[发明专利]一种条形灰铸铁材料及其水平连铸法铸造工艺

说明书

本发明公开一种条形灰铸铁材料及其水平连铸法铸造工艺，条形灰铸铁材料，其组分配方按重量百分数计为包括：碳0.52～0.56%、硅0.33～0.37%、锰0.12%、硫0.03%、磷0.02%、稀土元素0.005～0.01%，其它不可避免的杂质元素，所述其它不可避免的杂质元素的所占质量百分数不超过0.02%，余量为铁。铸造工艺，包括材料入炉、加温熔炼、加入稀土元素、保温铸造及结晶连铸等步骤。本发明利用稀土元素的顺磁性将灰铸铁基体组织中的片状石墨平顺排列，减少石墨尖角造成的应力集中，提升灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性。铸造时，将大部分的灰铸铁组分材料投入熔炼炉熔融后加入稀土元素，并进行保温铸造，使片状石墨平顺，同时严格控制稀土元素的用量及铸造温度，使所铸型材力学性能优化。

技术领域

本发明涉及一种条形灰铸铁材料及其水平连铸法铸造工艺。

背景技术

灰铸铁是指具有片状石墨的铸铁，因断裂时断口呈暗灰色，故称为灰铸铁。主要成分是铁、碳、硅、锰、硫、磷，是应用最广的铸铁，其产量占铸铁总产量80％以上。

灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时，灰铸铁的铸造方法也影响基体组织的形态与状态，对灰铸铁的力学性能造成先天的影响。

水平连铸是上世纪70年代后期发展起来的新技术，其设备轻、高度低，节约大量的工程造价；而且由于其结晶器成水平布置，有效避免了铸坯鼓肚；同时中间罐和结晶器之间为密封连接，有效地防止了铸液二次氧化；并且水平连铸的铸坯清洁度高，杂质含量少，被称为是连铸机的未来。然而，用于水平连铸一般用于浇铸含易氧化元素的合金钢等钢种和小断面优质钢坯铸坯，或者用于浇注弧形连铸机不能浇注的裂纹敏感的特殊钢种，很少用于生产灰铸铁。

发明内容

针对上述灰铸铁存在的问题，本发明提供一种条形灰铸铁材料及其水平连铸法铸造工艺，对灰铸铁的配方进行优化，结合水平连铸技术及工艺，提高灰铸铁的力学性能。具体技术方案如下：

首先本发明提供一种条形灰铸铁材料，其组分配方按重量百分数计为包括：碳0.52～0.56％、硅0.33～0.37％、锰0.12％、硫0.03％、磷0.02％、稀土元素0.005～0.01％，其它不可避免的杂质元素，所述其它不可避免的杂质元素的所占质量百分数不超过0.02％，余量为铁。

优选的，所述稀土元素为铈或镨或该两种元素的混合物。

进一步优选的，所述稀土元素为铈和镨的混合物，其二者混合的重量比例为2:1。

前述的条形灰铸铁材料的水平连铸法铸造工艺，包括如下步骤：

1)材料入炉：将除稀土元素外的待铸造的灰铸铁组分材料投入熔炼炉的坩塌内，将上下炉体边缘密封，调整好液面监测杆和液面控制杆，控制炉内物料高度处于一定范围；安装测温热电偶，向坩锅内通入保护气体；

2)加温熔炼：给熔炼炉的电炉丝通电进行加温，加热电炉丝的控温装置及测温热电偶控制炉内温度，使炉内的物料熔融为灰铸铁液；

3)加入稀土元素：将稀土元素投入灰铸铁液，并持续升温熔炼，调整通入保护气体的流量，使稀土元素熔融并与灰铸铁液混合均匀；

4)保温铸造：加入稀土元素后，待灰铸铁液温度升至一定温度后，保持一段时间，进行保温铸造；

5)结晶连铸：待保温铸造后，打开结晶器，向结晶器出口的灰铸铁表面吹保护气体；同时打开冷却气阀门，向镁灰铸铁表面吹冷却气体，用以降低灰铸铁的温度，进行水平连铸灰铸铁；再由切割机将坯料按一定长度要求切下，即可获得所述条形灰铸铁材料。