅、高铝铸铁件， 其中仅高硅铸铁件就有6000吨/年，它们与奥氏体球铁相比，抗氧化、抗生 长性相似，但在抗热性冲击性、高温性能方面，均远不及奥氏体球铁件。由于奥氏体球铁具有良好的耐高温、抗氧化耐腐蚀性及高温和超低温力 学等性能，在国外得到较广泛应用。美、德、日、英、法、前苏联等国用其 制作工业用炉、石油、冶金、动力机械、化工......等设备上的铸件，并将其作为常用材料制定了相应的国家标准。我国因在合金材质的选用上尚未规范 化，上述很多零部件目前是用耐热钢或不锈钢代替，成本既高且寿命尚不及 奥氏体球铁，形成较大的浪费。上世纪八十年代前我国几乎未开展奥氏体球 铁的研究，近年来随着与国外贸易技术合作增多，从欧美等国引进的设备或 与之合作加工出口的设备上某些配件要求为奥氏体球铁件，为了替代进口 ， 实现配件国产化，有必要深入开发奥氏体球铁件生产。奥氏体球铁的组织为奥氏体基体+碳化物(FeCr) 3C和石墨。石墨为 球状。由于镍能无限溶于铁中，只要有足够的加入量，就可在室温下获得单 一的奥氏体组织，通常奥氏体球铁的含Ni量13 32%，并且还含有如Mn， Cr......等合金元素。发明内容本发明目的在于发明一种成本低、寿命长的奥氏体球铁。本发明的奥氏体球铁的各成份的质量份分别为C 2.80 3.00%、 Si 2.00 3.00%、 Mn 0.50 1.50o/o、 Ni 18.00 22.00%、 Cr 1.00 2.50%。本发明另一目的在于发明具有上述特点的奥氏体球铁的生产方法。本发明方法包括熔化、精炼、浇注，其特点是熔化时，炉料熔化致95% 时，加入烘烤至80(TC以上的低碳铬铁，熔清后调整炉内C、 Si和Mn含量 分别为2.80 3.00%、 2.00 3.00%、 0.50 1.50%;精炼时，在炉料溶清后， 插入FeMn， FeSi，随即另入扩散脱氧剂，然后采用莹石调整炉渣的粘度， 调整铁水中Ni和Cr含量分别为18.00 22.00%、 1.00 2.50%，铁水温度达 到1580 160(TC后出铁水，出铁水前向铁液中插入铝；在预热过的球铁包中 放入占铁水重量的1.7%的球化剂和0.6%的孕育剂，并将孕育剂覆盖在球化 剂的上面，然后后用与熔化的铁水具有相同材质的金加工铁屑覆盖在孕育剂 上面，冲紧后浇注铁水；铁水球化后，在包中搅拌，去渣，再次添加孕育剂， 经二次孕育后，在铁水上面撒稻草灰保温；浇注为满流浇注，点浇冒口，浇 注后4小时士10分钟，打开盖箱，去除冒口根部型砂，用乙炔火焰热切割冒 口，冒口去除后开箱清理，铸件进烘房保温，保温温度为50(TC，保温3小 时后随炉冷却。本发明熔化采用具有碱性炉衬的中频感应炉。投入熔化前的原料经除锈、除砂处理。投入熔化前的原料块度对角线小于100mm，且经预热后投入熔化。 造渣材料中石灰为新焙烧的石灰，使用前经80(TC4小时烘烤保温使用; 造渣材料中萤石为粗粉状，在20(TC烘烤保温使用。 石灰和萤石的重量比为2: 1。扩散脱氧剂由Ca-Si粉和Al粉组成，经200 30(TC烘烤后保温使用。 装料时，在坩埚底部先装少量碳素废钢和加入1%熔料量的造渣材料。 本发明工艺合理、易于生产应用，形成的产品力学性能CJb>370Mpa 、S>7°/。 、 aa2>210MPa，抗蠕变性能当t-520。C时，当应力达150Mpa蠕 变速度每1000小时不大于0.10%，高温强度当t:700。C时，CJb不小于150 MPa。产品可用以替代耐热钢，具有耐热、耐腐性，每吨成本可节约6000 10000元。
具体实施方式
一、熔炼工艺使用GGW-0.75中频感应炉熔炼1、 炉衬制备制备碱性炉衬。原材料，可采用二级电熔镁砂。粘结剂，采用一级工业 硼酸，模数为2.2 2.4的水玻璃。炉衬的打结、烘烤，洗炉，洗炉按基本操作规程进行。2、 金属原材料各种金属原材料必须除锈、除砂，去除杂质，使用前要经滚筒加工处理， 时间不少于100分钟。各种金属原材料须解体成对角线小于100mm，经烘烤后使用。3、 选渣材料石灰，要求用新焙烧的石灰，不能夹生夹杂，使用前经800°C4小时烘 烤，在红热状态使用。萤石，要求透明，翠绿色，粗粉状，在200'C烘烤保温使用。 选渣材料中石灰和萤石的重量比为2:1。4、 扩散脱氧剂Ca-Si粉和Al粉，经200 30(TC烘烤后保温使用。5、 配料和装料碳炉料平均含碳量按规格成分的中下限2.85%配入。磷和硫炉料平均含磷量应不超过0.035%，平均含硫量应不超过0.03%。镍使用电介镍，按18.9%配随炉装入。硅按0.8°/。配入，使用FeSi75。 锰按1.0%配入，使用FeMn80。装料装料前扒净炉内残渣、残铁、装料工作应根据坩埚中的温度区域 分布来进行。坩埚底部装很少一部分碳素废钢，接着装电介镍板，在其上面 再装余下的碳素废钢。上部炉料不要超过感应圈的高度。为了早期成渣覆盖 铁液，在装料时在坩埚底部加入1%熔料量的选渣材料。6、 熔化炉料熔化到95%时，加入烘烤至80(TC的低碳铬铁，熔清后取样分析化 学成分，分析C， Si和Mn，并调整使C， Si和Mn含量达到要求。7、 精炼炉料溶清，插入FeMn， FeSi，然后随即扩散脱氧，采用萤石调整炉渣 的粘度，使炉渣具有良好的流动性，调整铁水的化学成分中Ni和Cr含量达 到要求。铁水测温，温度达到1580 1600°C (插入式热电偶)符合出铁水要 求，出铁水前向铁液中插铝0.8Kg，进行脱氧。8、 铁水包的准备在预热至80(TC的球铁包中放入占铁水重量的1.7%的球化剂和0.6%的 孕育剂，而且孕育剂覆盖在球化剂的上面，尔后用与熔化的铁水具有相同材 质的金加工铁屑覆盖在孕育剂上面，冲紧。9、 出铁水铁水球化后，在包中搅拌，去渣，添加余下的0.3%的孕育剂，进行二 次孕育，铁水上面撒稻草灰保温。10、 浇注满流浇注，点浇冒口。浇注后4小时，掀掉盖箱，去除冒口根部型砂，用乙炔火焰热切割冒口，冒口去除后开箱清理，铸件进烘房保温。温度为500'C，保温3小时后随炉 冷却。二、产品检验和检测物理力学性能、抗蠕变性能和高温强度1、 力学性能CJb ^389MPa S》8% (Jq.2》215MPa2、 抗蠕变性能在t-520。C时，当应力达150 Mpa蠕变速度每1000小 时0.09%。3、 高温强度当t:700。C时，(Jb=158MPa。
权利要求
1、奥氏体球铁，其特征在于其各成份的质量份分别为C 2.80～3.00％、Si 2.00～3.00％、Mn 0.50～1.50％、Ni 18.00～22.00％、Cr 1.00～2.50％。
2、 一种如权利要求l所述的奥氏体球铁的生产方法，包括熔化、精炼、 浇注，其特征在于熔化时，炉料熔化约95%时，加入烘烤至800'C以上的低 碳铬铁，熔清后调整炉内C、Si和Mn含量分别为2.80 3.00。/。、2.00 3.0(P/。、 0.50 1.50%;精炼时，在炉料溶清后，插入FeMn， FeSi，随即另入扩散脱 氧，然后采用莹石调整炉渣的粘度，调整铁水中Ni和Cr含量分别为18.00 22.00°/。、 1.00 2.50%，铁水温度达到1580 160(TC后出铁水，出铁水前向 铁液中插入铝；在预热过的球铁包中放入占铁水重量的1.7%的球化剂和 0.6%的孕育剂，并将孕育剂覆盖在球化剂的上面，然后用与熔化的铁水具有 相同材质的金加工铁屑覆盖在孕育剂上面，冲紧后出铁水；铁水球化后，在 包中搅拌，去渣，再次添加孕育剂，经二次孕育后，在铁水上面撒稻草灰保 温；浇注为满流浇注，点浇冒口，浇注后4小时士10分钟，打开盖箱，去除 冒口根部型砂，用乙炔火焰热切割冒口，冒口去除后开箱清理，铸件进烘房 保温，保温温度为50(TC，保温3小时后随炉冷却。
3、 根据权利要求2所述的奥氏体球铁的生产方法，其特征在于熔化采 用具有碱性炉衬的中频感应炉。
4、 根据权利要求2所述的奥氏体球铁的生产方法，其特征在于投入熔 化前的原料经除锈、除砂处理。
5、 根据权利要求2或4所述的奥氏体球铁的生产方法，其特征在于投 入熔化前的原料块度对角线小于100mm，且经预热后投入熔化。
6、 根据权利要求2所述的奥氏体球铁的生产方法，其特征在于造渣材 料中石灰为新焙烧的石灰，使用前经80(TC4小时烘烤保温使用；造渣材料中萤石为粗粉状，在200'C烘烤保温使用。
7、 根据权利要求6所述的奥氏体球铁的生产方法，其特征在于石灰和 萤石的重量比为2: 1。
8、 根据权利要求24所述的奥氏体球铁的生产方法，其特征在于扩散脱 氧剂由Ca-Si粉和Al粉组成，经200 300。C烘烤后保温使用。
9、 根据权利要求24所述的奥氏体球铁的生产方法，其特征在于装料时， 在坩埚底部先装少量碳素废钢和加入1%熔料量的造渣材料。
全文摘要
奥氏体球铁及其生产方法，涉及冶金制造技术领域，特别是奥氏体球铁的熔炼技术。包括熔化、精炼、浇注，形成的奥氏体球铁的各成份的质量份分别为C 2.80～3.00％、Si 2.00～3.00％、Mn 0.50～1.50％、Ni 18.00～22.00％、Cr 1.00～2.50％。本发明工艺合理、易于生产应用，形成的产品力学性能σ<sub>b</sub>＞370MPa、δ＞7％、σ<sub>0.2</sub>＞210MPa，抗蠕变性能当t＝520℃时，当应力达150MPa蠕变速度每1000小时不大于0.10％，高温强度当t＝700℃时，σ<sub>b</sub>不小于150MPa。产品可用以替代耐热钢，具有耐热、耐腐性。
文档编号C21C7/04GK101403068SQ20081023504
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月6日 优先权日2008年11月6日
发明者徐宏亮 申请人:徐宏亮