一种高强度合金灰铸铁液压阀体件生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高强度合金灰铸铁液压阀体件生产工艺，其生产过程为：将废钢、生铁、回炉料、增碳剂加入中频感应电炉内，打开电炉进行熔炼；待炉内的材料熔清后加入合金颗粒并将温度控制在1560-1600℃范围内继续加热4-8分钟，所述合金颗粒包括铜、铬、锡三种元素；通过取样勺从电炉中取得铁水，并通过金属元素分析仪对铁水内的各个元素含量进行检测；待铁水温度降低后进行扒渣、浇注，保持浇注温度在1320-1360℃范围内，将铁水浇注至液压阀体件型腔内；形成最终铸件。本发明专利技术通过加入全新的合金可以增加珠光体含量、细化石墨，有效解决液压件厚大断面硬度低、珠光体含量低的问题，提高液压阀体件抗拉强度和铸件硬度。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度合金灰铸铁液压阀体件生产工艺
本专利技术涉及灰铸铁熔炼工艺
，具体涉及一种高强度合金灰铸铁液压阀体件生产工艺。
技术介绍
灰铸铁是指具有片状石墨的铸铁，因断裂时断口呈暗灰色，故称为灰铸铁。要成分是铁、碳、硅、锰、硫、磷，是应用最广的铸铁，其产量占铸铁总产量80%以上。灰铸铁分为铁素体基体灰铸铁、珠光体一铁素体基体灰铸铁、珠光体基体灰铸铁，可根据铸件使用方向的不同采用不同的灰铸铁，满足使用的要求，一般在液压件使用时需要用到珠光体基体灰铸铁。液压件取样部位接近铸件实心部位中部，多次取样发现该处存在硬度低、冒口颈缩松、石墨长度超标等问题。经分析该部位热节区域大，同时有冒口补缩，使得该部位热量过于聚集铁水长期保温是导致铸件晶粒粗大、石墨长度超标、硬度偏低的根本原因。由于模具工艺已经确定，不能大范围更改因此只能通过生产工艺控制来解决以上问题。一般电炉生产灰铸铁采用生铁+回炉料+少量废钢的熔炼方式，回炉料比例较大，优质生铁价格相对高昂，但是生产出的灰铁片状石墨形态不太稳定，厚大件芯部强度很难达到要求。申请号为201310100239.1的专利技术公开了一种适用于超高强度灰铸铁的熔炼工艺，使提高灰铸铁抗拉强度。该熔炼工艺包括步骤1，在炉底加回炉料作为启熔，然后再加废钢和熔点高的增碳剂、增硅材料，增碳剂、增硅材料和废钢要交替加入炉内，便于碳C元素扩散，待所有炉料熔清后，再加入易烧损的用于增加合金元素锰、铬、铜、硫的材料；步骤2，熔炼温度控制在1550-1580℃范围内，使其熔炼温度超过铁液的过热温度，并保温3-5分钟，以使铁液在高温下以消除炉料的遗传性、细化晶粒、细化石墨和提高铁液的纯净度；步骤3，出铁温度控制在1460-1480℃范围内，应伴随出铁加入孕育剂；以及步骤4，浇注温度控制在1360-1380℃范围内。该灰铸铁满足了液压件的硬度要求，但是生产过程添加东西较多，造价高昂，生产难度较大。申请号为201310722643.2的专利技术公开一种铸态高强度灰铸铁的生产方法。其生产过程为：依次将回炉铁、废钢、锰铁、增碳剂、铬铁、硅铁、增硫剂、锑块加入中频感应电炉；当所有炉料熔化后，扒渣并检验原铁水成分，若成分合格，直接将炉内铁水升温后静置；若成分不合格，则调整成分至合格，再升温静置；当铁液温度降到1440℃～1460℃时出铁至放有硅钡孕育剂的浇包；浇包内孕育后，扒渣准备浇注；控制浇注温度为1310℃～1330℃；形成最终铸件。在熔炼过程中引入锰、铬和锑合金，促进珠光体的形成和细化；加入的增硫剂能改善石墨形态。铸件试块的强度稳定在350MPa以上，化学成分为C：2.80%～2.95%、Si：1.70%～1.80%、Mn：0.80%～1.10%、S：0.065%～0.080%、P：0.030%～0.045%、Cr：0.250%～0.530%、Sb：微量、余量主要是铁Fe。该专利技术的灰铸铁造价一般，强度较高，但是其硬度仍然满足不了液压件的要求。
技术实现思路
本专利技术是为克服上述现有技术存在的不足，提供了一种高强度合金灰铸铁液压阀体件生产工艺。本专利技术采用的技术方案为：一种高强度合金灰铸铁液压阀体件生产工艺，其生产过程为：1）将废钢、生铁、回炉料、增碳剂加入中频感应电炉内，打开电炉进行熔炼；2）待炉内的材料熔清后加入合金颗粒并将温度控制在1560-1600℃范围内继续加热4-8分钟，所述合金颗粒包括铜、铬和锡三种元素；3）通过取样勺从电炉中取得铁水，并通过金属元素分析仪对铁水内的各个元素含量进行检测，若成分不合格保持加热并加入缺少的元素进行调节，若成分合格则将铁水静置等待降温；4）待铁水温度降低后进行扒渣、浇注，保持浇注温度在1320-1360℃范围内，将铁水浇注至液压阀体件型腔内；5）形成最终铸件，其成分及各成分的重量百分比如下：铜0.3-0.4%；铬0.15-0.2%；锡0.03-0.04%；碳2.4-3.7%；硅0.04-0.06%；锰0.2-0.3%；硫0.06-0.1%；磷0.007-0.01%；余量为铁。进一步的，熔炼过程中加入的成分及各成分的重量百分比如下：废钢：50-70%；生铁10-20%；回炉料10-30%；增碳剂2.5-3.6%；铜0.3-0.4%；铬0.15-0.2%；锡0.03-0.04%。进一步的，所述成分合格指铜、铬、锡、碳的成分及各成分的重量百分比如下：铜0.3-0.4%；铬0.15-0.2%；锡0.03-0.04%；碳2.4-3.7%。进一步的，所述废钢、生铁、回炉料和增碳剂交替放入中频感应电炉内。进一步的，所述合金颗粒的粒度为6-35目。进一步的，所述增碳剂使用含碳量在90%-99%、硫含量在0.01%-0.05%的优质增碳剂。进一步的，所述增碳剂的粒度为5-70目。进一步的，所述废钢采用含碳量在0.17%-0.22%之间的A3碳素结构钢。本专利技术采用的废钢数量较多，降低了优质生铁的使用量，在材料选择上降低了灰铸铁的成本，适宜大规模的生产。材料的熔炼采用中频感应电炉，是一种将三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的电流，供给由电容和感应线圈里流过的交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流，金属自身的自由电子在有电阻的金属体里流动要产生热量，可以实现对各个材料的熔炼，在生产过程中升温较快各个成分均匀，并且能够对熔炼的温度进行很好的控制。加入的废钢、生铁、回炉料和增碳剂熔清之后加入合金颗粒，四种基本材料的加入采用交替放入，便于碳元素扩散以及各个成分的均匀分散，废钢内含有其他的微量元素，生铁中也含有其他的微量元素，主要包括碳、硅、锰、磷、硫等，也是灰铸铁中必不可少的元素，而生铁使用数量的减少，降低了液压阀体件的生产成本，合金颗粒在铁水中加入Cu、Cr、Sn微量元素，可以增加珠光体含量、细化石墨，有效解决液压件厚大断面硬度低、珠光体含量低的问题，提高液压阀体件抗拉强度和铸件硬度，且增碳剂的合理使用使得灰铸铁的碳含量合理的增加，解决了碳量过低使铸件得不到足够的石墨化膨胀补缩所出现的微观缩孔问题，使得阀体件铸造过程中铸件晶粒细小、石墨长度合适、硬度大大增加，满足液压件的使用要求，合金颗粒的粒度为6-35目，即0.5-3.3mm之间，该范围内的合金颗粒利于在铁水中分散开来，溶化后与铁水均匀混合，提高熔炼的质量。金属元素分析仪可检测普碳钢、低合金钢、高合金钢、生铸铁、球铁、合金铸铁等多种材料中的锰、铜、镍、铬、钼、稀土、镁、钛、锌、铝、铁等多种元素，共五个大通道，每个通道各有三十个小通道（可储存30条工作曲线），原则上共可检测150个元素，能满足对灰铸铁的各个元素的检测，可打印出结果供生产人员参考是否合格，并对铁水的元素含量进行及时的调整。熔炼的温度保持1560-1600℃范围内，因为材料中加入了A3钢，对熔炼的温度要求较高，可以对其中的材料更好的融化，能够让各个元素分散开来。浇注的温度保持在1320-1360℃范围内，利于铁水在型腔内的流通，提高铸件的质量。增碳剂使用含碳量在90%-99%之间、硫含量在0.01%-0.05%的优质增碳剂，可以减少其它的元素对灰铸铁性能的影响，仅仅需要碳元素来提高灰铸铁中的含碳量，其增碳剂的粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度合金灰铸铁液压阀体件生产工艺，其特征在于：其生产过程为：1）将废钢、生铁、回炉料、增碳剂加入中频感应电炉内，打开电炉进行熔炼；2）待炉内的材料熔清后加入合金颗粒并将温度控制在1560‑1600℃范围内继续加热4‑8分钟，所述合金颗粒包括铜、铬和锡三种元素；3）通过取样勺从电炉中取得铁水，并通过金属元素分析仪对铁水内的各个元素含量进行检测，若成分不合格保持加热并加入缺少的元素进行调节，若成分合格则将铁水静置等待降温；4）待铁水温度降低后进行扒渣、浇注，保持浇注温度在1320‑1360℃范围内，将铁水浇注至液压阀体件型腔内；5）形成最终铸件，其成分及各成分的重量百分比如下：铜0.3‑0.4%；铬0.15‑0.2%；锡0.03‑0.04%；碳2.4‑3.7%；硅0.04‑0.06%；锰0.2‑0.3%；硫0.06‑0.1%；磷0.007‑0.01%；余量为铁。

【技术特征摘要】
1.一种高强度合金灰铸铁液压阀体件生产工艺，其特征在于：其生产过程为：1）将废钢、生铁、回炉料、增碳剂加入中频感应电炉内，打开电炉进行熔炼；2）待炉内的材料熔清后加入合金颗粒并将温度控制在1560-1600℃范围内继续加热4-8分钟，所述合金颗粒包括铜、铬和锡三种元素；3）通过取样勺从电炉中取得铁水，并通过金属元素分析仪对铁水内的各个元素含量进行检测，若成分不合格保持加热并加入缺少的元素进行调节，若成分合格则将铁水静置等待降温；4）待铁水温度降低后进行扒渣、浇注，保持浇注温度在1320-1360℃范围内，将铁水浇注至液压阀体件型腔内；5）形成最终铸件，其成分及各成分的重量百分比如下：铜0.3-0.4%；铬0.15-0.2%；锡0.03-0.04%；碳2.4-3.7%；硅0.04-0.06%；锰0.2-0.3%；硫0.06-0.1%；磷0.007-0.01%；余量为铁；熔炼过程中加入的成分及各成分的重量百分比如下：废钢：50-70%；生铁10-20%；回炉料10-30%；增碳剂2.5-3.6%...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘松奇，曹红磊，杜斌，李刚，余嗣瑞，
申请(专利权)人：西峡县西泵特种铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41