[发明专利]一种废钢再利用制备球墨铸铁铸件的方法

说明书

本发明公开一种废钢再利用制备球墨铸铁铸件的方法，包括如下步骤：将废钢清洗；喷丸处理并清除废钢表面剥落的碎屑；将废钢材料切碎，并采用氢氧化钠水溶液搅拌浸泡；投入炼钢炉中，高温融化，后加入氧化铝和氧化硅浸润处理；与生铁混合炼钢，并浇铸铸件；铸件后处理、探伤、分拣合格件。本发明方案针对各类废钢的再利用提供了标准化程度高的处理工艺，将废钢应用于制备单缸曲轴铸件，具有较好的机械性能，在铸造过程中增加处理后废钢的投入量，适量增加增碳剂、合金材料，采用适当的技术进行加工，保证材料合金分配比的精准度，提高了曲轴的强度、延伸率、耐磨性以及耐疲劳性等综合机械性能，延长了曲轴的使用寿命，降低正常使用过程中的断轴率。

技术领域

本发明属于冶金铸造技术领域，具体涉及一种再利用废钢制备球墨铸铁铸件材料的方法，该材料可正常应用于机械设备中单缸曲轴的制造。

背景技术

球墨铸铁材料是通过球化和孕育处理得到的球状石墨，该类材料可以有效的提高铸铁的机械性能，因而得到广泛的应用，特别是在机械制造领域。现有技术中主要采用纯生铁作为原料，制备球墨铸铁铁碳合金材料，产品成本较高。废钢是经过一次或多次利用的铁碳合金材料，是具有较高价值的可再生资源，理论上废钢完全可以应用于球墨铸铁材料，然而因目前技术有限，废钢的利用率较低，每年有大批的废钢被闲置浪费，没有得到很好的利用，导致资源极大的浪费。废钢再利用受限的主要原因是经过之前喷涂、镀层及复合等加工，废钢材料中残存较多的有害元素，这些残存的有害元素会引发刚的热脆性增加、降低钢的延展性、引起界面偏差等问题；此外，现有的将废钢与生铁混炼制备球墨铸铁的工艺中，因废钢成分与生铁成分差异较大，工艺条件的设定也遇到困难，对于不同来源的废钢，因成分差异，不能采用统一的工艺条件，很容易造成产品质量的不稳定性，因此，有必要研究一个具有统一标准的将废钢再利用制备球墨铸铁材料的工艺。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种标准化程度高，充分再利用各类废钢制备机械性能好、延展性能优的球墨铸铁材料，经过本工艺制备的球墨铸铁材料可应用于机械设备中单缸曲轴的制造，产品质量不亚于甚至高于采用纯生铁制备的球墨铸铁材料。

技术方案：本发明所述的一种废钢再利用制备球墨铸铁铸件的方法，包括如下步骤：

(1)将废钢采用高压水枪初步清洗，除去表面污渍；沥干后浸泡于混合酸洗剂中，所述混合酸洗剂包括0.1～0.5mol/L的盐酸与0.2～0.6mol/L的乙醇，浸泡10～20min后取出，再次采用高压水枪清洗，并沥干；

(2)将清洗干净后的废钢加热至500～650℃，进行喷丸处理2～4min，然后以2～5℃/min的速度升温至700～750℃，再进行喷丸处理1～3min；清除废钢表面剥落的碎屑；

(3)将废钢材料切碎，并采用浓度为0.1～0.2g/Kg.H₂O的氢氧化钠水溶液搅拌浸泡处理1～3h，后离心处理取处理后钢材；

(4)将碎钢材投入炼钢炉中，吹氮条件下以5～20℃/min的速度升温至1600～1700℃，采用耐高温材质的搅拌棒搅拌处理1～3h，后加入适量的氧化铝和氧化硅，其中氧化铝和氧化硅的添加比例为2～4：1，处理0.5～3h后转移钢水，滤除残渣；将钢水以5～10℃/min的速度降温至750～805℃，然后冷却至室温；

(5)向高温炉中投入原料，其中48wt％的生铁料，52wt％的步骤(4)得到的回收料；并加入适量的混合增碳剂以及适量的铜、锡、镁、硅，在数字化高温炉内热炼，根据数字化高温炉检测的合金成分调节各组分的添加量，各合金中铁含量78～82％，碳含量5.3～5.6％，稀土含量4.3～4.6％，铜含量0.1～0.2％，锡含量0.01～0.012％，镁含量7.4～7.7％，其他合金杂质含量1.8～2.1％时，向铁水中加入第一孕育剂处理2～5min后浇铸，浇铸铁水倒出35％时分批加入第二孕育剂，直至浇铸完成；浇铸完成后先以5～10℃/min的速度降温至750～875℃，然后彻底冷却至室温，取出铸造件；