本发明涉及灰铸铁铸造工艺
技术领域：
，尤其是一种高强度灰铸铁的制备工艺及其用途。
背景技术：
：灰铸铁是铸铁的一种，一般断口呈灰色。有良好的铸造、切削性能，耐磨性好。常用于制造机架、箱体等。传统的灰铸铁石墨呈片状，有效承载面积比较小，石墨尖端易产生应力集中，所以灰铸铁的强度、塑性、韧度都低于其他铸铁，其具有优良的减振性、低的缺口敏感性和高的耐磨性。灰铸铁作为传统的金属材料，其应用广泛，价格成本较低，并且具有良好的耐磨性、耐热性和减震性等特点，在铸造生产中一直占据着举足轻重的地位。由于灰铸铁的强度低、塑性和韧性差，随着全球化发展，工程机械、汽车用量需求持续增加，同时对产品质量提出更高要求，因此提高灰铸铁的抗拉强度势在必行。因此，如何改进灰铸铁制造配方和工艺来达到提高灰铸铁使用性能在现今各行业内都有着重要的意义。为此，我公司作为铸业公司经过工艺技术改进之后特此研究出了一种高强度灰铸铁的制备工艺及其用途，用以有效地提高灰铸铁强度，以便满足当前行业所需。技术实现要素：本发明为解决上述技术问题之一，所采用的技术方案是：一种高强度灰铸铁的制备工艺及其用途，包括如下步骤：s1、熔炼：将废钢、灰铁回炉料加入中频电炉内熔炼，熔清形成铁水；s2、出铁：s3、孕育处理：将孕育剂随中转包内铁水导入浇注包内，孕育剂粒度3-8mm，加入量为铁水重量的0.4%；s4、针对上述所得产物进行落砂、抛丸；s5、清理后获得铸件。优选地，所述灰铸铁包括如下质量百分比的组分：c为3.0-4.5%，si为1.0-3.5%；mn为0.4-1.2%；p为≤0.1；s为0.05-0.15%；cu为0.2-1.0%；cr为0.2-0.6%；氮化铬铁孕育剂为0.2-0.30%；其余为fe和伴随杂质。优选地，所述步骤s1中还包括如下步骤：对所得铁水用碳硅分析仪检测铁水中的含碳量，用光谱分析仪检测si、mn、p、s、cu、cr、的含量；根据分析结果进行补加合金，成分达到要求后进行打渣作业。优选地，所述s2步骤中的除铁具体包括如下步骤：将中频电炉升温至1450-1600℃高温静置10-15min，然后降温，降至要求的出铁温度，中频电炉内出铁至中转包内。优选地，所述灰铸铁包括如下质量百分比的组分：c为3.4-3.7%，si为1.5-2.1%；mn为0.6-0.8%；p为≤0.1；s为0.07-0.09%；cu为0.4-0.6%；cr为0.3-0.4%；氮化铬铁孕育剂为0.24%；其余为fe和伴随杂质。优选地，所述铸铁本体的硬度为210-230hb、抗拉强度为260-280mpa。优选地，所述氮化铬铁孕育剂按质量百分比计，含有如下组分：cr：55±5%；n：5±1%；c：≤0.1；p：≤0.05；s：≤0.05；其余为fe。优选地，上述配料组分按如下重量百分比组合，具体来源包括：废钢25%、灰铁回炉料75%。c和si都是强烈促进石墨化的元素，一般情况下，碳当量升高，石墨片变粗，强度和硬度下降，碳当量降低，石墨片细化，强度和硬度增加，但同时加工性能降低，为了达到最佳的综合性能，本发明中，c含量为3.4-3.7%，si含量为1.5-2.1%。mn是促进珠光体形成元素，提高硬度明显，mn含量为0.6-0.8%。cu是珠光体稳定化元素，并细化珠光体组织，对抗拉强度和硬度都有影响，材料成本较高，cu含量为0.4-0.6%。cr能增加c在奥氏体中的溶解度，是阻碍石墨化的元素，增加共晶团数和细化珠光体组织，有利于强度的增加，cr含量为0.3-0.4%。氮化铬铁孕育剂中的n能细化石墨，促进石墨形核，使枝晶分布均匀，细化共晶团，能明显提高强度。一种高强度灰铸铁的用途，所述高强度灰铸铁用于制造汽车刹车制动鼓。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1.本发明的灰铸铁采用独特的熔炼工艺、化学组分，并采用氮化铬铁孕育剂，获得了更加致密的基体组织，及更高的机械性能。2.本发明的灰铸铁本体硬度为200-230hb，本体抗拉强度为265-280mpa，明显优于普通的ht200的产品性能。3.本发明的灰铸铁在应用为汽车制动鼓上具有更大的市场竞争力。具体实施方式下面将对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。以下各个实施例中的灰铸铁均为本发明的所述的灰铸铁供试材。对比例是作为比较的现有技术中的普通ht200供试材。实施例1：表1为实施例1与对比例1的化学成分对比表1-1为实施例1中氮化铬铁的化学成分将具有上述表1中所示的化学成分的灰铸铁铸造成块状供试材。铸造工艺包括以下步骤：s1、熔炼：将废钢、灰铁回炉料加入中频电炉内熔炼，熔清铁水，用碳硅分析仪检测铁水中的含碳量，再用光谱分析仪检测si、mn、p、s、cu、cr、的含量，根据分析结果进行补加合金，成分达到要求后进行打渣作业；s2、出铁：将中频电炉升温至1530℃高温静置10min，然后降温，降至要求的出铁温度，出铁至中转包内。s3、孕育处理：将孕育剂随中转包内铁水导入浇注包内，孕育剂粒度3-8mm，加入量为铁水重量的0.4%，经落砂、抛丸、清理获得铸件。其中，基本配料按质量百分比计，包括：废钢25%、灰铁回炉料75%。对于各供试材进行以下性能检测：（1）抗拉强度：采用万能拉力试验机检测，型号：wdw-300d*0.5（2）硬度：采用布氏硬度检测，型号：hb-3000b-1性能检测结果见上述表1-1。表1-2实施例1与对比例1的性能检测结果序号硬度（hb）抗拉强度（mpa）实施例1230280对比例1190230实施例2：表2为实施例2的化学成分对比表2-1为实施例2中氮化铬铁的化学成分将具有上述表2中所示的化学成分的灰铸铁铸造成块状供试材。铸造工艺包括以下步骤：s1、熔炼：将废钢、灰铁回炉料加入中频电炉内熔炼，熔清铁水，用碳硅分析仪检测铁水中的含碳量，再用光谱分析仪检测si、mn、p、s、cu、cr、的含量，根据分析结果进行补加合金，成分达到要求后进行打渣作业；s2、出铁：将中频电炉升温至1500℃高温静置10min，然后降温，降至要求的出铁温度，出铁至中转包内。s3、孕育处理：将孕育剂随中转包内铁水导入浇注包内，孕育剂粒度3-8mm，加入量为铁水重量的0.4%，经落砂、抛丸、清理获得铸件。其中，基本配料按质量百分比计，包括：废钢25%、灰铁回炉料75%。对于各供试材进行以下性能检测：（1）抗拉强度：采用万能拉力试验机检测，型号：wdw-300d*0.5（2）硬度：采用布氏硬度检测，型号：hb-3000b-2性能检测结果见上述表2-1。表2-2实施例2的性能检测结果序号硬度（hb）抗拉强度（mpa）实施例1220260实施例3：表3为实施例3的化学成分对比表3-1为实施例3中氮化铬铁的化学成分将具有上述表3中所示的化学成分的灰铸铁铸造成块状供试材。铸造工艺包括以下步骤：s1、熔炼：将废钢、灰铁回炉料加入中频电炉内熔炼，熔清铁水，用碳硅分析仪检测铁水中的含碳量，再用光谱分析仪检测si、mn、p、s、cu、cr、的含量，根据分析结果进行补加合金，成分达到要求后进行打渣作业；s2、出铁：将中频电炉升温至1450℃高温静置10min，然后降温，降至要求的出铁温度，出铁至中转包内。s3、孕育处理：将孕育剂随中转包内铁水导入浇注包内，孕育剂粒度3-8mm，加入量为铁水重量的0.4%，经落砂、抛丸、清理获得铸件。其中，基本配料按质量百分比计，包括：废钢25%、灰铁回炉料75%。对于各供试材进行以下性能检测：（1）抗拉强度：采用万能拉力试验机检测，型号：wdw-300d*0.5（2）硬度：采用布氏硬度检测，型号：hb-3000b-3性能检测结果见上述表3-1。表3-2实施例3的性能检测结果序号硬度（hb）抗拉强度（mpa）实施例1225270实施例4：表4为实施例4的化学成分对比表4-1为实施例4中氮化铬铁的化学成分将具有上述表4中所示的化学成分的灰铸铁铸造成块状供试材。铸造工艺包括以下步骤：s1、熔炼：将废钢、灰铁回炉料加入中频电炉内熔炼，熔清铁水，用碳硅分析仪检测铁水中的含碳量，再用光谱分析仪检测si、mn、p、s、cu、cr、的含量，根据分析结果进行补加合金，成分达到要求后进行打渣作业；s2、出铁：将中频电炉升温至1530℃高温静置10min，然后降温，降至要求的出铁温度，出铁至中转包内。s3、孕育处理：将孕育剂随中转包内铁水导入浇注包内，孕育剂粒度3-8mm，加入量为铁水重量的0.4%，经落砂、抛丸、清理获得铸件。其中，基本配料按质量百分比计，包括：废钢25%、灰铁回炉料75%。对于各供试材进行以下性能检测：（1）抗拉强度：采用万能拉力试验机检测，型号：wdw-300d*0.5（2）硬度：采用布氏硬度检测，型号：hb-3000b-4性能检测结果见上述表4-1。表4-2实施例4的性能检测结果序号硬度（hb）抗拉强度（mpa）实施例1230265实施例5：表5为实施例5的化学成分对比表5-1为实施例5中氮化铬铁的化学成分将具有上述表5中所示的化学成分的灰铸铁铸造成块状供试材。铸造工艺包括以下步骤：s1、熔炼：将废钢、灰铁回炉料加入中频电炉内熔炼，熔清铁水，用碳硅分析仪检测铁水中的含碳量，再用光谱分析仪检测si、mn、p、s、cu、cr、的含量，根据分析结果进行补加合金，成分达到要求后进行打渣作业；s2、出铁：将中频电炉升温至1530℃高温静置10min，然后降温，降至要求的出铁温度，出铁至中转包内。s3、孕育处理：将孕育剂随中转包内铁水导入浇注包内，孕育剂粒度3-8mm，加入量为铁水重量的0.4%，经落砂、抛丸、清理获得铸件。其中，基本配料按质量百分比计，包括：废钢25%、灰铁回炉料75%。对于各供试材进行以下性能检测：（1）抗拉强度：采用万能拉力试验机检测，型号：wdw-300d*0.5（2）硬度：采用布氏硬度检测，型号：hb-3000b-5性能检测结果见上述表5-1。表5-2实施例5的性能检测结果序号硬度（hb）抗拉强度（mpa）实施例1230275综上所述，本发明的灰铸铁g3000采用新熔炼工艺，新的化学成分，采用氮化铬铁孕育剂，使得可以获得更加致密的基体组织，及更高的机械性能。经测试，本体硬度为200-230hb，本体抗拉强度为265-280mpa，明显优于普通的ht200的产品性能；该灰铸铁在应用为汽车制动鼓上具有更大的市场竞争力。以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中；对于本
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技术人员的公知技术。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种高强度灰铸铁的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：
s1、熔炼：
将废钢、灰铁回炉料加入中频电炉内熔炼，熔清形成铁水；
s2、出铁：
s3、孕育处理：
将孕育剂随中转包内铁水导入浇注包内，孕育剂粒度3-8mm，加入量为铁水重量的0.4%；
s4、针对上述所得产物进行落砂、抛丸；
s5、清理后获得铸件。
2.根据权利要求1所述的一种高强度灰铸铁的制备工艺，其特征在于：所述灰铸铁包括如下质量百分比的组分：c为3.0-4.5%，si为1.0-3.5%；mn为0.4-1.2%；p为≤0.1；s为0.05-0.15%；cu为0.2-1.0%；cr为0.2-0.6%；氮化铬铁孕育剂为0.2-0.30%；其余为fe和伴随杂质。
3.根据权利要求2所述的一种高强度灰铸铁的制备工艺，其特征在于：所述步骤s1中还包括如下步骤：对所得铁水用碳硅分析仪检测铁水中的含碳量，用光谱分析仪检测si、mn、p、s、cu、cr、的含量；
根据分析结果进行补加合金，成分达到要求后进行打渣作业。
4.根据权利要求3所述的一种高强度灰铸铁的制备工艺，其特征在于：所述s2步骤中的除铁具体包括如下步骤：将中频电炉升温至1450-1600℃高温静置10-15min，然后降温，降至要求的出铁温度，中频电炉内出铁至中转包内。
5.根据权利要求4所述的一种高强度灰铸铁的制备工艺，其特征在于：所述灰铸铁包括如下质量百分比的组分：c为3.4-3.7%，si为1.5-2.1%；mn为0.6-0.8%；p为≤0.1；s为0.07-0.09%；cu为0.4-0.6%；cr为0.3-0.4%；氮化铬铁孕育剂为0.24%；其余为fe和伴随杂质。
6.根据权利要求5所述的一种高强度灰铸铁的制备工艺，其特征在于：所述铸铁本体的硬度为210-230hb、抗拉强度为260-280mpa。
7.根据权利要求6所述的一种高强度灰铸铁的制备工艺，其特征在于：所述氮化铬铁孕育剂按质量百分比计，含有如下组分：cr：55±5%；n：5±1%；c：≤0.1；p：≤0.05；s：≤0.05；其余为fe。
8.根据权利要求7所述的一种高强度灰铸铁的制备工艺，其特征在于：上述配料组分按如下重量百分比组合，具体来源包括：废钢25%、灰铁回炉料75%。
9.一种高强度灰铸铁的用途，其特征在于：所述高强度灰铸铁用于制造汽车刹车制动鼓。
技术总结本发明涉及灰铸铁铸造工艺技术领域，尤其是一种高强度灰铸铁的制备工艺及其用途，包括如下步骤：S1、熔炼：将废钢、灰铁回炉料加入中频电炉内熔炼，熔清形成铁水；S2、出铁：S3、孕育处理：将孕育剂随中转包内铁水导入浇注包内，孕育剂粒度3‑8mm，加入量为铁水重量的0.4%；S4、针对上述所得产物进行落砂、抛丸；S5、清理后获得铸件。本发明的灰铸铁采用独特的熔炼工艺、化学组分，并采用氮化铬铁孕育剂，获得了更加致密的基体组织，及更高的机械性能。本发明的灰铸铁本体硬度为200‑230HB，本体抗拉强度为265‑280MPa，明显优于普通的HT200的产品性能。
技术研发人员：朱启军;胡福星;吕超;张朋
受保护的技术使用者：山东湖西王集团铸业有限公司
技术研发日：2021.04.28
技术公布日：2021.07.30
