專利名稱：生產(chǎn)高性能球墨鑄鐵閥門的原料組合物及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于合金鑄鐵鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用球墨鑄鐵中適當(dāng)加入鎳、 銅、錫元素，鑄造高性能閥門鑄件原料組合物及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
高性能閥門對(duì)材質(zhì)要求非常嚴(yán)格。高性能閥門一般用于化工、船舶、石油、排污等比較特殊的環(huán)境，要求閥門具有耐腐蝕、耐磨損、耐高壓、耐高溫等特殊性能。目前，國內(nèi)外生產(chǎn)高性能閥門的生產(chǎn)廠家大多采用不銹鋼、合金鋼為原料來生產(chǎn)、 制作閥門。這樣生產(chǎn)的閥門價(jià)格昂貴，但機(jī)械性能一般，有的耐腐蝕，但是不耐磨；有的耐磨，但是耐腐蝕性較差。國內(nèi)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝與國外類似，如專利申請(qǐng)?zhí)枮?005100410 的專利公開了 “一種液堿含鎳球鐵閥門用材的加工方法”，涉及用于化工行業(yè)的合金耐強(qiáng)堿球鐵閥門材料的制造方法。其工藝是先將生鐵、廢鋼、回爐料加入IT中頻爐內(nèi)加熱，待融化后再加入鐵合金、硅、錳、鎳，經(jīng)熔煉后，再進(jìn)行澆注、造型、熱處理。國內(nèi)外生產(chǎn)高性能閥門生產(chǎn)工藝存在的缺點(diǎn)是1.生產(chǎn)成本高，不銹鋼的價(jià)格約 80000元/噸，合金鋼的價(jià)格約35000元/噸。是球墨鑄鐵的3 8倍。2.生產(chǎn)的閥門機(jī)械性能差，有的耐腐蝕，但是不耐磨；有的耐磨，但是耐腐蝕性較差。3.不是從鑄態(tài)直接得到其高性能，而是大多采用熱處理方式，費(fèi)用高、存在二次污染。4.使用壽命短，更換頻繁。 即影響了正常使用，又提高了維修費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種生產(chǎn)高性能球墨鑄鐵閥門的原料組合物及采用上述原料組合物生產(chǎn)高性能球墨鑄鐵閥門的方法。本發(fā)明提供的生產(chǎn)高性能球墨鑄鐵閥門的原料組合物，該原料組合物的組分及各組分的重量百分比為Q10生鐵50 60%、廢機(jī)件15 20%、廢鋼5 10%、廢鐵屑20 25 %、鎳鐵0. 5 0. 8 %、廢銅0. 3 0. 6 %、廢錫0. 2 0. 3 %、球化劑1 1. 3 %、孕育劑 1 1. 5%。上述原料組合物中，所述QlO生鐵，為磷含量< 0.04%，硫含量< 0.02%，碳含量 4%,硅含量< 1. 0%的球墨生鐵。是用鐵礦石經(jīng)高爐冶煉的產(chǎn)品，國內(nèi)產(chǎn)量很大，非常普遍。上述原料組合物中，所述廢機(jī)件為鑄件生產(chǎn)中的鑄件澆注系統(tǒng)，如澆道、澆冒口等或因鑄造瑕疵報(bào)廢的鑄件。但應(yīng)注意鑄件牌號(hào)統(tǒng)一。上述原料組合物中，所述廢鋼為鋼鐵廠生產(chǎn)過程中不成為產(chǎn)品的鋼鐵廢料，如切邊、切頭等以及使用后報(bào)廢的設(shè)備、構(gòu)件中的鋼鐵材料，成分為鋼的叫廢鋼。廢鋼是在生產(chǎn)生活工程中淘汰或者損壞的作為回收利用的廢舊鋼鐵；其含碳量一般小于2. 0%，硫、磷含量均不大于0. 05%。目前世界每年產(chǎn)生的廢鋼總量為3 4億噸，價(jià)格低于生鐵，有效降低鑄件生產(chǎn)成本。
上述原料組合物中，所述廢鐵屑是指相同牌號(hào)的鑄件在加工切削中，切削下來的廢料。屬于廢物再次利用。先將部分廢鐵屑裝入電爐底部，有效防止生鐵、廢鋼加入時(shí)對(duì)電爐內(nèi)襯的沖擊。上述原料組合物中，所述鎳鐵為在煉鋼工業(yè)中作為合金元素添加劑，可提高鋼的抗彎強(qiáng)度和硬度，在鑄鐵中可使其結(jié)構(gòu)均勻，密度提高，在此作為鑄造合金加入劑。Ni可以有效地提高球鐵的淬透性，改善耐蝕性。上述原料組合物中，所述廢銅為廢紫銅。一般采用廢電線、電纜或廢銅管等，能夠有效地促進(jìn)珠光體的生成，細(xì)化其組織晶粒，改良其機(jī)械性能，保證其良好的球化效果。上述原料組合物中，所述廢錫為廢錫片或廢錫制品。能夠有效地促進(jìn)珠光體的生成，細(xì)化其組織晶粒，改良其機(jī)械性能。上述原料組合物中，所述球化劑為稀土鎂合金，一般采用牌號(hào)3_8(FE2.8%、 SI41. 8%,Mg8. 12%,Ca2. 8% )或 5-8 (FE4. 6%,SI42. 8%,Mg8. 12%,Ca2. 7% )。稀土元素在鎂合金熔體中具有除氫、除氧、除硫、除鐵、除夾雜物的作用，達(dá)到除氣精煉、凈化熔體的效果。稀土能使石墨球化，稀土防止干擾元素破壞球化。研究表明，當(dāng)干擾元素Pb、Bi、Sb、 Te,Ti等總量為0.05wt%時(shí)，加入0.01wt% (殘余量)的稀土，可以完全中和干擾，并可抑制變態(tài)石墨的產(chǎn)生。我國絕大部分的生鐵中含有鈦，有的生鐵中含鈦高達(dá)0. 2 0. 3wt%, 但稀土鎂球化劑由于能使鐵中的稀土殘留量達(dá)0. 02 0. 03wt%，故仍可保證石墨球化良好。上述原料組合物中，所述孕育劑是指硅粒，硅含量75%以上。是一種可促進(jìn)石墨化，減少白口傾向，改善石墨形態(tài)和分布狀況，增加共晶團(tuán)數(shù)量，細(xì)化基體組織，它在孕育處理后有良好的效果。本發(fā)明提供的高性能球墨鑄鐵閥門的生產(chǎn)方法，采用上述原料組合物進(jìn)行生產(chǎn)， 包括以下步驟(1)先將備好的廢鐵屑加入電爐的底部；( 再將備好的Qio生鐵、廢鋼加入電爐中，加熱至1300°C左右；C3)向鐵水中加入鎳鐵，把鐵水繼續(xù)升溫至1600°C左右；(4) 將球化劑加入鐵水包的底部，上部覆蓋孕育劑，并加廢鐵屑覆蓋、壓實(shí)；( 將廢銅、廢錫加入到鐵水包提壩的另一側(cè)，以備鐵水沖熔；(6)將鐵水沖入澆注包中，并在沖入過程中進(jìn)行二次孕育，然后進(jìn)行扒渣；(7)再覆蓋一層除渣劑進(jìn)行聚渣、保溫；(8)將鐵水運(yùn)至澆注現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行澆注，得到高性能鑄件。上述步驟(8)，球化后的鐵水所含化學(xué)成分的重量百分比為C3. 6-4.0%、Si 2. 5-3. 0%,Μη 0. 10-0. 4%,P ^ 0. 06%,S ^ 0. 035%,Re0. 03-0. 05%,MgO. 03-0. 06%，得到鑄態(tài)耐腐蝕、耐磨損、高延伸率的高性能球墨鑄鐵。本發(fā)明提供的球墨鑄鐵閥門的生產(chǎn)方法，其有益效果在于1、配方和工藝簡單，容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；2、直接由鑄態(tài)形式得到的鑄件性能大大提高，真正屬于高性能球墨鑄鐵；3、采用普通廢鋼、廢機(jī)件、廢鐵屑，可成倍降低高性能鑄件生產(chǎn)的原材料成本；4、鑄件中加入鎳鐵，可以有效地提高球鐵的淬透性，改善耐蝕性；5、鑄件中加入適當(dāng)?shù)膹U銅、錫，能夠有效地促進(jìn)珠光體的生成，細(xì)化其組織晶粒， 改良其機(jī)械性能，保證其良好的球化效果；6、充分利用廢鐵屑，即進(jìn)行了廢物利用，又無二次污染；先將部分廢鐵屑裝入電爐底部，有效防止生鐵、廢鋼加入時(shí)對(duì)電爐內(nèi)襯的沖擊。7、在原來的球墨鑄鐵的工藝情況下，適當(dāng)加入其特殊成分，綜合成本只有不銹鋼的八分之一，但性能優(yōu)于不銹鋼。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合兩個(gè)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明提供的生產(chǎn)高性能球墨鑄鐵閥門的原料組合物及其生產(chǎn)方法，進(jìn)行詳細(xì)的說明。實(shí)施例一本實(shí)施例的生產(chǎn)高性能球墨鑄鐵閥門的原料組合物及其生產(chǎn)方法，根據(jù)原料組合物的重量百分百配方稱取物料，配方如下QlO生鐵50 60%、廢機(jī)件15 20%、廢鋼5 10 %、廢鐵屑20 25 %、鎳鐵0. 5 0. 8 %、廢銅0. 3 0. 6 %、廢錫0. 2 0. 3 %、球化劑 1 1. 3%、孕育劑1 1. 5%。根據(jù)0. 5噸中頻爐規(guī)格，首先稱取QlO生鐵250公斤，廢鋼約50公斤，廢機(jī)件約 100公斤，稱廢鐵屑100公斤，鎳鐵1公斤，廢銅1. 5公斤，廢錫1公斤，3-8稀土鎂合金5. 5 公斤，75硅粒7公斤；先將95公斤廢鐵屑加入電爐底部，可以有效防止生鐵、廢鋼加入時(shí)對(duì)電爐內(nèi)襯的沖擊，在陸續(xù)加入生鐵、廢機(jī)件、廢鋼進(jìn)行熔煉，加熱至1300°C左右；向鐵水中加入鎳鐵，其熔點(diǎn)為1455°C;將廢銅、廢錫加入到鐵水包提壩的另一側(cè)，以備鐵水沖熔；把鐵水繼續(xù)升溫至1600°C左右；將球化劑加入鐵水包的底部，上部覆蓋孕育劑，并加廢鐵屑5公斤覆蓋、壓實(shí)；將鐵水沖入澆注包中，并在沖入過程中進(jìn)行二次孕育，然后進(jìn)行扒渣，再覆蓋一層除渣劑進(jìn)行聚渣、保溫，將鐵水運(yùn)至澆注現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行澆注。實(shí)施例二本實(shí)施例的生產(chǎn)高性能球墨鑄鐵閥門的原料組合物及其生產(chǎn)方法，根據(jù)原料組合物的重量百分百配方稱取物料，配方如下QlO生鐵50 60%、廢機(jī)件15 20%、廢鋼5 10 %、廢鐵屑20 25%、鎳鐵0. 5 0. 8 %、廢銅0. 3 0. 6 %、廢錫0. 2 0. 3%、球化劑 1 1. 3%、孕育劑1 1. 5%。根據(jù)0. 5噸中頻爐規(guī)格，首先稱取QlO生鐵300公斤，廢鋼約40公斤，廢機(jī)件約80 公斤，稱廢鐵屑80公斤，鎳鐵1公斤，廢銅1. 5公斤，廢錫1公斤，5-8稀土鎂合金5公斤，75 硅粒7公斤；先將75公斤廢鐵屑加入電爐底部，可以有效防止生鐵、廢鋼加入時(shí)對(duì)電爐內(nèi)襯的沖擊；在陸續(xù)加入生鐵、廢機(jī)件、廢鋼進(jìn)行熔煉，加熱至1300°C左右；向鐵水中加入鎳鐵， 其熔點(diǎn)為1455°C ；將廢銅、廢錫加入到鐵水包提壩的另一側(cè)，以備鐵水沖熔；把鐵水繼續(xù)升溫至1600°C左右；將球化劑加入鐵水包的底部，上部覆蓋孕育劑，并加廢鐵屑覆蓋、壓實(shí)； 將鐵水沖入澆注包中，并在沖入過程中進(jìn)行二次孕育，然后進(jìn)行扒渣，再覆蓋一層除渣劑進(jìn)行聚渣、保溫，將鐵水運(yùn)至澆注現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行澆注。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)高性能球墨鑄鐵閥門的原料組合物，其特征在于該原料組合物的組分及各組分的重量百分比為Q10生鐵50 60%、廢機(jī)件15 20%、廢鋼5 10%、廢鐵屑 20 25%、鎳鐵0. 5 0. 8%、廢銅0. 3 0. 6%、廢錫0. 2 0. 3%、球化劑1 1. 3%、孕育劑1 1. 5%。
2.一種采用權(quán)利要求1所述原料組合物，生產(chǎn)高性能球墨鑄鐵閥門的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟(1)先將備好的廢鐵屑加入電爐的底部；( 再將備好的QlO生鐵、 廢鋼加入電爐中，加熱至1300°C左右；C3)向鐵水中加入鎳鐵，把鐵水繼續(xù)升溫至1600°C左右；(4)將球化劑加入鐵水包的底部，上部覆蓋孕育劑，并加廢鐵屑覆蓋、壓實(shí)；( 將廢銅、 廢錫加入到鐵水包提壩的另一側(cè)，以備鐵水沖熔；(6)將鐵水沖入澆注包中，并在沖入過程中進(jìn)行二次孕育，然后進(jìn)行扒渣；(7)再覆蓋一層除渣劑進(jìn)行聚渣、保溫；(8)將鐵水運(yùn)至澆注現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行澆注，得到高性能鑄件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生產(chǎn)高性能球墨鑄鐵閥門的原料組合物及其生產(chǎn)方法，該原料組合物的組分及各組分的重量百分比為Q10生鐵50～60％、廢機(jī)件15～20％、廢鋼5～10％、廢鐵屑20～25％、鎳鐵0.5～0.8％、廢銅0.3～0.6％、廢錫0.2～0.3％、球化劑1～1.3％、孕育劑1～1.5％。采用改組合物生產(chǎn)高性能球墨鑄鐵閥門，配方和工藝簡單，容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；直接由鑄態(tài)形式得到的鑄件性能大大提高，真正屬于高性能球墨鑄鐵；采用普通廢鋼、廢機(jī)件、廢鐵屑，可成倍降低高性能鑄件生產(chǎn)的原材料成本。
文檔編號(hào)C22C37/04GK102337448SQ201110342279
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者代云崗, 常云青, 常玉林, 李云坤, 翟召武 申請(qǐng)人:青島和德隆機(jī)械有限公司