CN102019351B - 一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种球墨铸铁件的生产方法，尤其是涉及一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法，其特征是：它包括如下步骤：凝固模拟、造型、制芯、合箱、浇注、熔化、球化孕育处理、微合金化处理落砂和清理；本发明提供一种能显著缩短生产周期、降低生产成本、促进更多珠光体的生成、从而满足了铸件高强度性能的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种球墨铸铁件的生产方法，尤其是涉及一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法。
背景技术
壁厚大于300mm，重量大于5T的高强度厚大匀壁球墨铸铁件，其抗拉强度要求大于等于550MPa，珠光体大于等于90%。目前国内外采用的生产方法有两种，一种是通过增加合金加入量促进珠光体生成在铸态获得高强度，另一种方法微合金化，但增加大于900°C的正火工艺，前一种方法成本高，后一种方法周期长、成本也随之增加。目前还没有一种成本低、生产周期短的高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种能显著缩短生产周期、降低生产成本、促进更多珠光体的生成、从而满足了铸件高强度性能的要求的一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法。
本发明通过如下方法实现：
一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法，其特征是：它包括如下步骤：
a. 凝固模拟：将二维图纸转化为三维图在仿真软件里进行充型及凝固模拟，得到充型过程铁水的流动状况即是否有紊流，冲砂等情况及充型完凝固过程的温度变化、缩松缺陷出现的地方，同时通过仿真模拟观察金属液凝固过程中相变过程，确认基体转变成珠光体的温度，从而确认落砂温度和落砂后冷却强度；
b. 造型、制芯：采用呋喃树脂砂造型制芯，按照铸造工艺要求在铸型内对应铸件厚大断面处放置激冷冷铁，铸件顶部放置补缩冒口；
c. 合箱：将型芯进行组合好待浇注；
d. 浇注、熔化：炉料的熔化温度控制在1440°C－1480°C，并要保证铁水中的渣子要清除干净；
e. 球化孕育处理: 在浇包内事先埋好0.9～1.2%熔化铁水重量的球化剂和0.4～0.7%熔化铁水重量的孕育剂，铁水过热后迅速降温到1440～1480°C的出铁温度，将铁水从熔炉倒入到浇包内，铁水与球化剂孕育剂发生反应；
f. 微合金化处理：在铸型顶部的浇口盆内放入粒度为1～3mm、占熔化铁水重量百分含量为0.4～0.8%的Cu，0.04～0.06%的Sn，将上述1310～1350°C的铁水在浇入型腔之前先浇入浇口盆内静置30秒后拔掉堵塞，保证合金与铁水充分均匀反应；
g. 落砂：浇注完成后，在型芯内冷却，铸件平均温度降到700～750°C时进行落砂，使铸件完全暴露在空气中以正常空冷方式进行冷却；
h.清理：将铸件从砂子里提出来放置在地面上，铸件下面放好支垫，保证铸件各个面都露在空气中空冷，待铸件完全冷却后转运到清理工序进行清理，铸造过程完成；
所述球化剂为稀土镁球化剂，含3～10%Mg，所述孕育剂为普通硅铁孕育剂。
本发明有如下效果：
1）生产方法独特：本发明提供的生产方法首先采用凝固模拟，将二维图纸转化为三维图在仿真软件里进行充型及凝固模拟，从而可以得到充型过程铁水的流动状况及充型完凝固过程的温度变化、缩松缺陷出现的地方，针对模拟结果对铸造工艺进行优化，从而降低产品研发周期，本发明通过凝固模拟，除了预测缺陷外还通过对温度场变化的分析，确定铸件在凝固过程中，平均温度达到700~750°C时需要的时间，其次依次为造型、制芯。呋喃树脂砂造型制芯，按照铸造工艺要求在铸型内对应铸件厚大断面处放置激冷冷铁，铸件顶部放置补缩冒口； 合箱：将型芯进行组合好待浇注；浇注、熔化：炉料的熔化温度控制在1440°C－1480°C以下，并要保证铁水中的渣子要清除干净；球化孕育处理: 铁水过热后迅速降温到1440～1480°C的出铁温度，在浇包内事先埋好0.9～1.2%熔化铁水重量的稀土镁球化剂和0.4~0.7%熔化铁水重量的的硅铁孕育剂，将铁水从熔炉倒入到浇包内，铁水与球化剂孕育剂发生反应；微合金化处理：在铸型顶部的浇口盆内放入重量百分含量为0.4～0.8%的Cu，0.04～0.06%的Sn，合金的粒度1～3mm,将1310～1350°C的铁水在浇入型腔之前先浇入浇口盆内静置30秒后拔掉堵塞，保证合金与铁水充分均匀反应；落砂：浇注完成后，在型芯内冷却，铸件平均温度降到700～750°C时进行落砂。使铸件完全暴露在空气中以正常空冷方式进行冷却；清理：将铸件从砂子里提出来放置在地面上，铸件下面放好支垫，保证铸件各个面都露在空气中空冷，待铸件完全冷却后转运到清理工序进行清理，铸造过程完成。
2）铸件强度高；本发明通过改进熔炼工艺，采用微合金化，采用比目前传统工艺少1/3的合金加入量，同时采用仿真凝固模拟软件模拟铸件在浇注后型内冷却过程和应力情况，确定最佳落砂温度和时间，在浇注后提前落砂使铸件在700~750°C裸露在空气中从而加快冷却速度，促进更多珠光体的生成，从而满足了铸件高强度性能的要求。
3）节约成本、缩短了生产周期：本发明实施之前，在铸态获得满足需要的机械性能合金加入量是Cu:1.0～1.4%，Sn:0. 1～0.14，而且波动比较大，且有20%的不合格率，本发明实施以后，合金加入量Cu:0.4～0.8%，Sn:0.04～0.08，按生产一个1吨的铸件计算，可节省Cu6Kg，Sn0.6Kg，折合成目前市场价约432元人民币，如果一年按600吨计算，可节约成本259200元人民币。另外这种工艺铸件需要在砂型内冷却至少72小时，而采用该发明的工艺，在箱内只需要20～24小时，生产周期缩短了约60%。
4）本发明实施之前，采用低合金+正火工艺，除了箱内冷却的时间外，正火工艺还还需要至少38小时的周期，生产周期太长，烧炉需要耗费天然气，造成能源消耗，生产成本也随之上升。而采用该发明的工艺，在箱内只需要20～24小时，生产周期缩短了约80%。
具体实施方式
一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法，其特征是：它包括如下步骤：
a. 凝固模拟：将二维图纸转化为三维图在仿真软件里进行充型及凝固模拟，得到充型过程铁水的流动状况，是否有紊流，冲砂等情况及充型完凝固过程的温度变化、缩松缺陷出现的地方；同时通过仿真模拟观察金属液凝固过程中相变过程，确认基体转变成珠光体的温度，从而确认落砂温度和落砂后冷却强度；
b. 造型、制芯：采用呋喃树脂砂造型制芯，按照铸造工艺要求在铸型内对应铸件厚大断面处放置激冷冷铁，铸件顶部放置补缩冒口；
c. 合箱：将型芯进行组合好待浇注；
d. 浇注、熔化：炉料的熔化温度控制在1440°C－1480°C，并要保证铁水中的渣子要清除干净；
e. 球化孕育处理: 在浇包内事先埋好0.9～1.2%熔化铁水重量的球化剂和0.4～0.7%熔化铁水重量的孕育剂，铁水过热后迅速降温到1440～1480°C的出铁温度，将铁水从熔炉倒入到浇包内，铁水与球化剂孕育剂发生反应；
f. 微合金化处理：在铸型顶部的浇口盆内放入粒度为1～3mm、占熔化铁水重量百分含量为0.4～0.8%的Cu，0.04～0.06%的Sn，将上述1310～1350°C的铁水在浇入型腔之前先浇入浇口盆内静置30秒后拔掉堵塞，保证合金与铁水充分均匀反应；
g. 落砂：浇注完成后，在型芯内冷却，铸件平均温度降到700～750°C时进行落砂，使铸件完全暴露在空气中以正常空冷方式进行冷却；
h.清理：将铸件从砂子里提出来放置在地面上，铸件下面放好支垫，保证铸件各个面都露在空气中空冷，待铸件完全冷却后转运到清理工序进行清理，铸造过程完成。
上述球化剂为稀土镁球化剂，含3～10%Mg，所述孕育剂为普通硅铁孕育剂。
Claims (2)
1.一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法，其特征是：它包括如下步骤：
a. 凝固模拟：将二维图纸转化为三维图在仿真软件里进行充型及凝固模拟，得到充型过程铁水的流动状况即是否有紊流，冲砂情况及充型完凝固过程的温度变化、缩松缺陷出现的地方，同时通过仿真模拟观察金属液凝固过程中相变过程，确认基体转变成珠光体的温度，从而确认落砂温度和落砂后冷却强度；
b. 造型、制芯：采用呋喃树脂砂造型制芯，按照铸造工艺要求在铸型内对应铸件厚大断面处放置激冷冷铁，铸件顶部放置补缩冒口；
c. 合箱：将型芯进行组合好待浇注；
d. 浇注、熔化：炉料的熔化温度控制在1440°C－1480°C，并要保证铁水中的渣子要清除干净；
e. 球化孕育处理: 在浇包内事先埋好0.9～1.2%熔化铁水重量的球化剂和0.4～0.7%熔化铁水重量的孕育剂，铁水过热后迅速降温到1440～1480°C的出铁温度，将铁水从熔炉倒入到浇包内，铁水与球化剂孕育剂发生反应；
f. 微合金化处理：在铸型顶部的浇口盆内放入粒度为1～3mm、占熔化铁水重量百分含量为0.4～0.8%的Cu，0.04～0.06%的Sn，将上述浇包内的铁水在1310～1350°C时浇入型腔之前先浇入浇口盆内静置30秒后拔掉堵塞，保证合金与铁水充分均匀反应；
g. 落砂：浇注完成后，在型芯内冷却，铸件平均温度降到700～750°C时进行落砂，使铸件完全暴露在空气中以正常空冷方式进行冷却；
h.清理：将铸件从砂子里提出来放置在地面上，铸件下面放好支垫，保证铸件各个面都露在空气中空冷，待铸件完全冷却后转运到清理工序进行清理，铸造过程完成。
2.如权利要求1所述的一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法，其特征是：所述球化剂为稀土镁球化剂，含3～10%Mg，所述孕育剂为普通硅铁孕育剂。
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