一种高牌号球墨铸铁产品的生产配方及制备方法
技术领域
本发明涉及球墨铸铁领域，具体涉及一种高牌号球墨铸铁产品的生产配方及制备方法。
背景技术
球墨铸铁化学成分主要包括碳、硅、锰、硫、磷五大元素，对于组织和性能有特殊要求的铸件，除了采用传统的热处理方式还可采用添加合金元素并配合特殊工艺获得，其次，为保证石墨形态成球状化，球墨铸铁中还须含有微量的球化元素。
由于铸造市场上原材料波动较大，且生铁价格尤其活跃，已远远高于废钢价格1000元/吨左右，而生铁又是铸造企业必不可少的铸件原料，因此随着原料价格的变化，铸件产品的价格竞争也愈发激烈。怎样能在保证球墨铸铁性能的前提下降低生产成本，是各个企业的研究方向。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种高牌号球墨铸铁产品的生产配方及制备方法，完全可以达到和超过对应牌号的国家标准，又降低了原材料成本。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种高牌号球墨铸铁产品的生产配方，各成分及重量百分比为：
废钢为21.00%；
增碳剂为1.00%；
Mn为≤0.70%；
Cu 为≤0.90%；
Sn为≤0.035%；
其余为含Mn、Cu、Sn合金元素回炉料。
进一步的，Mn优选重量百分占比为0.17%。
进一步的，Cu 优选重量百分占比为0.48%。
进一步的，Sn优选重量百分占比为0.01%。
一种高牌号球墨铸铁产品的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）取所述高牌号球墨铸铁产品的生产配方成分，进行原料溶解为铁水，然后球化处理；
步骤2）将所述高牌号球墨铸铁产品的模具通过造型机进行造型，在砂箱内形成产品的型腔后；
步骤3）将步骤1）球化处理后的所述铁水浇注到步骤2）造型后的所述砂箱内；
步骤4）待所述砂箱冷却后，开箱将型腔浇注系统与产品进行分离，然后进行产品研制，最后检查装箱。
进一步的，所述造型机为KDH-8，所述砂箱尺寸：1000mm*800mm，砂温：0℃~15℃，透气性：150±50%，水分：3.8±0.4% ，CB 值：35.5±2.5%，抗压强度：16.5±1.5MPa，随流孕育：0.10%。
进一步的，步骤3）中的浇注时间为16s。
进一步的，步骤3）中的浇注温度为1315℃~1381℃。
进一步的，步骤4）中的砂箱冷却时间为300分钟以上。
本发明的有益效果是：
本发明通过设定特殊的合金配方，把生铁降为零投入，根据铸件形状及壁厚设定合理的浇注温度和箱内冷却时间，通过合金元素的精确配方与铸造工艺的改善，达到和超过了对应牌号的国家标准，保证了产品的性能，又降低了原材料成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
图1为本发明制备的产品拉伸试验报告；
图2为本发明制备的产品石墨球形态及球化率检测图；
图3为本发明制备的产品珠光体检测图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
一种高牌号球墨铸铁产品的生产配方，各成分及重量百分比为：
废钢为21.00%；
增碳剂为1.00%；
Mn为≤0.70%；
Cu 为≤0.90%，Cu可以提高珠光体，且性能稳定，但由于成本高且影响延伸率，因此加入量最多控制在0.90%以内；
Sn为≤0.035%，Sn提高珠光体很敏感，效果显著，其功效是Cu的10倍，成本相对较低，是最好的选择，但过量也会出现碳化物，一般控制在0.035%以内；
其余为含Mn、Cu、Sn合金元素回炉料。
进一步的，Mn优选重量百分占比为0.17%。
进一步的，Cu 优选重量百分占比为0.48%。
进一步的，Sn优选重量百分占比为0.01%。
一种高牌号球墨铸铁产品的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）取高牌号球墨铸铁产品的生产配方成分，进行原料溶解为铁水，然后球化处理；
步骤2）将高牌号球墨铸铁产品的模具通过造型机进行造型，在砂箱内形成产品的型腔后；
步骤3）将步骤1）球化处理后的铁水浇注到步骤2）造型后的砂箱内；
步骤4）待砂箱冷却后，开箱将型腔浇注系统与产品进行分离，然后进行产品研制，最后检查装箱。
进一步的，造型机为KDH-8，砂箱尺寸：1000mm*800mm，砂温：0℃~15℃，透气性：150±50%，水分：3.8±0.4% ，CB 值：35.5±2.5%，抗压强度：16.5±1.5MPa，随流孕育：0.10%。
进一步的，步骤3）中的浇注时间为16s。
进一步的，步骤3）中的浇注温度为1315℃~1381℃。
进一步的，步骤4）中的砂箱冷却时间为300分钟以上。
合金元素的作用：
碳：是基本元素，有利于石墨化和球化，能提高铁水流动性，减少铸件内部缺陷，改善球铁铸造性能，但是，如果含量过高，则可能出现石墨飘浮。
硅：能细化石墨、提高石墨球的圆整度，抑制石墨飘浮，降低强度和硬度，改善塑性，但过量会使铸件冲击韧性和延伸率下降。
锰：能增加和细化珠光体，提高强度和硬度，但含量过度会恶化力学性能、降低塑性和韧性。
铜：提高和稳定珠光体，提高铸件的力学性能、耐磨性能和耐蚀性能，缺点是影响延伸率。
锡：是获得珠光体最经济、最简单方法，缺点是会阻碍石墨球化。
本发明球化前铁水化学成分如下表1，其中配方栏为多次测的实验数据汇总，实物测定栏为一次测的实验数据。
表1
本发明浇注后产品化学成分，其中五大元素占比与国家标准之对比如下表2，其中配方栏为多次测的实验数据汇总，实物测定栏为一次测的实验数据。
表2
本发明的力学性能检测与国家标准之对比如下表3，其中实物测定栏为一次测的实验数据。力学试验报告参见图1所示。
表3
本发明通过QT700-2基体组织检测，即显微镜检测结果为：石墨形态：球状，球化率：90%，珠光体率：95%，而国标要求牌号：QT700-2的珠光体率：90% ，球化率：80% ， 本发明通过合金元素的精确配方与铸造工艺的改善，可以达到和超过对应牌号的国家标准。
参见图2所示，为最终产品的石墨球形态及球化率检测图，其中黑点部分均为石墨。
参见图3所示，为最终产品的珠光体检测图，其中黑色部分为珠光体，白色部分为铁素体，圆形淡黑色部分为石墨。
以上仅为发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
