本發(fā)明屬于玻璃模具材料，特別是吹制成型制造玻璃瓶、缶的低合金灰鑄鐵模具材料。
目前用于吹制成型制造玻璃瓶、缶的模具材料多為灰鑄鐵。它是由沖天爐熔煉，經(jīng)澆注成毛坯，再機(jī)加工成模具;它具有易鑄造成型，易加工、導(dǎo)熱性好，而且使玻璃瓶、缶易硬化成型。但灰口鑄鐵耐高溫氧化性能差，在工作條件下，模具內(nèi)腔表面易氧化起皮，影響產(chǎn)品質(zhì)量，也縮短了模具的壽命?；诣T鐵還具有在高溫下不可逆長大的特性;還可能出現(xiàn)熱疲勞裂紋。由于灰鑄鐵強(qiáng)度較低，模具內(nèi)腔表面或合縫線經(jīng)常受磨損，也可使模具報(bào)廢，灰鑄鐵模具的壽命為10萬次左右。
為提高模具的壽命，多采用兩種措施：一是向鑄鐵中加入少量合金元素，提高材料的性能來延長壽命。但是在沖天爐鐵水包中加合金，由于溫度低，合金成分難以控制。因此多采用沖天爐熔煉的鑄鐵再經(jīng)感應(yīng)爐進(jìn)行合金化熔煉，模具壽命可達(dá)35萬次。但感應(yīng)爐不能進(jìn)行精煉，即鑄鐵中的有害物質(zhì)不能除去或降低，特別是硫含量較高;二是改變鑄鐵中石墨的形態(tài)，使之由片狀分布變?yōu)槿湎x狀分布，改善模具的使用性能，提高壽命。現(xiàn)有技術(shù)采用在熔煉時(shí)向鐵水中加入孕育劑，進(jìn)行孕育處理，工藝較復(fù)雜，而且蠕墨鑄鐵的導(dǎo)熱性不如灰鑄鐵，這將影響進(jìn)一步提高機(jī)速。
本發(fā)明的目的是提供一種新型玻璃模具材料和生產(chǎn)該材料的新工藝。本材料具有灰鑄鐵的基本優(yōu)點(diǎn)，而且提高了抗高溫氧化性能，改善了高溫下不可逆長大。本工藝在不加孕育劑的條件下，可以改變鑄鐵中石墨的形態(tài)，提高模具的綜合性能，以適宜高溫、高速、輕量化瓶、缶的生產(chǎn)。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：為了提高鑄鐵的性能，采用合金化。即加入少量的Cr、Mo、Cu、Mg。鐵中S是有害元素，需要降低，加入Cr、Mo可以提高鑄鐵的抗氧化性和提高強(qiáng)度。加入Cu可以改變鑄鐵的鑄造性能和加工性能。加入Mg可以改變鑄鐵中石墨的形態(tài)。本發(fā)明材料的重量百分組成如下：C3.3-3.8Si1.5-2.0Mn0.5-0.9S0.005-0.03P0.05-0.1Cr0.2-0.7Mo0.2-0.7Cu0.7-1.5Mg0.003-0.01余量為Fe。
在生產(chǎn)工藝上采用有襯電渣爐或沖天爐十有襯電渣爐雙聯(lián)生產(chǎn)工藝。即用有襯電渣爐來熔煉廢模具及廢鋼等，也可用有襯電渣爐來精煉沖天爐的鐵水。只需把自耗電極改為石墨電極即可。電渣熔煉具有過熱金屬和精煉兩個(gè)作用。這樣既可以達(dá)到合金化目的，又可以去除非金屬夾雜物，降低氣體總含量，特別是使鐵水中的硫含量降得很低，爐渣內(nèi)的某些元素可以少量進(jìn)入鐵水中。因此在不加孕育劑的條件下，產(chǎn)生了孕育處理的效果。采用普通砂型，冷鐵芯鑄造模具毛坯。用本工藝生產(chǎn)的玻璃模具，具有蠕蟲狀石墨到片狀石墨過渡型分布的低合金灰鑄鐵。其金相組織是特殊的，是一種分層的結(jié)構(gòu)型式，靠近模具工作面（即鑄造時(shí)的急冷面）是一層組織致密，石墨形態(tài)為分布均勻的蠕蟲狀石墨和少量球狀石墨。中間是過渡層，石墨形態(tài)和分布與普通灰鑄鐵相似，為較粗大的片狀石墨。外層也是片狀石墨，但因冷卻強(qiáng)度不同，石墨的尺寸大小與中間層有所不同。模具工作面激冷層的蠕化率和渣系的組成，生鐵的成份，脫硫率以及鑄件的冷卻速度有關(guān)。采用高堿度，高活性渣系有利于脫硫，又有利于某些元素進(jìn)入鐵水，達(dá)到孕育處理的目的，采用冷鐵芯強(qiáng)化冷卻，也為石墨的蠕化或球化造成有利條件。鐵水中含有能細(xì)化晶粒的合金元素如Mg、Mo也是取得具有蠕蟲狀石墨分布的重要條件。有襯電渣熔煉工藝對鑄鐵化學(xué)成份的均勻性、金相組織、合金化、變性處理及綜合性能有著特殊的作用。
用本發(fā)明生產(chǎn)的玻璃模具具有抗高溫氧化，抗生長、抗磨損，而且導(dǎo)熱性好，易加工，有適宜的強(qiáng)度和塑性。材質(zhì)純凈，有害元素硫含量低，非金屬夾雜和氣體總含量低。有襯電渣熔煉在金相組織上可得到更均勻的低倍組織和好的石墨尺寸，增加了珠光體的分散度，提高了鑄鐵的強(qiáng)度并保持了原有的塑性，使模具的壽命可達(dá)50萬次。有襯電渣熔煉工藝設(shè)備簡單，投資少，上馬快，操作方便，易掌握。本發(fā)明對提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，提高生產(chǎn)率都有很大作用。
下面通過生產(chǎn)過程對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述：
設(shè)備是150公斤有襯電渣爐，其爐襯材料為石墨。變壓器功率為200KW。
原料是報(bào)廢模具100公斤，用10公斤廢鋼焊接成自耗電極。用原生鐵10公斤來調(diào)整碳含量，合金元素Cr、Mo、Si以鐵合金形式加入，Cu以電解銅為原料，重量為：Fe-Cr0.76kg、Fe-Mo0.76kg，F(xiàn)e-Si1.4kg，電解銅1.2kg。采用三元渣系（CaO-CaF2-MgO）10-15kg，渣系組成為：CaO60%，CaF230%，MgO10%。將焊接好的自耗電極安裝在電極夾持器上，通電。下降自耗電極，用焦炭或石墨塊引燃起弧。渣化后逐步加入全部渣料，使自耗電極埋在液態(tài)渣池中，隨自耗電極的熔化，熔池不斷升高，調(diào)整電極給進(jìn)速度，以控制熔煉電流，達(dá)到控制熔速的目的。當(dāng)電極熔化三分之一后，加入Fe-Cr、Fe-Mo。之后，少量勤加原生鐵塊。自耗電極接近熔化完畢時(shí)，加入Fe-Si塊，盡量使其落入熔池。熔化完畢，提起假電極，將電解銅插入鐵水中，進(jìn)行攪拌和熔化，然后扒渣。熔煉時(shí)間為1.5小時(shí)。待鐵水溫度降至1370±20℃時(shí)，進(jìn)行澆注成型。澆注需采用砂型并用冷鐵芯。澆注后的毛坯，經(jīng)退火后進(jìn)行機(jī)加工。制成啤酒瓶模具。其金相組織具有從蠕蟲狀石墨向片狀石墨過渡型分布。模具的工作面（內(nèi)表面），石墨形態(tài)為蠕蟲狀加少量球狀石墨分布層，厚度為13m/m。中間是過渡層，石墨形態(tài)和分布與普通灰鑄鐵相似，厚度為30m/m。外層是片狀石墨，石墨的尺寸與中間層有所不同，厚度為7m/m。模具總厚度為50m/m。其化學(xué)成分為：C3.76Si1.67Mn0.82P0.057S0.005Cr0.61Mo0.36Cu1.17Mg0.003余量為Fe。
1、一種用于吹制成型制造玻璃瓶、缶的低合金灰鑄鐵模具材料，其特征在于其重量百分組成如下：C3.3-3.8Si1.5-2.0Mn0.5-0.9P0.005-0.1S0.005-0.03Cr0.2-0.7Mo0.2-0.7Cu0.7-1.5Mg0.003-0.01余量為Fe。
2、如權(quán)項(xiàng)1所述的低合金灰鑄鐵模具材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于采用有襯電渣爐熔煉工藝。
3、如權(quán)項(xiàng)2所述的生產(chǎn)工藝，其特征是采用CaO-CaF2-MgO渣系，其重量組成為CaO60%，CaF230%，MgO10%。
4、如權(quán)項(xiàng)2或3所述的低合金灰鑄鐵模具材料的生產(chǎn)工藝，其特征是不加孕育劑，模具金相組織呈蠕蟲狀石墨到片狀石墨過渡型分布。