阅读说明：本技术 一种抗低温冲击球墨铸铁及其生产方法 (Low-temperature impact resistant nodular cast iron and production method thereof ) 是由 徐西兵 于杰 刘元学 于 2018-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抗低温冲击球墨铸铁及其生产方法,其所包括的化学组分及其重量份为：Q10生铁40～75重量份；普通低碳钢25～60重量份；球化剂1～3重量份；长效孕育剂0.2～1.5重量份；特效孕育剂0.1～1重量份。生产方法为：S1、熔炼：炉内加入生铁和废钢,熔化到1400℃取样,做碳硫快速分析调正成份；熔炼温度≥1500℃时出铁,降温扒渣,并浇三角试块；S2、球化孕育：加入球化剂、长效孕育剂、特效孕育剂,使硅钡孕育量为0.8～1.1％；出铁,并扒除渣、保温、浇三角试片,出铁温度为1530～1500℃；S3、浇注：浇注温度1460～1370℃；S4、铸件后处理。本发明制得的球墨铸铁低温下抗冲击韧性高,完全满足高寒地区铸件使用要求。(The invention discloses low-temperature impact resistant nodular cast iron and a production method thereof, wherein the low-temperature impact resistant nodular cast iron comprises the following chemical components in parts by weight: 40-75 parts by weight of Q10 pig iron; 25-60 parts of common low-carbon steel; 1-3 parts of a nodulizer; 0.2-1.5 parts by weight of long-acting inoculant; 0.1-1 part by weight of a specific inoculant. The production method comprises the following steps: s1, smelting: adding pig iron and scrap steel into the furnace, melting to 1400 ℃, sampling, and performing rapid analysis and adjustment on carbon and sulfur; tapping when the smelting temperature is more than or equal to 1500 ℃, cooling and slagging off, and pouring a triangular test block; s2, spheroidizing inoculation: adding a nodulizer, a long-acting inoculant and a special-effect inoculant to ensure that the inoculation amount of silicon and barium is 0.8-1.1%; tapping, removing slag, preserving heat, and pouring a triangular test piece, wherein the tapping temperature is 1530-1500 ℃; s3, pouring: the casting temperature is 1460-1370 ℃; and S4, casting post-treatment. The nodular cast iron prepared by the method has high impact toughness at low temperature, and completely meets the use requirements of castings in alpine regions.)

一种抗低温冲击球墨铸铁及其生产方法

技术领域

本发明涉及铸造合金技术领域，尤其涉及一种用于高寒地区的抗低温冲击球墨铸铁及其生产方法。

背景技术

球墨铸铁是经过孕育和球化处理得到的具有球状石墨的铸铁材料，具有优良的力学性能、加工性能、耐磨性能、吸震性能及生产成本较低等优点，它的综合性能类似于钢，正是因为其优异的性能，使其成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件如汽车零配件、铸铁管件、风电零部件、机床配件、发动机曲轴等。但普通球墨铸铁的缺点是低温抗冲击性能差，因而在应用于低温承受动载荷的工件方面受到一定制约。因此，研制低温冲击性良好的球墨铸铁对于高寒地区的发展极为重要。

EN-GJS-400-18-LT是欧洲标准EN1563：1997下的低温球墨铸铁牌号，其低温抗冲击性良好。虽然国内GB/T1348—1988球墨铸铁标准中有QT400-18L牌号，在标准中也有－20℃温度冲击韧性的相应参考值，但通常生产条件下，在常温力学性能完全满足QT400-18的要求情况下，QT400-18L的低温抗冲击性能却往往远低于EN-GJS-400-18-LT的低温抗冲击性能。

而在德国DIN 1563(铸造-球墨铸铁)标准中，只描述了EN-GJS-400-18-LT(低温球墨铸铁牌号)抗低温球墨铸铁的机械性能和内部材质结构，对于如何达到这一性能却未做介绍，其仅仅指明了硅元素和碳元素的关系，实际操作中缺乏足够的实践意义。且现有文献中并无DIN 1563(铸造-球墨铸铁)标准中EN-GJS-400-18-LT牌号的化学元素配方。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种抗低温冲击球墨铸铁及其生产方法，其在DIN标准的大框架中明确低硅高碳的方向下，确立了在标准铸造厂均可实现的金属材质配方，制得的球墨铸铁低温下抗冲击韧性高，完全满足高寒地区铸件使用要求。

为解决现有技术中存在的问题，采用的具体技术方案是：

一种抗低温冲击球墨铸铁及其生产方法，其所包括的化学组分及其重量份为：

优选的方案，所述生铁为Q10生铁，所述生铁中所包含的化学成分及其重量份分别为：C＞3.3；Si≤0.9；Mn≤0.15；S≤0.04；P≤0.05。

进一步优选的方案，所述普通低碳钢中所包含的化学成分及其重量份分别为：C＜0.3；Si≤0.3；Mn≤0.3；S≤0.04；P≤0.05。

更进一步优选的方案，所述球化剂的粒度为5～25mm，所述球化剂中所包含的化学成分及其重量份分别为：

所述长效孕育剂的粒度为3～8mm，所述长效孕育剂中所包含的化学成分及其重量份分别为：

Ca 1.4～2重量份

Al 1.0～1.6重量份

Si 63～68重量份。

所述特效孕育剂的粒度为0.1～1mm，所述特效孕育剂中所包含的化学成分及其重量份分别为：

本发明还提供了一种抗低温冲击球墨铸铁的生产方法，其包括以下步骤：

S1、熔炼：炉内加入40～75重量份的生铁和20～60重量份的废钢，熔化到1400℃取样，做碳硫快速分析调正成份；熔炼温度≥1500℃时出铁，降温扒渣，并浇三角试块；

S2、球化孕育：加入1～3重量份的球化剂、0.2～1.5重量份粒度为3～8mm的长效孕育剂、0.1～1重量份粒度为0.1～1mm的特效孕育剂，使硅钡孕育量为0.8～1.1％；出铁，并扒除渣、保温、浇三角试片，出铁温度为1530～1500℃；

S3、浇注：浇注温度1460～1370℃，浇口杯必须盛铁水不准停顿，连继浇注，出气棒开始冒铁水时，要慢慢浇直至浇满收包，冒口必须补铁水至冒口满出；

S4、铸件后处理：保温2小时原地下卡子>4小吋开箱，开箱铸件放置平整。

通过采用上述方案，本发明的一种抗低温冲击球墨铸铁及其生产方法与现有技术相比，其技术效果在于：

1、本发明明确了实际情况中生产符合DIN标准EN1563中的牌号EN-GJS-400-18-LT球墨铸铁的成分配方，实现了为高寒地区提供铸件类产品的需求。

2、采用本发明在配方和方法制备的球墨铸铁，其低温抗冲击性能好。

3、本发明在DIN标准的大框架中明确低硅高碳的方向下，确立了在标准铸造厂均可实现的金属材质配方，且其生产成本低廉，生产方法简单，目前已经通过英国ABB方确认合格，并进入批量供货阶段。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实例，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明一种抗低温冲击球墨铸铁，采用了以下成分：

一、Q10生铁成份(％)

C	Si	Mn	S	P	加入量％
						>3.3	≤0.9	≤0.15	≤0.04	≤0.05	40--75

二、废钢(普通低碳钢)成份(％)

C	Si	Mn	S	P	加入量％
						＜0.3	≤0.3	≤0.3	≤0.04	≤0.05	25--60

三、球化剂成份(％)粒度5～25mm

Mg	Ca	RE	Si	Ba	加入量％
						6-7	2-3	0.5-1.5	43-48	1-3	1.0-3.0

四、长效孕育剂成份(％)粒度3～8mm

	Ca	Al	Si	加入量％
						1.4-2	1.0-1.6	63-68	0.2-1.5

五、特效孕育剂成份(％)1#粒度0.1～1mm

Si	Ca	Al	Bi	RE	加入量％
						60-78	0.8-1.5	0.4-1.9	0.7-1.1	1.0-2.3	0.1-1.0

实施例一

熔炼：炉内加入40重量份的生铁和25重量份的废钢，熔化到1400℃取样，做碳硫快速分析调正成份；熔炼温度≥1500℃时出铁，降温扒渣，并浇三角试块；其中，生产铁中各成分含量为(重量份)：C：3.5；Si：0.9；Mn：0.15；S：0.04；P：0.05；废钢中所包含的各化学成分及其重量份分别为：C：0.28；Si：0.3；Mn：0.3；S：0.04；P：0.05。

球化孕育：加入1重量份粒度为5mm的球化剂、0.2重量份粒度为3mm的长效孕育剂、0.1重量份粒度为0.1mm的特效孕育剂，使硅钡孕育量为0.8～1.1％(根据炉内碳当量而定)；出铁，并扒除渣、保温、浇三角试片，白口宽度1.5～2.5mm。出铁温度为1530～1500℃；其中，球化剂中所包含的化学成分及其重量份分别为：Mg：6重量份；Ca：2重量份；RE：0.5重量份；Si：43重量份；Ba：1重量份；长效孕育剂中所包含的化学成分及其重量份分别为：Ca：1.4重量份；Al：1.0重量份；Si：63重量份。所述特效孕育剂中所包含的化学成分及其重量份分别为：Si：60重量份；Ca：0.8重量份；Al：0.4重量份；Bi：0.7重量份；RE：1.0重量份。

浇注：准备吊包、烘干吊包，设备完好；浇注时，吊包口周围渣子去除干净，如有付浇口扛包必须热包；浇注温度1460～1370℃，浇口杯必须盛铁水不准停顿，连继浇注，出气棒开始冒铁水时，要慢慢浇直至浇满收包，冒口必须补铁水至冒口满出；

铸件后处理：保温2小时原地下卡子>4小吋开箱，开箱铸件放置平整。

实施例二

熔炼：炉内加入75重量份的生铁和60重量份的废钢，熔化到1400℃取样，做碳硫快速分析调正成份；熔炼温度≥1500℃时出铁，降温扒渣，并浇三角试块；其中，生产铁中各成分含量为(重量份)：C：5；Si：0.7；Mn：0.13；S：0.03；P：0.04；废钢中所包含的各化学成分及其重量份分别为：C：0.25；Si：0.2；Mn：0.2；S：0.03；P：0.04。

球化孕育：加入3重量份粒度为25mm的球化剂、1.5重量份粒度为8mm的长效孕育剂、1重量份粒度为1mm的特效孕育剂，使硅钡孕育量为0.8～1.1％(根据炉内碳当量而定)；出铁，并扒除渣、保温、浇三角试片，白口宽度1.5～2.5mm。出铁温度为1530～1500℃；其中，球化剂中所包含的化学成分及其重量份分别为：Mg：7重量份；Ca：3重量份；RE：1.5重量份；Si：48重量份；Ba：3重量份；长效孕育剂中所包含的化学成分及其重量份分别为：Ca：2重量份；Al：1.6重量份；Si：68重量份。所述特效孕育剂中所包含的化学成分及其重量份分别为：Si：78重量份；Ca：1.5重量份；Al：1.9重量份；Bi：1.1重量份；RE：2.3重量份。

浇注：准备吊包、烘干吊包，设备完好；浇注时，吊包口周围渣子去除干净，如有付浇口扛包必须热包；浇注温度1460～1370℃，浇口杯必须盛铁水不准停顿，连继浇注，出气棒开始冒铁水时，要慢慢浇直至浇满收包，冒口必须补铁水至冒口满出；

铸件后处理：保温2小时原地下卡子>4小吋开箱，开箱铸件放置平整。

实施例三

熔炼：炉内加入55重量份的生铁和45重量份的废钢，熔化到1400℃取样，做碳硫快速分析调正成份；熔炼温度≥1500℃时出铁，降温扒渣，并浇三角试块；其中，生产铁中各成分含量为(重量份)：C：3.6；Si：0.6；Mn：0.12；S：0.02；P：0.03；废钢中所包含的各化学成分及其重量份分别为：C：0.25；Si：0.1；Mn：0.1；S：0.02；P：0.03。

球化孕育：加入2重量份粒度为15mm的球化剂、1重量份粒度为5mm的长效孕育剂、0.5重量份粒度为0.5mm的特效孕育剂，使硅钡孕育量为0.8～1.1％(根据炉内碳当量而定)；出铁，并扒除渣、保温、浇三角试片，白口宽度1.5～2.5mm。出铁温度为1530～1500℃；其中，球化剂中所包含的化学成分及其重量份分别为：Mg：6.5重量份；Ca：2.5重量份；RE：0.75重量份；Si：45重量份；Ba：2重量份；长效孕育剂中所包含的化学成分及其重量份分别为：Ca：1.7重量份；Al：1.3重量份；Si：65重量份。所述特效孕育剂中所包含的化学成分及其重量份分别为：Si：69重量份；Ca：1.1重量份；Al：1.1重量份；Bi：0.9重量份；RE：1.6重量份。

浇注：准备吊包、烘干吊包，设备完好；浇注时，吊包口周围渣子去除干净，如有付浇口扛包必须热包；浇注温度1460～1370℃，浇口杯必须盛铁水不准停顿，连继浇注，出气棒开始冒铁水时，要慢慢浇直至浇满收包，冒口必须补铁水至冒口满出；

铸件后处理：保温2小时原地下卡子>4小吋开箱，开箱铸件放置平整。

经过上述实施例，生产出的试棒的化学成分如下表所示：

C	Si	Mn	P	S
						2.7-4.35	1.8-3.3	＜0.25	＜0.06	＜0.015

生产试棒的性能，经试验测定，数据如下表：

综上可见，本发明达到的主要元素含量百分比，确立了在标准铸造厂均可实现的金属材质配方，实现了为高寒地区提供铸件类产品的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、均包含在本发明的保护范围之内。