一种低铜锡蠕铁材料及其熔炼方法技术

本发明专利技术公开了一种低铜锡蠕铁材料及其熔炼方法，涉及铸造材料技术领域。由以下质量百分数的元素组成：碳2.0％

【技术实现步骤摘要】
一种低铜锡蠕铁材料及其熔炼方法


[0001]本专利技术涉及铸造
，具体为一种低铜锡蠕铁材料及其熔炼方法。

技术介绍

[0002]蠕墨铸铁因其良好的综合性能，如抗拉强度、屈服强度、疲劳极限、切削加工性能等，被广泛应用于制造复杂的大型零件和热交换以及有较大温度梯度下工作的零件，如变速器箱体、液压阀、汽车制动盘、汽车发动机缸体、缸盖、排气管等。在蠕墨铸铁中，碳、硅、锰、磷、硫是其五大主要元素。为进一步提高蠕铁材料的强度、硬度、耐磨性能等，铜、铬、钼、锡、钒、锑等合金元素均广泛应用于蠕墨铸铁中以促进石墨化和细化珠光体，最终获得更好的组织性能。其中铜、锡合金元素少量或微量加入即可显著增加珠光体含量，因而是灰铁材料中最被广泛使用的两种合金元素。
[0003]近年来，随着铜、锡等贵金属价格进一步提高，以铜、锡为主要合金元素的灰铁铸件生产企业面临前所未有的原料价格上涨的压力。因此出现了向蠕铁材料中加入锑元素的相关技术。如：专利CN201911402570.2公布了一种蠕墨铸铁材料及其制备方法，其中添加锑为≤0.1％，锡为≤0.05％，铼为0.01
‑
0.05％。然而其中仍然需要添加锡、铼等贵金属元素。专利CN201910779543.0公布了一种用于汽车发动机的蠕墨铸铁制造工艺，其在浇铸过程中添加了金属锑和铬，以提升铸铁强度。该专利要求Cu的加入量为2.5％～3.6％。专利CN201410612006.4公布了一种钒钛蠕墨铸铁材料，其中加入了0.03％～0.07％的金属锑，且需要在原料准备阶段配入钒钛铬钼等金属元素。上述专利尽管均采用了金属锑作为合金化元素，然而其他合金元素如铜、锡、钒、钛、铬、钼等金属元素均需单独或混合加入，大大增加了操作及材料成本，少加或不加又会影响蠕铁铸件产品的组织性能。且上如专利中金属锑的直接加热容易形成锑蒸汽，严重影响到操作人员的安全。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种低铜锡蠕铁材料及其熔炼方法，解决现有蠕铁材料因普遍采用铜、锡或其他合金元素存在材料成本高，而不额外添加铜、锡等合金元素存在产品组织性能不达标的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种低铜锡蠕铁材料，由以下质量百分数的元素组成：碳2.0％
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4.0％，硅1.5％
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3.0％，Mn 0.2％
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0.8％，Sb 0.02
‑
0.3％，P＜0.15％，S＜0.15％，Cu＜0.6％，Cr＜0.2％，Sn＜0.06％，Al＜0.03％，Zn＜0.02％，余料为纯铁。
[0007]进一步的，由以下质量百分数的元素组成：碳2.0％，硅1.5％，Mn 0.2％，Sb 0.02％，P 0.05％，S 0.05％，Cu 0.1％，Cr 0.05％，Sn 0.01％，Al 0.01％，Zn 0.005％，余料为纯铁。
[0008]进一步的，由以下质量百分数的元素组成：碳4.0％，硅3.0％，Mn 0.8％，Sb 0.3％，P 0.14％，S 0.14％，Cu 0.5％，Cr 0.15％，Sn 0.05％，Al 0.02％，Zn 0.018％，余
料为纯铁。
[0009]进一步的，由以下质量百分数的元素组成：碳3.0％，硅2.0％，Mn 0.5％，Sb 0.1％，P 0.1％，S 0.1％，Cu 0.3％，Cr 0.1％，Sn 0.03％，Al 0.015％，Zn 0.01％，余料为纯铁。
[0010]进一步的，由以下质量百分数的元素组成：碳3.5％，硅2.5％，Mn 0.7％，Sb 0.15％，P 0.08％，S 0.08％，Cu 0.4％，Cr 0.13％，Sn 0.04％，Al 0.025％，Zn 0.015％，余料为纯铁。
[0011]本专利技术提供另一种技术方案：一种低铜锡蠕铁材料的熔炼方法，包括以下步骤：
[0012]S1：原料准备：按以生铁0
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15％，废钢50％
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70％，回炉料30％
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45％，锑合金1％
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5％的质量百分比称取原材料；
[0013]S2：熔炼及合金化：将称好的原材料置于中频感应电炉中熔炼，熔炼温度控制在1500℃
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1600℃，待炉料完全熔化后，取铁水进行光谱实验，检验合格后出铁水，若不合格调整铁水成分直至合格；
[0014]S3：铁水孕育：对中转包进行加热，加热温度600℃
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700℃，加热时间15min
‑
30min，加热后，向中间包加入孕育剂，孕育剂加入量为中转包铁水质量的0.1％
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0.5％，将熔炼好的铁水浇入中转包，出铁水温度控制在1450℃
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1550℃，待铁水进入中转包后进行扒渣；
[0015]S4：浇铸：将中转包运至自动浇铸机进行浇注，浇注温度控制在1350℃
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1480℃，浇注速度控制在10g/s
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20g/s。
[0016]进一步的，S1中锑合金为锰锑合金。
[0017]进一步的，S3中的孕育剂包括稀土硅铁孕育剂、硅钡孕育剂，其孕育剂可在S3中全部加入，或在S3中加入1/3
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3/4，在S4浇铸过程中通过随流孕育的方式加入余量。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]1、本专利技术提供的一种低铜锡蠕铁材料及其熔炼方法，主要以生铁、废钢和回炉料为原料，未在合金化过程中额外加入铜、锡及其合金，大大降低了蠕铁材料的制造成本。
[0020]2、本专利技术提供的一种低铜锡蠕铁材料及其熔炼方法，通过以锰锑合金的方式添加合金元素锑，解决了直接添加锑金属单质而可能产生有毒锑蒸汽的危险，而且由于锑元素具有富集于固液界面，阻碍碳原子扩散，强烈促进和稳定珠光体形成，从而有效提高了灰口铸铁基体的性能，解决了无额外铜锡等合金元素添加带来的材料组织性能不达标的问题。
[0021]3、本专利技术提供的一种低铜锡蠕铁材料及其熔炼方法，仅对磷、硫、铜、铬、锡、锌、铝等元素有峰值含量控制要求，对废钢、回炉料的成分要求宽松，保证了灰铁材料具有更广的原料来源。
具体实施方式
[0022]以下将详细说明本专利技术实施例，然而，本专利技术实施例并不以此为限。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]本专利技术实施例提供一种低铜锡蠕铁材料，由以下质量百分数的元素组成：碳2.0％
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4.0％，硅1.5％
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3.0％，Mn 0.2％
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0.8％，Sb 0.02
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0.3％，P＜0.15％，S＜0.15％，Cu＜0.6％，Cr＜0.2％，Sn＜0.06％，Al＜0.03％，Zn＜0.02％，余料为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低铜锡蠕铁材料，其特征在于，由以下质量百分数的元素组成：碳2.0％
‑
4.0％，硅1.5％
‑
3.0％，Mn 0.2％
‑
0.8％，Sb 0.02
‑
0.3％，P＜0.15％，S＜0.15％，Cu＜0.6％，Cr＜0.2％，Sn＜0.06％，Al＜0.03％，Zn＜0.02％，余料为纯铁。2.如权利要求1所述的一种低铜锡蠕铁材料，其特征在于，由以下质量百分数的元素组成：碳2.0％，硅1.5％，Mn 0.2％，Sb 0.02％，P 0.05％，S 0.05％，Cu 0.1％，Cr 0.05％，Sn 0.01％，Al 0.01％，Zn 0.005％，余料为纯铁。3.如权利要求1所述的一种低铜锡蠕铁材料，其特征在于，由以下质量百分数的元素组成：碳4.0％，硅3.0％，Mn 0.8％，Sb 0.3％，P 0.14％，S 0.14％，Cu 0.5％，Cr 0.15％，Sn 0.05％，Al 0.02％，Zn 0.018％，余料为纯铁。4.如权利要求1所述的一种低铜锡蠕铁材料，其特征在于，由以下质量百分数的元素组成：碳3.0％，硅2.0％，Mn 0.5％，Sb 0.1％，P 0.1％，S 0.1％，Cu 0.3％，Cr 0.1％，Sn 0.03％，Al 0.015％，Zn 0.01％，余料为纯铁。5.如权利要求1所述的一种低铜锡蠕铁材料，其特征在于，由以下质量百分数的元素组成：碳3.5％，硅2.5％，Mn 0.7％，Sb 0.15％，P 0.08％，S 0.08％，Cu 0.4％，Cr 0.13％，Sn 0.04％，Al 0.02...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾佑龙，张龙，洪军，
申请(专利权)人：安徽海立精密铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：