CN102560231B - 一种风电铸件用铁素体球墨铸铁铁液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种风电铸件用铁素体球墨铸铁铁液及其制备方法，将3.3～3.7%C，0.8～1.2%Si，0.1～0.3%Mn，<0.05%P，<0.07%S的原铁水在1430～1450℃下按常规加入球化剂进行球化处理，在1380～1420℃下加入孕育剂进行孕育处理，然后在1320～1330℃下加入原铁水质量0.01～0.05%的Sb，即得到风电铸件用铁素体球墨铸铁铁液，其元素质量百分比组成为3.3～3.7%C，1.8～2.3%Si，0.1～0.3%Mn，<0.05%P，<0.04%S，0.04～0.07%Mg；0.02～0.05%Re，0.01～0.04%Sb，其余为Fe及微量杂质元素。本发明提供的风电铸件用铁素体球墨铸铁铁液能用于制造风电铸件，提供的制备方法对原铁水成分提出限制，且具有成本低、性能好、生产工艺简单等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁素体球墨铸铁铁液及其制备方法，尤其涉及一种风力发电铸件用铁素体球墨铸铁铁液及其制备方法，属于铸造及机械制造领域。
背景技术
风力发电是风能清洁利用最为有效的方式。高质量风电铸件是风力发电机组的可靠运行、有效利用风能的关键。风电发电机组多安装在野外，工况条件苛刻，对风电铸件的质量有极高要求。
铁素体球墨铸铁强韧性优良，是大型风力发电机组铸件首选的材料。但大型风电铸件通常壁厚超过100mm，重量达到数吨乃至于数十吨。这类特大型球墨铸铁件在凝固过程中石墨球容易发生畸变，需要严格控制成分及工艺措施才能获得合格铸件；而合格的球墨铸铁铁液是获得合格大型球墨铸铁件的关键。
为保证风电铸件的性能和可靠性，国内外通常通过强化冷却手段、使用重稀土球化剂、在铁液中加入一定量的合金元素Ni等，以防止石墨畸变、提高冲击韧性。但强化冷却导致铸造工艺复杂、重稀土球化剂虽然能够提高石墨抗畸变能力，但是成本较高且获得的石墨球圆整度不高，Ni等合金元素成本高昂。此外，原铁水的成分直接影响铁素体球墨铸铁的性能，必须进行严格限定。
中国发明申请（200710022742.4）和中国发明申请（200710022743.9）提出了无Ni风电机组部件的生产方法，涉及一种无Ni的球墨铸铁。但是没有对原铁水成分提出限制。中国发明专利（201010250274.8）提出风电轮毂用低温球墨铸铁件的制备方法中，涉及的铁素体球墨铸铁，则使用重稀土球化剂，也未对原铁水成分提出限制。
发明内容
为获得性能优良的风电铸件等大型球墨铸铁件，本发明提出一种严格限制原铁水成分、使用轻稀土球化剂和微量Sb处理的高性能风电铸件用铁素体球墨铸铁铁液及其制备方法，通过下列技术方案实现。
本发明提供的是这样一种风电铸件用铁素体球墨铸铁铁液，该铁素体球墨铸铁铁液的元素质量百分比组成为：3.3～3.7%C，1.8～2.3%Si，0.1～0.3%Mn，<0.05%P，<0.04%S，0.04～0.07%Mg；0.02～0.05%Re，0.01～0.04%Sb，其余为Fe及不可避免微量杂质元素。
本发明的另一个目的是提供一种风电铸件用铁素体球墨铸铁铁液的制备方法，经过下列各步骤：
将3.3～3.7%C，0.8～1.2%Si，0.1～0.3%Mn，<0.05%P，<0.07%S的原铁水预热到1420～1450℃，再在1430～1450℃下按常规加入球化剂（如加入所得铁液质量1.5～2.0%的球化剂）进行球化处理，在1380～1420℃下加入孕育剂（如加入所得铁液质量0.6～0.8%的孕育剂）进行孕育处理，然后在1320～1330℃下加入原铁水质量0.01～0.05%的Sb，即得到风电铸件用铁素体球墨铸铁铁液，其元素质量百分比组成为3.3～3.7%C，1.8～2.3%Si，0.1～0.3%Mn，<0.05%P，<0.04%S，0.04～0.07%Mg；0.02～0.05%Re，0.01～0.04%Sb，其余为Fe及不可避免微量杂质元素。
所得铁液静置到1280～1320℃后浇入铸型，待缓慢冷却后，即能获得性能优良的风电铸件等大型球墨铸铁件。
所述球化剂为轻稀土硅镁合金，其元素质量百分比组成为：4.0～6.5%Re，6.5～8.5%Mg，35～45%Si，其余为Fe及不可避免微量杂质。
所述孕育剂为硅铁合金，其元素质量百分比组成为：65～75%Si，其余为Fe及不可避免微量杂质。
所述加入的Sb为工业纯，其元素质量百分比组成为：99.9%Sb，其余为不可避免微量杂质。
本发明的效果和优点：本发明提供的风电铸件用铁素体球墨铸铁铁液能用于制造风电铸件，提供的制备方法对原铁水成分提出限制，且具有成本低、性能好、生产工艺简单等特点。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步的描述，但本发明要求保护的范围不局限于这些实施例。
实施例1
将3.7%C，0.9%Si，0.3%Mn，0.04%P，0.06%S的原铁水预热到1440℃，再在1430℃下按常规加入轻稀土球化剂（元素质量百分比组成为：5.5%Re，8.5%Mg，40%Si，其余为Fe及不可避免微量杂质）进行球化处理，在1400℃下加入硅铁合金孕育剂（元素质量百分比组成为：70%Si，其余为Fe及不可避免微量杂质）进行孕育处理，然后在1320℃下加入原铁水质量0.01%的工业纯Sb（元素质量百分比组成为：99.9%Sb，其余为不可避免微量杂质），即得到风电铸件用铁素体球墨铸铁铁液，其元素质量百分比组成为3.6%C，1.8%Si，0.3%Mn，0.04%P，0.03%S，0.05%Mg；0.02%Re，0.01%Sb，其余为Fe及不可避免微量杂质元素。
所得铁液静置到1320℃后浇入铸型，待缓慢冷却后，即能获得性能优良的风电铸件等大型球墨铸铁件。对铸件进行本体组织性能分析，结果表明，球化等级为2级，石墨球大小5级，室温抗拉强度410MPa，室温冲击韧性平均值38J，最低值26J，-20℃冲击韧性平均值13J，最低值10J；符合风电铸件的要求。
实施例2
将3.4%C，1.1%Si，0.2%Mn，<0.04%P，<0.07%S的原铁水预热到1430℃，再在1430℃下按常规加入原铁水质量1.5%的轻稀土球化剂（元素质量百分比组成为：5.0%Re，8.2%Mg，42%Si，其余为Fe及不可避免微量杂质）进行球化处理，在1380℃下加入所得铁液质量0.8%的硅铁合金孕育剂（元素质量百分比组成为：72%Si，其余为Fe及不可避免微量杂质）进行孕育处理，然后在1325℃下加入所得铁液质量0.02%的工业纯Sb（元素质量百分比组成为：99.9%Sb，其余为不可避免微量杂质），即得到风电铸件用铁素体球墨铸铁铁液，其元素质量百分比组成为3.3%C，2.0%Si，0.2%Mn，0.04%P，0.03%S，0.06%Mg；0.03%Re，0.02%Sb，其余为Fe及不可避免微量杂质元素。
所得铁液静置到1300℃后浇入铸型，待缓慢冷却后，即能获得性能优良的风电铸件等大型球墨铸铁件。对铸件进行本体组织性能分析，结果表明，球化等级为2级，石墨球大小5级，室温抗拉强度400MPa，室温冲击韧性平均值35J，最低值24J，-20℃冲击韧性平均值14J，最低值11J；符合风电铸件的要求。
实施例3
将3.3%C，0.8%Si，0.1%Mn，<0.04%P，<0.05%S的原铁水预热到1420℃，再在1440℃下按常规加入原铁水质量2.0%的轻稀土球化剂（元素质量百分比组成为：4.0%Re，6.5%Mg，35%Si，其余为Fe及不可避免微量杂质）进行球化处理，在1420℃下加入所得铁液质量0.7%的硅铁合金孕育剂（元素质量百分比组成为：65%Si，其余为Fe及不可避免微量杂质）进行孕育处理，然后在1330℃下加入所得铁液质量0.05%的工业纯Sb（元素质量百分比组成为：99.9%Sb，其余为不可避免微量杂质），即得到风电铸件用铁素体球墨铸铁铁液，其元素质量百分比组成为3.3%C，2.3%Si，0.1%Mn，0.04%P，0.03%S，0.04%Mg；0.05%Re，0.04%Sb，其余为Fe及不可避免微量杂质元素。
所得铁液静置到1280℃后浇入铸型，待缓慢冷却后，即能获得性能优良的风电铸件等大型球墨铸铁件。对铸件进行本体组织性能分析，结果表明，球化等级为2级，石墨球大小5级，室温抗拉强度420MPa，室温冲击韧性平均值36J，最低值25J，-20℃冲击韧性平均值14J，最低值11J；符合风电铸件的要求。
实施例4
将3.7%C，1.2%Si，0.1%Mn，0.04%P，0.06%S的原铁水预热到1450℃，再在1450℃下按常规加入原铁水质量1.8%的轻稀土球化剂（元素质量百分比组成为：6.5%Re，7.5%Mg，45%Si，其余为Fe及不可避免微量杂质）进行球化处理，在1420℃下加入所得铁液质量0.6%的硅铁合金孕育剂（元素质量百分比组成为：75%Si，其余为Fe及不可避免微量杂质）进行孕育处理，然后在1330℃下加入所得铁液质量0.03%的工业纯Sb（元素质量百分比组成为：99.9%Sb，其余为不可避免微量杂质），即得到风电铸件用铁素体球墨铸铁铁液，其元素质量百分比组成为3.7%C，2.0%Si，0.1%Mn，0.04%P，0.03%S，0.07%Mg；0.03%Re，0.03%Sb，其余为Fe及不可避免微量杂质元素。
所得铁液静置到1320℃后浇入铸型，待缓慢冷却后，即能获得性能优良的风电铸件等大型球墨铸铁件。对铸件进行本体组织性能分析，结果表明，球化等级为2级，石墨球大小5级，室温抗拉强度400MPa，室温冲击韧性平均值35J，最低值26J，-20℃冲击韧性平均值14J，最低值11J；符合风电铸件的要求。
Claims (5)
1.一种风电铸件用铁素体球墨铸铁铁液，其特征在于：该铁素体球墨铸铁铁液的元素质量百分比组成为：3.3～3.7%C，1.8～2.3%Si，0.1～0.3%Mn，<0.05%P，<0.04%S，0.04～0.07%Mg；0.02～0.05%Re，0.01～0.04%Sb，其余为Fe及微量杂质元素。
2.一种风电铸件用铁素体球墨铸铁铁液的制备方法，其特征在于经过下列各步骤：
将3.3～3.7%C，0.8～1.2%Si，0.1～0.3%Mn，<0.05%P，<0.07%S的原铁水预热到1420～1450℃，再在1430～1450℃下按常规加入球化剂进行球化处理，在1380～1420℃下加入孕育剂进行孕育处理，然后在1320～1330℃下加入原铁水质量0.01～0.05%的Sb，即得到风电铸件用铁素体球墨铸铁铁液，其元素质量百分比组成为3.3～3.7%C，1.8～2.3%Si，0.1～0.3%Mn，<0.05%P，<0.04%S，0.04～0.07%Mg；0.02～0.05%Re，0.01～0.04%Sb，其余为Fe及微量杂质元素。
3.根据权利要求2所述的风电铸件用铁素体球墨铸铁铁液的制备方法，其特征在于：所述球化剂为轻稀土硅镁合金，其元素质量百分比组成为：4.0～6.5%Re，6.5～8.5%Mg，35～45%Si，其余为Fe及微量杂质。
4.根据权利要求2所述的风电铸件用铁素体球墨铸铁铁液的制备方法，其特征在于：所述孕育剂为硅铁合金，其元素质量百分比组成为：65～75%Si，其余为Fe及微量杂质。
5.根据权利要求2所述的风电铸件用铁素体球墨铸铁铁液的制备方法，其特征在于：所述加入的Sb为工业纯，其元素质量百分比组成为：99.9%Sb，其余为微量杂质。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140402 Termination date: 20151223 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |