CN101979186B - 大型球墨铸铁件石墨畸变的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制大型球墨铸铁件石墨畸变的工艺，其主要特征和步骤是：1)用铁丝编制铁丝网；2)在铁丝网网孔及缝隙中填满硅粉末，并放入真空炉中，在1100℃～1450℃温度下保温2～5小时，使硅粉烧结在铁丝网上，获得硅铁丝网；3)将硅铁丝网按照铸件热节部位的形状裁剪后，固定在热节部位的型腔中；4)将球墨铸铁铁液浇入铸型中，控制浇铸温度为1280～1340℃，按常规冷却得大型球墨铸铁件。硅铁丝网吸热熔化，起到大量弥散分布内冷铁的作用，同时促进铁液局部能量起伏和结构起伏，熔化的硅在铁液内部形成局部硅富集，使得大型球墨铸铁件内部有效形核核心大大增加，同时缩短凝固时间，从而实现大型球墨铸铁件石墨畸变控制的工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种大型球墨铸铁件石墨畸变的控制方法，特别是涉及一种通过加强型内冷却和型内孕育缩短凝固时间，增加铁液中形核核心，从而控制大型球墨铸铁件石墨畸变、提高机械性能的方法，属于大型铸件制造领域。
背景技术
近年来，大型球墨铸铁件的生产和应用日益受到人们重视。但是，大型球墨铸铁件热节模数大、凝固时间长，容易产生晶粒粗大、石墨畸变等组织缺陷，导致机械性能尤其是延伸率低下，很难满足使用要求，需要制定极为严格的生产控制工艺才有可能获得合格的铸件，质量控制较为困难。
大型球墨铸铁件中石墨畸变的根本原因在于凝固时间过长，导致石墨球长大过程中，无法保持球形。因此，要控制石墨畸变，必须从缩短凝固时间、增加石墨核心数量、防止石墨球长得过大入手。改善球化剂、孕育剂成分及球化孕育工艺，改变铸造工艺，加强铸型冷却，缩短凝固时间，是目前控制石墨畸变较为普遍的方法。
中国发明专利ZL200710194651.9公开了一种超大型厚壁球墨铸铁件的熔炼及现场变质处理方法，主要涉及到熔炼工艺及球化、孕育剂的选用，以解决厚壁铸件型内衰退问题以及厚壁处的石墨偏析；中国发明专利ZL92105964.7公开了一种厚大断面球墨铸铁件用球墨铸铁件生产用球化剂，主要涉及大型球墨铸铁件球化剂的成分；中国发明专利ZL9112688.0公开了一种用于大型球墨铸铁件的微量元素涂料，主要涉及该种涂料的成分及使用该种涂料改善大型球墨铸铁件凝固组织的方法；中国发明专利申请公开说明书200710144925.3公开了一种厚大断面铸件的强制冷却系统，通过加强冷却控制凝固时间来控制大型球墨铸铁件的凝固组织；中国发明专利申请公开说明书200510018502.8涉及的同样是大型球墨铸铁件球化剂的成分；中国发明专利申请公开说明书200910010788.3涉及一种大型球墨铸铁件的瞬时孕育方法。
发明内容
本发明提出一种同时实现型内弥散激冷和型内孕育，从而控制大型球墨铸铁件石墨畸变的方法。
本发明提供这样一种大型球墨铸铁件石墨畸变的控制方法，它包括下列步骤：
A、用含Fe量大于95％wt，余量为C，直径为0.1～3mm的铁丝编制丝网；
B、在A步骤的铁丝网网孔及缝隙中填入含硅量大于60％wt，余量为Fe，颗粒尺寸为0.01～1mm的硅粉，放入真空炉中，在1100～1450℃温度下保温2～5小时，使硅粉烧结在铁丝网上，获得硅铁丝网；
C、将B步骤的硅铁丝网按照铸件热节部位的形状进行裁剪后，固定在热节部位的型腔中；
D、将球化孕育处理后的球墨铸铁铁液浇入铸型，控制浇铸温度为1280～1340℃，按常规冷却得大型球墨铸铁件。
所述A步骤的铁丝网为一具有正方形网孔的单层网，铁丝与铁丝间的间距为0.1～20mm。
所述B步骤的在铁丝网网孔及缝隙中填入硅粉之前，先对铁丝网进行常规表面酸洗、干燥处理，以去除表面铁锈、油污。
所述B步骤的真空炉为常规的真空烧结炉。
所述C步骤的裁剪硅铁丝网时，保持硅铁丝网干燥、无油污。
本发明具有下列优点和效果：采用上述方案，即在铸型内设置弥散分布的硅铁丝网，使铸型型腔中同时具有孕育和激冷作用，浇注后，硅铁丝网一方面吸热熔化，起到大量弥散分布内冷铁的作用的同时，促进铁液局部能量起伏和结构起伏；另外一方面，熔化的硅在铁液内部形成局部硅富集，促进铁液局部成分起伏和结构起伏。这两方面的作用使得大型球墨铸铁件内部有效形核核心大大增加，同时缩短凝固时间，从而实现大型球墨铸铁件石墨畸变控制的工艺。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明做进一步说明。
实施例1
本实施例是对直径为600mm、高度为500mm的大型球墨铸铁件进行浇铸的过程及效果。
1)、选用直径为0.1mm，含铁量为99.5％wt，余量为C的铁丝，编织成长2000mm、宽500mm、网孔尺寸3mm×3mm、铁丝间的间距为3mm的铁丝网；
2)、将1)步骤的铁丝网经常规酸洗除锈、除油污、干燥后，在其孔隙中填充颗粒尺寸为0.01mm、含硅量为99.9％wt，余量为Fe的硅粉，然后送入常规真空烧结炉中，在1100℃下烧结2小时，使硅粉烧结在铁丝表面，获得硅铁丝网；
3)、按铸件型腔要求，将2)步骤的硅铁丝网剪裁成900mm×500mm的片，卷成直径为300mm的硅铁网圆筒，然后将此圆筒固定在铸型型腔中心后，合型待用；
4)、将铁液注入型腔中，并控制浇铸温度1300℃，之后按常规冷却、凝固后，得大型球墨铸铁件；
5)、解剖4)步骤的大型球墨铸铁件进行组织分析，结果表明：与不使用本发明方法浇铸的铸件相比较，铸件中心的石墨球化率从73％提高为78％，单位面积石墨球数从25个/mm2提高到44个/mm2，抗拉强度从308.4MPa提高到341.6MPa，延伸率从2.4％提高到4.6％。
实施例2
本实施例是对热节直径500mm、厚度400mm、重量30吨的大型球墨铸铁件进行浇铸的过程及效果。
1)、选用直径为3mm，含铁量为99.5％wt，余量为C的铁丝，编织成长1000mm、宽500mm、网孔尺寸为4mm×4mm、铁丝间的间距为20mm的铁丝网；
2)、将1)步骤的铁丝网按常规经酸洗除锈、除油污、干燥后，在其孔隙中填充颗粒尺寸为1mm、含硅量为99.9％wt，余量为Fe的硅粉，然后送入常规真空烧结炉中，在1450℃下烧结5小时，使硅粉烧结在铁丝表面，获得硅铁丝网；
3)、按铸件型腔要求，将2)步骤的硅铁丝网剪裁成750mm×400mm的片，卷成直径为250mm的硅铁网圆筒，然后将此圆筒固定在热节部位的铸型型腔中心，合型待用；
4)、将铁液注入型腔中，并控制浇铸温度1280℃，之后按常规冷却、凝固后，得大型球墨铸铁件；
5)、对4)步骤的热节部位进行套料取样分析，结果表明：与不使用本发明方法的铸件相比，热节部位石墨的球化率从71％提高为77％，单位面积石墨球数从19个/平方毫米提高到33个/平方毫米，抗拉强度从294.4MPa提高到321.6MPa，延伸率从2.3％提高到3.8％。
实施例3
本实施例是对热节直径400mm、厚度200mm、重量20吨的大型球墨铸铁件进行浇铸的过程及效果。
1)、选用直径为1mm，含铁量为99.5％wt，余量为C的铁丝，编织成长2000mm、宽500mm、网孔尺寸为3mm×3mm、铁丝间的间距为10mm的铁丝网；
2)、将1)步骤的铁丝网按常规经酸洗除锈、除油污、干燥后，在其孔隙中填充颗粒尺寸为0.5mm、含硅量为99.9％wt，余量为Fe的硅粉，然后送入常规真空烧结炉中，在1300℃下烧结4小时，使硅粉烧结在铁丝表面，获得硅铁丝网；
3)、按铸件型腔要求，将2)步骤的硅铁丝网剪裁成620mm×200mm的片，卷成直径为200mm的硅铁网圆筒，然后将此圆筒固定在热节部位的铸型型腔中心，合型待用；
4)、将铁液注入型腔中，并控制浇铸温度1340℃，之后按常规冷却、凝固后，得大型球墨铸铁件；
5)、对4)步骤的热节部位进行套料取样分析，结果表明：与不使用本发明方法的铸件相比，热节部位石墨的球化率从75％提高为81％，单位面积石墨球数从23个/平方毫米提高到32个/平方毫米，抗拉强度从304.4MPa提高到326.6MPa，延伸率从3.4％提高到4.6％。
Claims (2)
1.一种大型球墨铸铁件石墨畸变的控制方法，其特征在于包括下列步骤：
A、用含Fe量大于95％wt，余量为C，直径为0.1～3mm的铁丝编制丝网；
B、在A步骤的铁丝网网孔及缝隙中填入含硅量大于60％wt，余量为Fe，颗粒尺寸为0.01～1mm的硅粉，放入真空炉中，在1100～1450℃温度下保温2～5小时，使硅粉烧结在铁丝网上，获得硅铁丝网；
C、将B步骤的硅铁丝网按照铸件热节部位的形状进行裁剪后，固定在热节部位的型腔中；
D、将球化孕育处理后的球墨铸铁铁液浇入铸型，控制浇铸温度为1280～1340℃，按常规冷却得大型球墨铸铁件。
2.如权利要求1所述的大型球墨铸铁件石墨畸变的控制方法，其特征在于所述A步骤的铁丝网为一具有正方形网孔的单层网，铁丝与铁丝间的间距为0.1～20mm。
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