一种白口铁水、白口生坯、熟坯及其制法和应用
技术领域
本发明涉及金属材料领域，涉及可锻铸铁领域，可具体涉及一种白口铁水、白口生坯、熟坯及其制法和应用。
背景技术
可锻铸铁俗称玛钢、马铁，由一定化学成分的铁液浇注成白口坯件，再经退火而成的铸铁，是一种具有较高的强度、塑性和韧性的金属材料。我国是最早使用可锻铸铁的国家，早在战国时期，已用熔化工艺消灭白口铁的脆性，1722年法国研究发明了白心可锻铸铁。不同用途的铸件其所含成分略有不同，根据不同铸件的不同要求，熔炼出一定化学成分的铁水，浇注成白口坯件；然后，白口坯件再经退火处理，得到高强韧的可锻铸铁产品。
在早期的铸造领域中，用于生产可锻铸铁的铁水通常是采用冲天炉熔化而成的。冲天炉能源消耗较低，设备费用也较低，可以连续出铁水，但由于熔炼过程中会排放出大量的灰尘和二氧化硫、氮氧化物等废气，严重污染环境，且冲天炉熔炼技术很难掌握和控制，因此冲天炉的使用逐渐减少。
随着冲天炉逐渐被淘汰，电炉成为熔炼可锻铸铁铁水的新设备。电炉的占地面积小，铁水的温度和成分比较均匀，产生的灰尘和废气也比较少，更利于环保。但是也发现电炉熔化白口铁水的很多不利因素，例如铁水容易氧化和在熔化过程中容易吸氧，另外由于生产白口铁时常使用废钢边角料，材料锈蚀严重会加重铁水的氧化，另外白口铁要求低碳也是造成铁水氧化的原因，因此，各种因素导致白口铁水在熔化中出现铁水氧化，铁水流动性不好的现象。尤其大的炉子，一次性出不完一炉铁水，剩余的铁水更容易氧化。
现有的利用电炉熔炼白口铁水的处理方法一般是在原铁水中加入铋铁，铋铁为铋和铁组成的铁合金；铋元素能够增加白口倾向；或者增加原料中硅铁，但由于白口铁的特殊性，炉内碳硅元素含量过高，容易导致浇注出的白口坯件出现灰口，出现灰口就会变为废品。
发明内容
因此，本发明所要解决的问题是：采用现有处理方法得到的铁水，虽然能够浇注成白口生坯，但在实际生产中，浇注出的白口生坯质量不稳定，部分坯件常常伴有内应力大、易产生显性甚至隐形裂纹等问题，抗拉强度低，延伸率低和压扁率低，且白口生坯的发脆现象十分严重，进行退火处理前，在对生坯进行捣货、检验和运输等过程中，稍有磕碰就会导致生坯破裂，无法进行后续的退火处理。这些问题不仅使白口生坯的废品率大大升高，降低了可锻铸铁的合格率，增加了企业的生产成本，且产品的质量无法得到保证。
本发明的发明人在锐意研究之后，铁水的成分会直接影响铸件质量的优劣，因此铁水的熔炼过程至关重要。为了保证可锻铸铁产品的性能，铁水中各组分的含量必须控制在规定范围内，尤其是碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、硫(S)、磷(P)五种主要元素的含量。
碳(C)是一种强烈的促进石墨化元素，当铁水中的碳(C)含量过高时，会使可锻铸铁中的团絮状石墨数量过多，降低产品的抗拉强度、延伸率、压扁率等机械性能；碳(C)含量过低时，则会使产品中晶核数目过少，导致产品的退火困难，大大延长退火时间。
硅(Si)也是强烈的促石墨化元素，增加硅含量能够提高可锻铸铁的抗拉强度、延伸率、压扁率等机械性能。
硫(S)是阻碍石墨化进程的有害元素，会降低铁水的流动性，增加裂纹倾向，降低铸件的韧性，因此铁水中硫的含量越低越好。
锰(Mn)在铸造过程中，一部分会与硫(S)反应生成硫化锰(MnS)，硫化锰可随铁液的炉渣排出，一部分锰会留在产品中，充当石墨化的非自发核心，中和硫元素产生的危害；但当锰含量过高时，会强力的阻碍石墨化进程。因此锰的含量应控制在硫含量的2.5～3.2倍为宜。
磷(P)对于可锻铸铁的石墨化进程影响不大，但含磷量过高会降低铸件的韧性，导致产品发脆易裂。
本发明人发现，采用炉外包内加入硅铁合金的技术，严格控制原铁水中含硅量，炉外包加入特定的硅含量，是提高白口生坯强度，韧性和塑性的核心技术。减少了稀缺昂贵的铋铁的加入，减少了铋铁对环境的污染，节省成本。
具体来说，本发明提出了如下技术方案：
本发明提供了一种白口铁水，其特征在于，按重量百分比计，所述白口铁水中，铁含量为92-95％，碳含量为2.75-3.15％，硅含量为1.25-1.65％，锰含量为0.35-0.65％，硫含量为小于0.2％和磷含量为小于0.1％。
优选的，其中，按重量百分比计，所述白口铁水中铁含量为93-94％，碳含量为2.85-3.00％，硅含量为1.3-1.45％，锰含量为0.35-0.55％，硫含量为小于0.15％和磷含量为小于0.08％；
优选的，所述白口铁水中铁含量为93.5-94％，碳含量为2.85-2.95％，硅含量为1.3-1.4％，锰含量为0.4-0.5％，硫含量为小于0.08％和磷含量为小于0.05％；其余量为杂质。
本发明还提供了所述的白口铁水的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：在炉内加入原料进行熔化即得到原铁水；
步骤二：对步骤一得到原铁水进行检测铁水中碳和硅元素的重量百分比；
步骤三：在炉内的铁水中加入硅铁合金，混合后即得到所述的白口铁水。
优选的，其中，按重量百分比计，所述原料为废钢，生铁，回炉料，硅铁合金和锰铁合金中的一种或两种以上。
优选的，其中，所述步骤一中原料的含有如下元素铁含量为92-95％，碳含量为2.75-3.15％，硅含量为0.9-1.35％，锰含量为0.35-0.65％，硫含量为小于0.2％和磷含量为小于0.1％，其余量为杂质。
优选的，其中，所述步骤一中的原料中，按重量百分比计，废钢占5-55％，生铁占5％-60％，回炉料25-80％，硅铁合金0.01-0.6％和锰铁合金0.01-0.6％；
优选为，废钢占10-45％，生铁占5％-50％，回炉料35-70％，硅铁合金0.03-0.5％和锰铁合金0.03-0.5％。
优选的，其中，所述步骤一中的炉为电炉；步骤一中的熔化时间为55min-80min；熔化温度为1500-1600℃；优选为，步骤一中的熔化温度为1530-1600℃。
优选的，其中，所述步骤二进行检测元素含量后还包括用三角试片测试白口宽度。
优选的，其中，所述步骤三中还包括将步骤一中得到的原铁水倒入铁水包的步骤，其中，硅铁合金预先加入在铁水包内。
优选的，其中，所述步骤三中加入硅铁合金的量为原铁水的0.01-0.8wt％，优选为0.2-0.6wt％，更优选为0.3-0.45wt％；
优选的，其中，所述步骤三中加入的硅铁合金的含硅量为0.65-0.75wt％，所述硅铁合金的颗粒尺寸为5-15mm。
本发明还提供了一种白口生坯，其特征在于，所述白口生坯所述的白口铁水进行浇铸而成。
优选的，其中，所述浇铸温度为1350-1550℃；优选为，所述浇铸温度为1420-1550℃。
优选的，其中，所述白口生坯在电子显微镜SEM＞200倍的放大倍数下可以观察到预埋晶核，所述预埋晶核为石墨化预埋晶核。
本发明还提供了一种熟坯，其特征在于，所述熟坯由所述的白口生坯进行退火处理后得到。
优选的，其中，所述第一退火处理的温度为955-975℃，第一退火时间为5-7h，
优选的，第二退火温度为720-740℃，第二退火时间为8-10h。
优选的，其中，还包括对退火处理后的熟坯进行检测，所述检测包括外观检测，抗拉强度，延伸率和压扁率检测；
优选的，所述抗拉强度为305-350kg/mm2，所述延伸率为6.6-10.2％，所述压扁率为10.3-20.3％。
优选的，其中，按重量百分比计，所述熟坯中铁含量为93-94％，碳含量为2.5-2.9％，硅含量为1.25-1.65％，锰含量为0.35-0.65％，硫含量为小于0.2％和磷含量为小于0.1％，余量为杂质。
本发明还提供了所述的白口铁水或所述的白口生坯或所述的熟坯在黑心可锻铸铁材料领域的应用，优选为在生产管道连接件、水暖连接件、线路金具、建筑扣件和阀门体件材料领域的应用。
本发明的有益效果包括：本发明的白口铁水及铁水的制备方法减少了稀缺昂贵的铋铁的加入，减少了铋铁对环境的污染，减少原料中的硅铁的加入量，不仅节约了生产原料，降低了生产成本，且浇铸出的白口生坯韧性，强度和塑性均有所提高，解决了白口生坯发脆、易破裂等的问题，大大提高了白口生坯的质量和生产合格率。且工艺操作简单，成分容易控制。
附图说明
图1为实施例1的步骤二中取出铁水进行的三角试片测试图。
图2为实施例1的步骤四中得到的白口生坯观察到的预埋晶核图。
具体实施方式
如上所述，本发明的目的在于为了解决采用现有处理方法得到的铁水，虽然能够浇注成白口坯件，但在实际生产中，浇注出的白口坯件质量不稳定，部分坯件常常伴有内应力大、易产生隐形裂纹等问题，抗拉强度低，延伸率低和压扁率低，且坯件的发脆现象十分严重，进行退火处理前，在对坯件进行捣货、检验和运输等过程中，稍有磕碰就会导致坯件破裂，无法进行后续的退火处理。这些问题不仅使白口坯件的废品率大大升高，降低了可锻铸铁的合格率，增加了企业的生产成本，且产品的质量无法得到保证，严重影响企业的信誉的问题。
本发明提供了一种白口铁水，其特征在于，按重量百分比计，所述白口铁水中，铁含量为92-95％，碳含量为2.75-3.15％，硅含量为1.25-1.65％，锰含量为0.35-0.65％，硫含量为小于0.2％和磷含量为小于0.1％。
在本发明一种优选的实施方式中，其中，按重量百分比计，所述白口铁水中铁含量为93-94％，碳含量为2.85-3.00％，硅含量为1.3-1.45％，锰含量为0.35-0.55％，硫含量为小于0.15％和磷含量为小于0.08％；
在本发明一种优选的实施方式中，所述白口铁水中铁含量为93.5-94％，碳含量为2.85-2.95％，硅含量为1.3-1.4％，锰含量为0.4-0.5％，硫含量为小于0.08％和磷含量为小于0.05％；其余量为杂质。
本发明还提供了所述的白口铁水的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：在炉内加入原料进行熔化即得到原铁水；
步骤二：对步骤一得到原铁水进行检测铁水中碳和硅元素的重量百分比；
步骤三：在炉内的铁水中加入硅铁合金，混合后即得到所述的白口铁水。
优选的，其中，按重量百分比计，所述原料为废钢，生铁，回炉料，硅铁合金和锰铁合金中的一种或两种以上。
在本发明一种优选的实施方式中，其中，所述步骤一中原料的含有如下元素铁含量为92-95％，碳含量为2.75-3.15％，硅含量为0.9-1.35％，锰含量为0.35-0.65％，硫含量为小于0.2％和磷含量为小于0.1％，其余量为杂质。
在本发明一种优选的实施方式中，其中，所述步骤一中的原料中，按重量百分比计，废钢占5-55％，生铁占5％-60％，回炉料25-80％，硅铁合金0.01-0.6％和锰铁合金0.01-0.6％；
在本发明一种优选的实施方式中，废钢占10-45％，生铁占5％-50％，回炉料35-70％，硅铁合金0.03-0.5％和锰铁合金0.03-0.5％。
在本发明一种优选的实施方式中，其中，所述步骤一中的炉为电炉；步骤一中的熔化时间为55min-80min；熔化温度为1500-1600℃；优选为，步骤一中的熔化温度为1530-1600℃。
优选的，其中，所述步骤二进行检测元素含量后还包括用三角试片测试白口宽度。
优选的，其中，所述步骤三中还包括将步骤一中得到的原铁水倒入铁水包的步骤，其中，硅铁合金预先加入在铁水包内。
在本发明一种优选的实施方式中，其中，所述步骤三中加入硅铁合金的量为原铁水的0.01-0.8wt％，优选为0.2-0.6wt％，更优选为0.3-0.45wt％；
在本发明一种优选的实施方式中，其中，所述步骤三中加入的硅铁合金的含硅量为0.65-0.75wt％，所述硅铁合金的颗粒尺寸为5-15mm。
本发明还提供了一种白口生坯，其特征在于，所述白口生坯所述的白口铁水进行浇铸而成。
在本发明一种优选的实施方式中，其中，所述浇铸温度为1350-1550℃；优选为，所述浇铸温度为1420-1550℃。
在本发明一种优选的实施方式中，其中，所述白口生坯在电子显微镜SEM＞200倍的放大倍数下可以观察到预埋晶核，所述预埋晶核为石墨化预埋晶核。
本发明还提供了一种熟坯，其特征在于，所述熟坯由所述的白口生坯进行退火处理后得到。
在本发明一种优选的实施方式中，其中，所述第一退火处理的温度为955-975℃，第一退火时间为5-7h，优选的，第二退火温度为720-740℃，第二退火时间为8-10h。
在本发明一种优选的实施方式中，其中，还包括对退火处理后的熟坯进行检测，所述检测包括外观检测，抗拉强度，延伸率和压扁率检测；
在本发明一种优选的实施方式中，所述抗拉强度为305-350kg/mm2，所述延伸率为6.6-10.2％，所述压扁率为10.3-20.3％。
在本发明一种优选的实施方式中，其中，按重量百分比计，所述熟坯中铁含量为93-94％，碳含量为2.5-2.9％，硅含量为1.25-1.65％，锰含量为0.35-0.65％，硫含量为小于0.2％和磷含量为小于0.1％，余量为杂质。
本发明还提供了所述的白口铁水或所述的白口生坯或所述的熟坯在黑心可锻铸铁材料领域的应用，优选为在生产管道连接件、水暖连接件、线路金具、建筑扣件和阀门体件材料领域的应用。
三角试片的检测方法：步骤二中的白口铁水浇铸在高为11.5cm，上宽为4.0cm的，夹角朝下为15°的砂型里，浇铸成三角试片，测量截面三角试片的白口宽度，白口宽度即白口开始宽度，对照图1中从三角试片上宽处到三角试片出现白口的测试线的垂直距离为L1，测试线所在的位置的宽度即为白口宽度。白口的宽度等于或略大于铸件要求的最大壁厚，即为合格。
检测抗拉强度的方法是：将步骤二中的白口铁水浇铸为试棒，使用拉力机加压直至拉断试棒，拉断试棒时的拉力/试棒的横截面的面积即为抗拉强度。(单位面积承载量：kg/mm2)
延伸率(延伸到破坏时最大长度和延伸前的比率)的检测方法是：将步骤二中的白口铁水浇铸为试棒，使用拉力机加压直至拉断试棒，(试棒被拉长的长度-试棒原有的长度)/试棒原有的长度即为延伸率。
压扁率(压扁后的直径和压扁前的直径比例)检测方法是：将得到的黑心可锻铸铁材料使用压力机进行下压，施加压力直至出现细小裂纹，(压扁后的直径-压扁前的直径)/压扁前的直径即为压扁率。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。下面对本实施例所用的原料及设备的生产厂家，以及产品分析使用的设备和分析方法进行说明如下。
表1本发明所用到的原料和仪器的信息
实施例：白口铁水，白口生坯，熟坯及黑心可锻铸铁的制备方法
实施例1
白口铁水的制备：
步骤一：在电炉内加入原料，所述原料为废钢20％，生铁40％，回炉料40％总计3000kg；
其中原料的元素组成为铁含量93.15％，碳含量为2.94％，硅含量为1.144％，锰含量为0.35％，硫含量为0.079％和磷含量为0.0428％；熔化时间为55分钟，熔化温度为1600℃。
步骤二：取出少量的步骤一得到原铁水用炉前热分析仪进行检测铁水中碳，硅元素的重量百分比，分别为碳含量为2.92％，硅含量为1.18％；取出铁水的温度为1600℃然后取少量铁水进行三角试片测试，取少量铁水浇入三角试片的砂型中，冷却成型后，测试白口宽度为16毫米。
步骤三：在步骤二中的铁水中加入铁水包中，铁水包中添加有硅铁合金8.8Kg且含硅量为75％，铁合金的粒度为5mm，硅铁合金占原料的质量比为0.29wt％，即得到所述的白口铁水。对步骤三中得到所述白口铁水后进行元素成分分析，进行元素成分分析的仪器为直读光谱仪。得到铁含量93.14％，碳含量为2.95％，硅含量为1.40％，锰含量为0.35％，硫含量为0.074％和磷含量为0.041％。
白口生坯的制备方法：
步骤四：使用上述步骤三得到的白口铁水进行浇铸在管壁厚度为8毫米三通管砂型模具中，浇铸温度为1380℃，即得到三通管的白口生坯。
得到的白口生坯使用SEM显微镜在200倍的放大倍数下可以观察到预埋晶核，所述预埋晶核为石墨化预埋晶核。
熟坯的制备方法：
步骤五：步骤四得到的白口生坯进行退火处理，退火温度为960℃，保温6个小时，降温720℃，保温8个小时，即得到三通管的黑心可锻铸铁。进行元素成分分析的仪器为碳硫分析仪，微机多元素分析仪。其中，元素组成为铁含量93.15％，碳含量为2.66％，硅含量为1.41％，锰含量为0.36％，硫含量为0.078％和磷含量为0.042％。
实施例2
白口铁水的制备：
步骤一：在电炉内加入原料，所述原料为废钢15％，生铁50％，回炉料35％总计3000kg；再加入锰铁合金2.5kg。
其中原料的元素组成为铁含量93.05％，碳含量为3.07％，硅含量为1.094％，锰含量为0.38％，硫含量为0.087％和磷含量为0.044％；熔化时间为70分钟，熔化温度为1550℃。
步骤二：取出少量的步骤一得到原铁水用炉前热分析仪进行检测铁水中碳，硅元素的重量百分比，分别为碳含量为3.02％，硅含量为1.1％；取出铁水的温度为1500℃然后取少量铁水进行三角试片测试，取少量铁水浇入三角试片的砂型中，冷却成型后，测试白口宽度为18毫米。
步骤三：在步骤二中的铁水中加入铁水包中，铁水包中添加有硅铁合金8.0Kg且含硅量为75％，铁合金的粒度为10mm，硅铁合金占原料的质量比为0.266wt％，即得到所述的白口铁水。对步骤三中得到所述白口铁水后进行元素成分分析，进行元素成分分析的仪器为直读光谱仪。得到铁含量93.01％，碳含量为3.05％，硅含量为1.31％，锰含量为0.383％，硫含量为0.082％和磷含量为0.047％。
白口生坯的制备方法：
步骤四：使用上述步骤三得到的白口铁水进行浇铸在管壁厚度为8毫米三通管砂型模具中，浇铸温度为1530℃，即得到三通管的白口生坯。
得到的白口生坯使用SEM显微镜在200倍的放大倍数下可以观察到预埋晶核，所述预埋晶核为石墨化预埋晶核。
熟坯的制备方法：
步骤五：步骤四得到的白口生坯进行退火处理，退火温度为970℃，保温6个小时，降温730℃，保温8个小时，即得到三通管的黑心可锻铸铁。其中，元素组成为铁含量93.15％，碳含量为2.73％，硅含量为1.32％，锰含量为0.389％，硫含量为0.083％和磷含量为0.048％。
实施例3
白口铁水的制备：
步骤一：在电炉内加入原料，所述原料为废钢15％，生铁45％，回炉料40％总计3000kg；再加入锰铁合金0.825kg。
其中原料的元素组成为铁含量92.85％，碳含量为3.02％，硅含量为1.194％，锰含量为0.36％，硫含量为0.084％和磷含量为0.023％；熔化时间为80分钟，熔化温度为1500℃。
步骤二：取出少量的步骤一得到原铁水用炉前热分析仪进行检测铁水中碳，硅元素的重量百分比，分别为碳含量为3.04％，硅含量为1.18％；取出铁水的温度为1500℃然后取少量铁水进行三角试片测试，取少量铁水浇入三角试片的砂型中，冷却成型后，测试白口宽度为14毫米。
步骤三：在步骤二中的铁水中加入铁水包中，铁水包中添加有硅铁合金9.04Kg且含硅量为75％，铁合金的粒度为15mm，硅铁合金占原料的质量比为0.3wt％，即得到所述的白口铁水。对步骤三中得到所述白口铁水后进行元素成分分析，进行元素成分分析的仪器为碳直读光谱仪。得到铁含量92.83％，碳含量为3.01％，硅含量为1.4％，锰含量为0.361％，硫含量为0.081％和磷含量为0.03％。
白口生坯的制备方法：
步骤四：使用上述步骤三得到的白口铁水进行浇铸在管壁厚度为8毫米弯头管砂型模具中，浇铸温度为1480℃，即得到弯头管的白口生坯。
得到的白口生坯使用SEM显微镜在200倍的放大倍数下可以观察到预埋晶核，所述预埋晶核为石墨化预埋晶核。
熟坯的制备方法：
步骤五：步骤四得到的白口生坯进行退火处理，退火温度为965℃，保温6个小时，降温730℃，保温8个小时，即得到弯头管的黑心可锻铸铁。其中，元素组成为铁含量92.84％，碳含量为2.71％，硅含量为1.42％，锰含量为0.36％，硫含量为0.082％和磷含量为0.034％。
实施例4
白口铁水的制备：
步骤一：在电炉内加入原料，所述原料为废钢5％，生铁25％，回炉料70％总计3000kg。
其中原料的元素组成为铁含量92.97％，碳含量为3.01％，硅含量为1.33％，锰含量为0.408％，硫含量为0.079％和磷含量为0.043％；熔化时间为70分钟，熔化温度为1570℃。
步骤二：取出少量的步骤一得到原铁水用炉前热分析仪进行检测铁水中碳，硅元素的重量百分比，分别为碳含量为3.04％，硅含量为1.35％；取出铁水的温度为1560℃，然后取少量铁水进行三角试片测试，取少量铁水浇入三角试片的砂型中，冷却成型后，测试白口宽度为9毫米。
步骤三：在步骤二中的铁水中加入铁水包中，铁水包中添加有硅铁合金2.8Kg且含硅量为75％，硅铁合金的粒度为11mm，硅铁合金占原料的质量比为0.09wt％，即得到所述的白口铁水。对步骤三中得到所述白口铁水后进行元素成分分析，进行元素成分分析的仪器为直读光谱仪。得到铁含量92.96％，碳含量为2.98％，硅含量为1.39％，锰含量为0.401％，硫含量为0.072％和磷含量为0.044％。
白口生坯的制备方法：
步骤四：使用上述步骤三得到的白口铁水进行浇铸在管壁厚度为8毫米弯头管砂型模具中，浇铸温度为1510℃，即得到弯头管的白口生坯。
得到的白口生坯使用SEM显微镜在200倍的放大倍数下可以观察到预埋晶核，所述预埋晶核为石墨化预埋晶核。
熟坯的制备方法：
步骤五：步骤四得到的白口生坯进行退火处理，退火温度为965℃，保温6个小时，降温730℃，保温8个小时，即得到弯头管的黑心可锻铸铁。其中，元素组成为铁含量92.96％，碳含量为2.69％，硅含量为1.38％，锰含量为0.406％，硫含量为0.082％和磷含量为0.045％。
实施例5
白口铁水的制备：
步骤一：在电炉内加入原料，所述原料为废钢10％，生铁20％，回炉料70％总计3000kg。
其中原料的元素组成为铁含量93.27％，碳含量为2.82％，硅含量为1.28％，锰含量为0.415％，硫含量为0.074％和磷含量为0.034％；熔化时间为75分钟，熔化温度为1550℃。
步骤二：取出少量的步骤一得到原铁水用炉前热分析仪进行检测铁水中碳，硅元素的重量百分比，分别为碳含量为2.8％，硅含量为1.27％；取出铁水的温度为1550℃，然后取少量铁水进行三角试片测试，取少量铁水浇入三角试片的砂型中，冷却成型后，测试白口宽度为17毫米。
步骤三：在步骤二中的铁水中加入铁水包中，铁水包中添加有硅铁合金9.2Kg且含硅量为75％，硅铁合金的粒度为12mm，硅铁合金占原料的质量比为0.31wt％，即得到所述的白口铁水。对步骤三中得到所述白口铁水后进行元素成分分析，进行元素成分分析的仪器为直读光谱仪。得到铁含量93.26％，碳含量为2.88％，硅含量为1.48％，锰含量为0.421％，硫含量为0.081％和磷含量为0.042％。
白口生坯的制备方法：
步骤四：使用上述步骤三得到的白口铁水进行浇铸在管壁厚度为8毫米管箍砂型模具中，浇铸温度为1520℃，即得到管箍的白口生坯。
得到的白口生坯使用SEM显微镜在200倍的放大倍数下可以观察到预埋晶核，所述预埋晶核为石墨化预埋晶核。
熟坯的制备方法：
步骤五：步骤四得到的白口生坯进行退火处理，退火温度为965℃，保温6个小时，降温730℃，保温8个小时，即得到管箍的黑心可锻铸铁。其中，元素组成为铁含量93.26％，碳含量为2.51％，硅含量为1.46％，锰含量为0.408％，硫含量为0.071％和磷含量为0.035％。
实施例6
白口铁水的制备：
步骤一：在电炉内加入原料，所述原料为废钢10％，生铁45％，回炉料45％总计3000kg，7.5kg锰铁合金。
其中原料的元素组成为铁含量92.67％，碳含量为3.14％，硅含量为1.25％，锰含量为0.35％，硫含量为0.087％和磷含量为0.044％；熔化时间为75分钟，熔化温度为1550℃。
步骤二：取出少量的步骤一得到原铁水用炉前热分析仪进行检测铁水中碳，硅元素的重量百分比，分别为碳含量为3.08％，硅含量为1.23％；取出铁水的温度为1550℃，然后取少量铁水进行三角试片测试，取少量铁水浇入三角试片的砂型中，冷却成型后，测试白口宽度为10毫米。
步骤三：在步骤二中的铁水中加入铁水包中，铁水包中添加有硅铁合金4.81Kg且含硅量为75％，硅铁合金的粒度为10mm，硅铁合金占原料的质量比为0.16wt％，即得到所述的白口铁水。对步骤三中得到所述白口铁水后进行元素成分分析，进行元素成分分析的仪器为直读光谱仪。得到铁含量92.66％，碳含量为3.09％，硅含量为1.36％，锰含量为0.502％，硫含量为0.088％和磷含量为0.042％。
白口生坯的制备方法：
步骤四：使用上述步骤三得到的白口铁水进行浇铸在管壁厚度为8毫米管箍砂型模具中，浇铸温度为1490℃，即得到管箍的白口生坯。
得到的白口生坯使用SEM显微镜在200倍的放大倍数下可以观察到预埋晶核，所述预埋晶核为石墨化预埋晶核。
熟坯的制备方法：
步骤五：步骤四得到的白口生坯进行退火处理，退火温度为965℃，保温7个小时，降温730℃，保温10个小时，即得到管箍的黑心可锻铸铁。其中，元素组成为铁含量92.66％，碳含量为2.79％，硅含量为1.37％，锰含量为0.498％，硫含量为0.082％和磷含量为0.041％。
实施例7
白口铁水的制备：
步骤一：在电炉内加入原料，所述原料为废钢15％，生铁30％，回炉料55％总计3000kg。
其中原料的元素组成为铁含量93.21％，碳含量为2.83％，硅含量为1.21％，锰含量为0.383％，硫含量为0.076％和磷含量为0.043％；熔化时间为80分钟，熔化温度为1500℃。
步骤二：取出少量的步骤一得到原铁水用炉前热分析仪进行检测铁水中碳，硅元素的重量百分比，分别为碳含量为2.85％，硅含量为1.22％；取出铁水的温度为1500℃，然后取少量铁水进行三角试片测试，取少量铁水浇入三角试片的砂型中，冷却成型后，测试白口宽度为18毫米。
步骤三：在步骤二中的铁水中加入铁水包中，铁水包中添加有硅铁合金9.6Kg且含硅量为75％，硅铁合金的粒度为12mm，硅铁合金占原料的质量比为0.32wt％，即得到所述的白口铁水。对步骤三中得到所述白口铁水后进行元素成分分析，进行元素成分分析的仪器为直读光谱仪。得到铁含量93.2％，碳含量为2.88％，硅含量为1.43％，锰含量为0.386％，硫含量为0.072％和磷含量为0.048％。
白口生坯的制备方法：
步骤四：使用上述步骤三得到的白口铁水进行浇铸在管壁厚度为8毫米管箍砂型模具中，浇铸温度为1450℃，即得到四通管的白口生坯。
得到的白口生坯使用SEM显微镜在200倍的放大倍数下可以观察到预埋晶核，所述预埋晶核为石墨化预埋晶核。
熟坯的制备方法：
步骤五：步骤四得到的白口生坯进行退火处理，退火温度为955℃，保温7个小时，降温740℃，保温10个小时，即得到四通管的黑心可锻铸铁。其中，进行元素成分分析的仪器为碳硫分析仪，微机多元素分析仪，元素组成为铁含量93.22％，碳含量为2.51％，硅含量为1.42％，锰含量为0.378％，硫含量为0.074％和磷含量为0.045％。
实施例8
白口铁水的制备：
步骤一：在电炉内加入原料，所述原料为废钢18％，生铁38％，回炉料44％，总计3000kg。
其中原料的元素组成为铁含量93.13％，碳含量为2.85％，硅含量为1.17％，锰含量为0.358％，硫含量为0.079％和磷含量为0.043％；熔化时间为80分钟，熔化温度为1500℃。
步骤二：取出少量的步骤一得到原铁水用炉前热分析仪进行检测铁水中碳，硅元素的重量百分比，分别为碳含量为2.88％，硅含量为1.2％；取出铁水的温度为1500℃，然后取少量铁水进行三角试片测试，取少量铁水浇入三角试片的砂型中，冷却成型后，测试白口宽度为18毫米。
步骤三：在步骤二中的铁水中加入铁水包中，铁水包中添加有硅铁合金18Kg且含硅量为75％，硅铁合金的粒度为10mm，硅铁合金占原料的质量比为0.6wt％，即得到所述的白口铁水。对步骤三中得到所述白口铁水后进行元素成分分析，进行元素成分分析的仪器为直读光谱仪。得到铁含量93.12％，碳含量为2.86％，硅含量为1.64％，锰含量为0.361％，硫含量为0.08％和磷含量为0.045％。
白口生坯的制备方法：
步骤四：使用上述步骤三得到的白口铁水进行浇铸在管壁厚度为8毫米管箍砂型模具中，浇铸温度为1450℃，即得到四通管的白口生坯。
得到的白口生坯使用SEM显微镜在200倍的放大倍数下可以观察到预埋晶核，所述预埋晶核为石墨化预埋晶核。
熟坯的制备方法：
步骤五：步骤四得到的白口生坯进行退火处理，退火温度为955℃，保温7个小时，降温740℃，保温10个小时，即得到四通管的黑心可锻铸铁。其中，元素组成为铁含量93.12％，碳含量为2.53％，硅含量为1.62％，锰含量为0.364％，硫含量为0.072％和磷含量为0.046％。
对比例
对比例1
与实施例1使用的原料相同，区别在于，步骤三中不加入8.8kg的硅铁合金，即得到所述的白口铁水。对步骤三中得到所述白口铁水后进行元素成分分析，进行元素成分分析的仪器为直读光谱仪。得到铁含量93.12％，碳含量为2.98％，硅含量为1.17％，锰含量为0.36％，硫含量为0.076％和磷含量为0.044％。
白口生坯的制备方法：
步骤四：使用上述步骤三得到的白口铁水进行浇铸在管壁厚度为8毫米三通管砂型模具中，浇铸温度为1380℃，即得到三通管的白口生坯。
得到的白口生坯使用SEM显微镜在200倍的放大倍数下可以观察不到预埋晶核。
熟坯的制备方法：
步骤五：步骤四得到的白口生坯进行退火处理，退火温度为960℃，保温6个小时，降温720℃，保温8个小时，即得到三通管的黑心可锻铸铁。其中，元素组成为铁含量93.13％，碳含量为2.62％，硅含量为1.17％，锰含量为0.36％，硫含量为0.078％和磷含量为0.042％。
对比例2
与实施例4使用的步骤一中的原料相同，区别在于，步骤三中不加入硅铁合金2.8Kg，即得到所述的白口铁水。对步骤三中得到所述白口铁水后进行元素成分分析，进行元素成分分析的仪器为直读光谱仪。得到铁含量92.95％，碳含量为2.98％，硅含量为1.30％，锰含量为0.412％，硫含量为0.071％和磷含量为0.047％。
白口生坯的制备方法：
步骤四：使用上述步骤三得到的白口铁水进行浇铸在管壁厚度为8毫米弯头管砂型模具中，浇铸温度为1500℃，即得到弯头管的白口生坯。
得到的白口生坯使用SEM显微镜在200倍的放大倍数下可以观察不到预埋晶核。
熟坯的制备方法：
步骤五：步骤四得到的白口生坯进行退火处理，退火温度为965℃，保温6个小时，降温730℃，保温8个小时，即得到弯头管的黑心可锻铸铁。其中，元素组成为铁含量92.96％，碳含量为2.78％，硅含量为1.29％，锰含量为0.398％，硫含量为0.081％和磷含量为0.042％。
对比例3
与实施例1使用的步骤一中的原料相同，区别在于，步骤三：在步骤二中的铁水中加入铁水包中，铁水包中添加有硅铁合金34.3Kg且含硅量为75％，即硅铁合金占原料的质量比为1.13wt％，铁合金的粒度为5mm，即得到所述的白口铁水。对步骤三中得到所述白口铁水后进行元素成分分析，进行元素成分分析的仪器为直读光谱仪。得到铁含量93.14％，碳含量为2.93％，硅含量为2.08％，锰含量为0.354％，硫含量为0.078％和磷含量为0.044％。
步骤四：使用上述步骤三得到的白口铁水进行浇铸在管壁厚度为8毫米三通管砂型模具中，浇铸温度为1380℃，即得到三通管的灰口生坯。
熟坯的制备方法：
步骤五：步骤四得到的灰口生坯进行退火处理，退火温度为960℃，保温6个小时，降温720℃，保温8个小时，即得到三通管的黑心可锻铸铁。其中，元素组成为铁含量93.14％，碳含量为2.54％，硅含量为2.06％，锰含量为0.359％，硫含量为0.076％和磷含量为0.045％。
对比例4
与实施例2使用的步骤一中的原料相同，区别在于，步骤白口铁水的制备：
步骤一的熔化时间为70分钟，熔化温度为1300℃。
步骤二中取出铁水的温度为1300℃，步骤二中对取少量铁水进行三角试片测试，测试白口宽度为3mm。
步骤四中浇铸温度为1250℃，即得到三通管的白口生坯。
得到的白口生坯使用SEM显微镜在200倍的放大倍数下可以观察不到预埋晶核。
熟坯的制备方法：
步骤五：步骤四得到的白口生坯进行退火处理，退火温度为970℃，保温6个小时，降温730℃，保温8个小时，即得到三通管的黑心可锻铸铁。其中，元素组成为铁含量93.19％，碳含量为2.78％，硅含量为1.33％，锰含量为0.38％，硫含量为0.085％和磷含量为0.050％。
对比例5
与实施例8使用的步骤一中的原料相同，区别在于，步骤三中不添加18Kg硅铁合金，即得到所述的白口铁水。对步骤三中得到所述白口铁水后进行元素成分分析，进行元素成分分析的仪器为直读光谱仪。得到铁含量93.12％，碳含量为2.79％，硅含量为1.18％，锰含量为0.362％，硫含量为0.081％和磷含量为0.041％。
白口生坯的制备方法：
步骤四：使用上述步骤三得到的白口铁水进行浇铸在管壁厚度为8毫米管箍砂型模具中，浇铸温度为1450℃，即得到四通管的白口生坯。
得到的白口生坯使用SEM显微镜在200倍的放大倍数下可以观察不到预埋晶核。
熟坯的制备方法：
步骤五：步骤四得到的白口生坯进行退火处理，退火温度为955℃，保温7个小时，降温740℃，保温10个小时，即得到四通管的黑心可锻铸铁。其中，元素组成为铁含量93.11％，碳含量为2.79％，硅含量为1.2％，锰含量为0.364％，硫含量为0.072％和磷含量为0.045％。
应用例性能检测
对实施例中和对比例得到的不同类型的黑心可锻铸铁使用液压试验机进行检测，所述检测包括外观检测，抗拉强度，延伸率和压扁率检测。检测数据结果如下表2。
表2检测结果表
由上表看见，实施例中制备得到的不同类型的黑心可锻铸铁外观完好，抗拉强度在305-350kg/mm2，延伸率为6.6-10.2％，压扁率为10.3-20.3％。坯韧性，强度和塑性均有所提高，抗拉强度变高，延伸率变高和压扁率提高。
以上所述，仅是本发明实施的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均需要包含在本发明的保护范围之内。
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