[其他]玻璃模具材料及其生产工艺

说明书

本发明是一种用于吹制成型制造玻璃瓶，缶的低合金灰铸铁模具材料。重量百分组成为：Ｃ３．３－３．８，Ｓｉ１．５－２．０，Ｍｎ０．５－０．９，Ｓ０．００５－０．０３，Ｐ０．０５－０．１，Ｃｒ０．２－０．７，Ｍｏ０．２－０．７，Ｃｕ０．７－１．５，Ｍｇ０．００３－０．０１余量为Ｆｅ。该材料采用有衬电渣炉熔炼，渣系为ＣａＯ－ＣａＦ₂－ＭｇＯ。在不加孕育剂条件下，模具金相组织为蠕虫状石墨到片状石墨过渡型分布。本模具有抗高温氧化，抗生长、抗磨损、导热性能好、强度和硬度适宜，易加工等性能，更适宜高温高速轻量化瓶缶生产工艺。

本发明属于玻璃模具材料，特别是吹制成型制造玻璃瓶、缶的低合金灰铸铁模具材料。

目前用于吹制成型制造玻璃瓶、缶的模具材料多为灰铸铁。它是由冲天炉熔炼，经浇注成毛坯，再机加工成模具;它具有易铸造成型，易加工、导热性好，而且使玻璃瓶、缶易硬化成型，但灰口铸铁耐高温氧化性能差，在工作条件下，模具内腔表面易氧化起皮，影响产品质量，也缩短了模具的寿命。灰铸铁还具有在高温下不可逆长大的特性;还可能出现热疲劳裂纹。由于灰铸铁强度较低，模具内腔表面或合缝线经常受磨损，也可使模具报废，灰铸铁模具的寿命为10万次左右。

为提高模具的寿命，多采用两种措施：一是向铸铁中加入少量合金元素，提高材料的性能来延长寿命。但是在冲天炉铁水包中加合金，由于温度低，合金成分难以控制。因此多采用冲天炉熔炼的铸铁再经感应炉进行合金化熔炼，模具寿命可达35万次。但感应炉不能进行精炼，即铸铁中的有害物质不能除去或降低，特别是硫含量较高;二是改变铸铁中石墨的形态，使之由片状分布变为蠕虫状分布，改善模具的使用性能，提高寿命。现有技术采用在熔炼时向铁水中加入孕育剂，进行孕育处理，工艺较复杂，而且蠕墨铸铁的导热性不如灰铸铁，这将影响进一步提高机速。

本发明的目的是提供一种新型玻璃模具材料和生产该材料的新工艺。本材料具有灰铸铁的基本优点，而且提高了抗高温氧化性能，改善了高温下不可逆长大。本工艺在不加孕育剂的条件下，可以改变铸铁中石墨的形态，提高模具的综合性能，以适宜高温、高速、轻量化瓶、缶的生产。

本发明是这样实现的：为了提高铸铁的性能，采用合金化。即加入少量的Cr、Mo、Cu、Mg。铁中S是有害元素，需要降低，加入Cr、Mo可以提高铸铁的抗氧化性和提高强度。加入Cu可以改变铸铁的铸造性能和加工性能。加入Mg可以改变铸铁中石墨的形态。本发明材料的重量百分组成如下：C3.3-3.8，Si1.5-2.0，Mn0.5-0.9，S0.005-0.03，P0.05-0.1，Cr0.2-0.7，Mo0.2-0.7，Cu0.7-1.5，Mg0.003-0.01，余量为Fe。

在生产工艺上采用有衬电渣炉或冲天炉十有衬电渣炉双联生产工艺。即用有衬电渣炉来熔炼废模具及废钢等，也可用有衬电渣炉来精炼冲天炉的铁水。只需把自耗电极改为石墨电极即可。电渣熔炼具有过热金属和精炼两个作用。这样既可以达到合金化目的，又可以去除非金属夹杂物，降低气体总含量，特别是使铁水中的硫含量降得很低，炉渣内的某些元素可以少量进入铁水中，因此在不另加孕育剂的条件下，产生了孕育处理的效果。采用普通砂型，冷铁芯铸造模具毛坯。用本工艺生产的玻璃模具，具有蠕虫状石墨到片状石墨过渡型分布的低合金灰铸铁。其金相组织是特殊的，是一种分层的结构型式，靠近模具工作面（即铸造时的急冷面）是一层组织致密，石墨形态为分布均匀的蠕虫状石墨和少量球状石墨。中间是过渡层，石墨形态和分布与普通灰铸铁相似，为较粗大的片状石墨。外层也是片状石墨，但因冷却强度不同，石墨的尺寸大小与中间层有所不同。模具工作面激冷层的蠕化率和渣系的组成，生铁的成份，脱硫率以及铸件的冷却速度有关。采用高碱度，高活性渣系有利于脱硫，又有利于某些元素进入铁水，达到孕育处理的目的，采用冷铁芯强化冷却，也为石墨的蠕化或球化造成有利条件。铁水中含有能细化晶粒的合金元素如Mg、Mo也是取得具有蠕虫状石墨分布的重要条件。有衬电渣熔炼工艺对铸铁化学成份的均匀性、金相组织、合金化、变性处理及综合性能有着特殊的作用。