一种全废钢熔炼铸造QT900-5球墨铸铁及其生产工艺制造技术

本发明专利技术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%。本发明专利技术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。

A whole scrap smelting and casting QT900-5 nodular cast iron and its production process

The invention discloses a full scrap steel smelting and casting QT900 5 spheroidal graphite cast iron and its production process. The process steps include ingredients, smelting, spheroidizing inoculation, pouring and heat treatment. Before melting, all scrap material is packed into blocks. In the process of melting, graphitized carburizing agent and scrap are added to the melting process. The content of QT900 5 spheroidal graphite cast iron is 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%. The invention uses full scrap steel to melt spheroidal graphite cast iron, spheroidizing grade 1~3 and 5~8 grade of graphite, and ensures the mechanical properties and strength requirements of spheroidal graphite cast iron, and greatly reduces the production cost of ductile iron.

【技术实现步骤摘要】
一种全废钢熔炼铸造QT900-5球墨铸铁及其生产工艺
本专利技术涉及一种球墨铸铁，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

技术介绍
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，因此本专利技术的全废钢熔炼高牌号球铁件技术意义重大。
技术实现思路
解决的技术问题：针对现有技术存在的不足，本专利技术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：本专利技术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%。本专利技术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）本专利技术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）本专利技术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专利技术，但本专利技术的保护范围并不因此局限于下述实施例，而是由本专利技术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）本文档来自技高网...

【技术保护点】
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%。

【技术特征摘要】
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：（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...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕晓君，桂洋，
申请(专利权)人：江苏沃得机电集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32