高强度灰铸铁、铸件及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强度灰铸铁、铸件及其制备方法，该制备方法包括：1)将生铁、废钢、回炉料、锑、碎铁和增碳剂在1200-1300℃下预热的工序；2)将预热后的原料在1460-1470℃下熔融以制得铁水的工序；3)将硅铁、硅钙孕育剂、硅锶孕育剂加入至所述铁水中并搅拌以制得孕育铁水的工序；4)将高碳锰铁在1490-1510℃下加入至所述孕育铁水中并搅拌以制得高强度灰铸铁的工序。由该高强度灰铸铁制备而成的铸件具有优异的机械性能。
【专利说明】高强度灰铸铁、铸件及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高强度灰铸铁领域，具体地，涉及一种高强度灰铸铁、铸件以及该高强 度灰铸铁的制备方法。
【背景技术】
[0002] 泵壳、容器、塔器、法兰、填料箱本体及压盖、碳化塔、机床床身、立柱、气缸、齿轮和 硝化塔等生产原材料均为灰铸铁，由于现有灰铸件的抗拉强度不高往往导致铸件在加工成 型时出现较高的报废率，极大地增大了生产成本。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种高强度灰铸铁和其制备方法，由该高强度灰铸铁制备而 成的铸件具有优异的机械性能。
[0004] 为了实现上述目的，本发明提供了一种高强度灰铸铁的制备方法，所述制备方法 包括：
[0005] 1)将生铁、废钢、回炉料、锑、碎铁和增碳剂在1200-1300°C下预热的工序；
[0006] 2)将预热后的原料在1460_1470°C下熔融以制得铁水的工序；
[0007] 3)将硅铁、硅钙孕育剂、硅锶孕育剂加入至所述铁水中并搅拌以制得孕育铁水的 工序；
[0008] 4)将高碳锰铁在1490-15KTC下加入至所述孕育铁水中并搅拌以制得高强度灰 铸铁的工序。
[0009] 本发明还提供了一种高强度灰铸铁，所述高强度灰铸铁是上述的方法制备而成。
[0010] 本发明还提供了一种铸件，所述铸件由上述的高强度灰铸铁铸造而成。
[0011] 本发明提供的高强度灰铸铁具有优异的抗拉强度和硬度，从而使得由该高强度灰 铸铁制备而成的铸件可以作为各类高强度、高冲击机器模具。同时该高强度灰铸铁的制备 方法简单，原料易得。
[0012] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0013] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0014] 本发明还提供了一种高强度灰铸铁的制备方法，所述制备方法包括：
[0015] 1)将生铁、废钢、回炉料、锑、碎铁和增碳剂在1200-1300°c下预热的工序；
[0016] 2)将预热后的原料在1460_1470°C下熔融以制得铁水的工序；
[0017] 3)将硅铁、硅钙孕育剂、硅锶孕育剂加入至所述铁水中并搅拌以制得孕育铁水的 工序；
[0018] 4)将高碳锰铁在1490-15KTC下加入至所述孕育铁水中并搅拌以制得高强度灰 铸铁的工序。
[0019] 在本发明中，各原料的用量刻字宽的范围内选择，为了使得制得高强度灰铸铁具 有更优异的机械性能，优选地，相对于100重量份的生铁，所述废钢的用量为135-145重量 份，所述回炉料的用量为130-150重量份，所述增碳剂的用量为1-1. 5重量份，所述硅铁的 用量为〇. 2-0. 6重量份，所述娃|丐孕育剂的用量为0. 5-1. 5重量份，所述娃银孕育剂的用量 为0. 5-0. 9重量份，所述高碳锰铁的用量为2-3重量份，所述锑的用量为0. 2-0. 3重量份， 所述碎铁的用量为15-253重量份。
[0020] 在本发明中，所述生铁可在宽的范围内选择，可为牌号为Z18、Z14或Z22的生铁， 为了使得制得高强度灰铸铁具有更优异的机械性能，优选地，所述生铁为牌号为Z18的生 铁。
[0021] 在本发明中，所述废钢可为任意的废弃钢材，为了使得制得高强度灰铸铁具有更 优异的机械性能，优选地，对于100重量份的废钢，所述废钢中含有〇. 2-0. 4重量份的碳元 素、0. 1-0. 4重量份的猛元素、0. 01-0. 02重量份的磷元素、余量的铁元素以及不可避免的 微量元素。
[0022] 在本发明中，所述废钢可为任意的回炉料，为了使得制得高强度灰铸铁具有更优 异的机械性能，优选地，相对于100重量份的回炉料，所述回炉料中含有3. 6-3. 8重量份的 碳元素、2. 3-2. 8重量份的娃元素、0. 05-0. 1重量份的猛元素、0. 01-0. 03重量份的硫元素、 0. 01-0. 03重量份的磷元素、余量的铁元素以及不可避免的微量元素。
[0023] 在本发明中，硅铁是本领域技术人员所熟知的用于阻止铁中形成碳化物、促进石 墨的析出和球化的助剂，硅铁可以是市售的任意一种，为了使得制得高强度灰铸铁具有更 优异的机械性能，优选地，所述硅铁为牌号为FeSi90All. 5或FeSi90A13的硅铁。
[0024] 在本发明中，高碳锰铁是本领域技术人员所熟知的用于促进球墨铸铁中石墨结晶 成球形的添加剂，硅铁可以是市售的任意一种，为了使得制得高强度灰铸铁具有更优异的 机械性能，优选地，所述高碳锰铁为牌号为65或75的高碳锰铁。
[0025] 在本发明中，增碳剂是本领域技术人员所熟知的提高球墨铸铁中含碳量的助剂， 硅铁可以是市售的任意一种，为了使得制得高强度灰铸铁具有更优异的机械性能，优选地， 所述增碳剂选自人造石墨、石油焦、微晶石墨、鳞片石墨、焦炭或无烟煤中的一种或多种。
[0026] 在本发明中，所述增碳剂的粒径可在宽的范围内选择，为了使得制得高强度灰铸 铁具有更优异的机械性能，优选地，所述增碳剂的粒径为〇. 15-6. 5mm。
[0027] 本发明还提供了一种高强度灰铸铁，所述高强度灰铸铁是上述的方法制备而成。
[0028] 本发明还提供了一种铸件，所述铸件由上述的高强度灰铸铁铸造而成。
[0029] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，抗拉强度和硬度参数 通过GB 9439-88的方法测得。
[0030] 生铁为杭州基惠金属材料有限公司牌号为Z18的市售品，废钢是聊城市德昌钢管 有限公司的产品，回炉料是莒南县天源钢锶制品厂的产品，增碳剂是济源市澳鑫贸易有限 公司的焦炭，硅铁是安阳华拓冶金有限责任公司牌号为FeSi90All. 5或FeSi90A13的产品， 硅钙孕育剂是安阳市铁发冶金耐材有限公司的产品，硅锶孕育剂是常州市润良铁合金有限 公司的产品，高碳锰铁是湘潭伟鑫锰制品有限公司牌号为65的产品，碎铁是隆尧县明锐金 属制品有限公司的产品，锑是无锡市琮坤特钢有限公司的产品。
[0031] 实施例1
[0032] 首先将牌号为Z18的生铁100kg、废钢140kg、回炉料140kg、碎铁20kg、锑0. 25kg 和焦炭1. 3kg在1250°C下预热30min ;接着将预热后的原料在1465°C下熔融以制得铁水； 然后将牌号为FeSi90All. 5的硅铁0. 4kg、硅钙孕育剂0. 9kg、硅锶孕育剂0. 7kg加入至所 述铁水中并搅拌以制得孕育铁水；最后将牌号为65的高碳锰铁2. 5kg在1500°C下加入至 所述孕育铁水中并搅拌以制得高强度灰铸铁。
[0033] 其中，所述废钢中含有0. 3重量％的碳元素、0. 3重量％的锰元素、0. 01重量％的 磷元素、余量的铁元素以及不可避免的微量元素；所述回炉料中含有3. 7重量％的碳元素、 2. 5重量％的娃元素、0. 07重量％的猛元素、0. 02重量％的硫元素、0. 02重量％的磷元素、 余量的铁元素以及不可避免的微量元素。焦炭的粒径为〇. 4_。
[0034] 该高强度灰铸铁的抗拉强度为265MPa，硬度为210HB。
[0035] 实施例2
[0036] 首先将牌号为Z18的生铁100kg、废钢135kg、回炉料130kg、碎铁15kg、锑0. 2kg 和焦炭lkg在1250°C下预热30min ;接着将预热后的原料在1460°C下熔融以制得铁水；然 后将牌号为FeSi90All. 5的硅铁0. 2kg、硅钙孕育剂0. 5kg、硅锶孕育剂0. 5kg加入至所述 铁水中并搅拌以制得孕育铁水；最后将牌号为65的高碳锰铁2kg在1490°C下加入至所述 孕育铁水中并揽拌以制得1?强度灰铸铁。
[0037] 其中，所述废钢中含有0. 3重量％的碳元素、0. 3重量％的锰元素、0. 01重量％的 磷元素、余量的铁元素以及不可避免的微量元素；所述回炉料中含有3. 7重量％的碳元素、 2. 5重量％的娃元素、0. 07重量％的猛元素、0. 02重量％的硫元素、0. 02重量％的磷元素、 余量的铁元素以及不可避免的微量元素。焦炭的粒径为〇. 4_。
[0038] 该高强度灰铸铁的抗拉强度为260MPa，硬度为210HB。
[0039] 实施例3
[0040] 首先将牌号为Z18的生铁100kg、废钢145kg、回炉料150kg、碎铁25kg、锑0. 3kg 和焦炭1. 5kg在1250°C下预热30min ;接着将预热后的原料在1470°C下熔融以制得铁水； 然后将牌号为FeSi90All. 5的硅铁0. 6kg、硅钙孕育剂1. 5kg、硅锶孕育剂0. 9kg加入至所 述铁水中并搅拌以制得孕育铁水；最后将牌号为65的高碳锰铁3kg在15KTC下加入至所 述孕育铁水中并搅拌以制得高强度灰铸铁。
[0041] 其中，所述废钢中含有0. 3重量％的碳元素、0. 3重量％的锰元素、0. 01重量％的 磷元素、余量的铁元素以及不可避免的微量元素；所述回炉料中含有3. 7重量％的碳元素、 2. 5重量％的娃元素、0. 07重量％的猛元素、0. 02重量％的硫元素、0. 02重量％的磷元素、 余量的铁元素以及不可避免的微量元素。焦炭的粒径为〇. 4_。
[0042] 该高强度灰铸铁的抗拉强度为262MPa，硬度为208HB。
[0043] 实施例4
[0044] 按照实施例1的方法进行制得高强度灰铸铁，不同的是所述废钢中含有0.2重 量％的碳元素、〇. 1重量％的猛元素、〇. 01重量％的磷元素、余量的铁元素以及不可避免的 微量元素。
[0045] 该高强度灰铸铁的抗拉强度为261MPa，硬度为209HB。
[0046] 实施例5
[0047] 按照实施例1的方法进行制得高强度灰铸铁，不同的是所述废钢中含有0.4重 量％的碳元素、〇. 4重量％的猛元素、0. 02重量％的磷元素、余量的铁元素以及不可避免的 微量元素。
[0048] 该高强度灰铸铁的抗拉强度为264MPa，硬度为208HB。
[0049] 实施例6
[0050] 按照实施例1的方法进行制得高强度灰铸铁，不同的是所述回炉料中含有3. 6重 量％的碳元素、2. 3重量％的娃元素、0. 05重量％的猛元素、0. 01重量％的硫元素、0. 01重 量％的磷元素、余量的铁元素以及不可避免的微量元素。
[0051] 该高强度灰铸铁的抗拉强度为263MPa，硬度为209HB。
[0052] 实施例7
[0053] 按照实施例1的方法进行制得高强度灰铸铁，不同的是所述回炉料中含有3. 8重 量％的碳元素、2. 8重量％的娃元素、0. 1重量％的猛元素、0. 03重量％的硫元素、0. 03重 量％的磷元素、余量的铁元素以及不可避免的微量元素。
[0054] 该高强度灰铸铁的抗拉强度为260MPa，硬度为209HB。
[0055] 实施例8
[0056] 按照实施例1的方法进行制得高强度灰铸铁，不同的是焦炭的粒径为0. 15mm。
[0057] 该高强度灰铸铁的抗拉强度为262MPa，硬度为209HB。
[0058] 实施例9
[0059] 按照实施例1的方法进行制得高强度灰铸铁，不同的是焦炭的粒径为0. 6mm。
[0060] 该高强度灰铸铁的抗拉强度为264MPa，硬度为210HB。
[0061] 对比例1
[0062] 按照实施例1的方法进行制得高强度灰铸铁，不同的是不含有焦炭。
[0063] 该高强度灰铸铁的抗拉强度为235MPa，硬度为160HB。
[0064] 对比例2
[0065] 按照实施例1的方法进行制得高强度灰铸铁，不同的是不含有硅钙孕育剂。
[0066] 该高强度灰铸铁的抗拉强度为227MPa，硬度为185HB。
[0067] 对比例3
[0068] 按照实施例1的方法进行制得高强度灰铸铁，不同的是不含有硅锶孕育剂。
[0069] 该高强度灰铸铁的抗拉强度为225MPa，硬度为195HB。
[0070] 对比例4
[0071] 按照实施例1的方法进行制得高强度灰铸铁，不同的是制备孕育铁水的工序的温 度为 1440°C。
[0072] 该高强度灰铸铁的抗拉强度为215MPa，硬度为187HB。
[0073] 对比例5
[0074] 按照实施例1的方法进行制得高强度灰铸铁，不同的是孕育铁水的工序的温度为 1480。。。
[0075] 该高强度灰铸铁的抗拉强度为227MPa，硬度为186HB。
[0076] 对比例6
[0077] 按照实施例1的方法进行制得高强度灰铸铁，不同的是制得高强度灰铸铁的工序 的温度为1485 °C。
[0078] 该高强度灰铸铁的抗拉强度为235MPa，硬度为201HB。
[0079] 对比例7
[0080] 按照实施例1的方法进行制得高强度灰铸铁，不同的是制得高强度灰铸铁的工序 的温度为1530°C。
[0081] 该高强度灰铸铁的抗拉强度为241MPa，硬度为203HB。
[0082] 通过上述实施例和对比例可知，本发明提供的高强度灰铸铁具有优异的抗拉强度 和硬度，从而使其具有优异的机械性能。以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本 发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的 技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0083] 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可 能的组合方式不再另行说明。
[0084] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本 发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1. 一种高强度灰铸铁的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括： 1) 将生铁、废钢、回炉料、锑、碎铁和增碳剂在1200-1300°c下预热的工序； 2) 将预热后的原料在1460-1470°C下熔融以制得铁水的工序； 3) 将硅铁、硅钙孕育剂、硅锶孕育剂加入至所述铁水中并搅拌以制得孕育铁水的工 序； 4) 将高碳锰铁在1490-15KTC下加入至所述孕育铁水中并搅拌以制得高强度灰铸铁 的工序。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其中，相对于100重量份的生铁，所述废钢的用量 为135-145重量份，所述回炉料的用量为130-150重量份，所述增碳剂的用量为1-1. 5重 量份，所述娃铁的用量为〇. 2-0. 6重量份,所述娃|丐孕育剂的用量为0. 5-1. 5重量份，所述 硅锶孕育剂的用量为0. 5-0. 9重量份，所述高碳锰铁的用量为2-3重量份，所述锑的用量为 0. 2-0. 3重量份，所述碎铁的用量为15-253重量份。
3. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述生铁为牌号为Z18的生铁。
4. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，相对于100重量份的废钢，所述废钢中 含有0. 2-0. 4重量份的碳元素、0. 1-0. 4重量份的猛元素、0. 01-0. 02重量份的磷元素、余量 的铁元素以及不可避免的微量元素。
5. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，相对于100重量份的回炉料，所述回炉 料中含有3. 6-3. 8重量份的碳元素、2. 3-2. 8重量份的娃元素、0. 05-0. 1重量份的猛元素、 0. 01-0. 03重量份的硫元素、0. 01-0. 03重量份的磷元素、余量的铁元素以及不可避免的微 量元素。
6. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述硅铁为牌号为FeSi90All. 5或 FeSi90A13 的硅铁。
7. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述增碳剂选自人造石墨、石油焦、微晶 石墨、鱗片石墨、焦炭或无烟煤中的一种或多种。
8. 根据权利要求1或2中的任意一项所述的制备方法，其中，所述增碳剂的粒径为 0· 15-6. 5mm〇
9. 一种高强度灰铸铁，其特征在于，所述高强度灰铸铁是通过权利要求1-8中的任意 一项所述的方法制备而成。
10. -种铸件，其特征在于，所述铸件由权利要求9所述的高强度灰铸铁铸造而成。
【文档编号】C22C33/08GK104195411SQ201410400991
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】俞家华 申请人:芜湖国鼎机械制造有限公司