CN105063467A - 一种大断面硅固溶强化铁素体球墨铸铁心部石墨形态的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铸铁技术领域，具体涉及保证大断面硅固溶强化铁素体球墨铸铁心部石墨形态和性能的工艺方法。本发明的技术方案是提供大断面硅固溶强化铁素体球墨铸铁件心部石墨形态的保证方法。通过原材料选择，铁水成分控制，球化剂、覆盖剂及其处理工艺的优化，孕育剂及其处理工艺的确定，微量合金元素加入量及加入方法的确定，使壁厚大于300mm的铸块心部解剖及壁厚大于60mm的大型铸件本体套料，在保证材料相关性能要求的前提下：其心部材料不出现碎块状石墨，石墨球圆整，球化率≥80％，基体组织中铁素体含量＞95％、珠光体含量＜5％。
Description
技术领域
本发明属于铸铁技术领域，具体涉及保证大断面硅固溶强化铁素体球墨铸铁心部石墨形态和性能的工艺方法。
背景技术
目前国家标准《GBT1348-2009球墨铸铁件》中对于以附铸试块检测性能的QT500，分别有QT500-7A和QT500-10A两个牌号，前者为铁素体-珠光体混合基球墨铸铁，后者为一种新型球墨铸铁：硅固溶强化铁素体球墨铸铁。两种材料的性能指标如表1所示，在强度达到500Mpa的条件下，延伸率最大为10％。
表1GBT1348-2009中QT500-7A和QT500-10A的性能指标
2012年3月，德国和欧洲的球墨铸铁标准DINEN1563在修改时，将固溶强化铁素体球墨铸铁作为区别于普通铁素体-珠光体球墨铸铁的一类球墨铸铁，增加了三个牌号：EN-GJS-450-18，EN-GJS-500-14，EN-GJS-600-10。自此国内对固溶强化铁素体球墨铸铁的研究明显增多，但至今相关国家标准中没有再增加此类球墨铸铁。
硅固溶强化铁素体球墨铸铁，较常规球墨铸铁件其硅含量明显高出很多，靠硅的固溶强化作用，在基体全部是铁素体组织的情况下，达到高的强度和高的延伸率。与普通的铁素体-珠光体混合基体的球墨铸铁不同，其在保持较高的延伸率的条件下，抗拉强度和屈服强度大大提升，并且其基体的组织和硬度均匀，材料的均匀性、加工性能都有明显优势。
对于大断面球墨铸铁，由于其冷却速度慢，石墨球长大的时间长，所以材料心部的石墨形态难以控制，经常出现碎块状等畸形石墨，则心部材料的性能急剧恶化。硅含量提高会明显促进大断面心部石墨的畸变，对于大断面硅固溶强化铁素体球铁，其超高的硅含量，心部石墨形态的控制更加困难，所以心部石墨形态的控制是保证该材料组织和性能的关键。
现有技术中，对于小件(如壁厚小于60mm)，由于散热条件好、凝固速度快，石墨长大的时间相对较短，石墨畸变的倾向就小，其心部材料的组织相对容易控制，性能较好。DINEN1563-2012中三个牌号：EN-GJS-450-18，EN-GJS-500-14，EN-GJS-600-10，对壁厚小于60mm的铸件的性能有明确要求，但对于壁厚超过60mm的铸件，其组织和性能难以控制，标准中均未作明确规定，要求生产厂家提供指导数据。
中国发明专利201310731458.X，发明名称为“一种铸态铁素体基球墨铸铁QT600-10的生产方法”，中国发明专利201410374923.3，发明名称“高强度高韧性球墨铸铁600-10及其生产工艺”，这两种方法生产的球墨铸铁，均未提到该大断面铸件心部石墨形态及性能的保证方法。
中国发明专利201310368533.0，发明名称为“一种全铁素体球墨铸铁及其生产方法”，该方法生产的球墨铸铁的壁厚未提及，未提及解决大断面铸件心部石墨形态及性能的保证方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大断面(壁厚大于60mm)高强度高韧性硅固溶强化铁素体球墨铸铁件(EN-GJS-450-18，EN-GJS-500-14，EN-GJS-600-10)心部石墨形态的保证方法，获得表面与心部材料组织、性能相近的优质铸件。
本发明的技术方案是提供大断面硅固溶强化铁素体球墨铸铁件心部石墨形态的保证方法。通过原材料选择，铁水成分控制，球化剂、覆盖剂及其处理工艺的优化，孕育剂及其处理工艺的确定，微量合金元素加入量及加入方法的确定，使壁厚大于300mm的铸块心部解剖及壁厚大于60mm的大型铸件本体套料，在保证材料相关性能要求的前提下：其心部材料不出现碎块状石墨，石墨球圆整，球化率≥80％，基体组织中铁素体含量＞95％、珠光体含量＜5％。
本发明提供了一种大断面硅固溶强化铁素体球墨铸铁心部石墨形态的控制方法，该控制方法也是一种大断面(壁厚大于60mm)高强度高韧性硅固溶强化铁素体球墨铸铁件(EN-GJS-450-18，EN-GJS-500-14，EN-GJS-600-10)的制备工艺，且该制备工艺确保了大断面铸铁件心部的石墨形态。
该球墨铸铁件是以生铁为主要原材料，球墨铸铁材料的元素组成：C:3.0～3.7wt％，Si:2.8～4.0wt％，Mn≤0.3wt％，P≤0.04wt％，S:0.01～0.03wt％，Sb：0.001～0.006wt％，Mg:0.03～0.06wt％，Re≤0.001wt％其余为Fe和制备过程中带入的杂质；
其中型号EN-GJS-450-18球墨铸铁材料的元素组成：C:3.4～3.7wt％，Si:2.8～3.3wt％，Mn≤0.3wt％，P≤0.04wt％，S:0.01～0.03wt％，Sb：0.001～0.006wt％，Mg:0.03～0.06wt％，Re≤0.001wt％其余为Fe和制备过程中带入的杂质；
其中型号EN-GJS-500-14球墨铸铁材料的元素组成：C:3.2～3.5wt％，Si:2.9～3.5wt％，Mn≤0.3wt％，P≤0.04wt％，S:0.01～0.03wt％，Sb：0.001～0.006wt％，Mg:0.03～0.06wt％，Re≤0.001wt％其余为Fe和制备过程中带入的杂质；
其中型号EN-GJS-600-10球墨铸铁材料的元素组成：C:3.0～3.4wt％，Si:3.1～4.0wt％，，Mn≤0.3wt％，P≤0.04wt％，S:0.01～0.03wt％，Sb：0.001～0.006wt％，Mg:0.03～0.06wt％，Re≤0.001wt％其余为Fe和制备过程中带入的杂质；
所述的大断面硅固溶强化铁素体球墨铸铁心部石墨形态的控制方法包括以下步骤：
A)材料选择：生铁：40-60wt％，废钢：10-30wt％，回炉料：20-40wt％，生铁选择高纯生铁(Mn≤0.15wt％，P≤0.035wt％，S:≤0.03wt％，有害合金元素总和≤0.08wt％)，废钢选择低碳钢(C≤0.03wt％，Mn≤0.15wt％，P≤0.03wt％，S:≤0.03wt％)；球化剂选择无稀土镁硅铁合金球化剂，覆盖剂选择一种低硅高铁含Ba硅铁覆盖剂(其成分配方：Si：30-40wt％，Ba：1.5-4.0wt％，其余为铁)，孕育剂选择硅钙钡孕育剂和含稀土随流孕育剂。
B)熔炼：生铁、废钢、回炉料一起熔化，控制铁水出炉温度为1420～1480℃
C)球化处理：在步骤B中得到的铁水中加入球化剂，选择无稀土镁硅铁合金球化剂，其中球化剂的成分配方是：Mg5-7wt％，Si40-50wt％，Re≤0.01wt％，其余为铁；球化剂的加入量为步骤B所得铁水总量的1.0～1.5wt％；球化处理温度：1420～1480℃，在球化剂上加入覆盖剂，覆盖剂的成分配方：Si30-40wt％，Ba1.5-4.0wt％，其余为铁，覆盖剂的加入量为步骤B所得铁水总量的0.3～0.8wt％；
D)孕育：孕育包括一次孕育和随流孕育，一次孕育时加入孕育剂Ⅰ，加入量为步骤B所得铁水总量的0.3-1.0wt％，球化反应开始时加入；随流孕育为在浇注时加入孕育剂Ⅱ，加入量为步骤B所得铁水总量的0.1-0.3％；
孕育剂Ⅰ为硅钙钡孕育剂，成分配方是：Si70-80wt％，Ca1.5-2.5wt％，Ba8-12％，其余为铁；孕育剂Ⅱ为含稀土随流孕育剂在浇注过程中加入的随流孕育剂，孕育剂成分配方是：Si65-75wt％，Ce1.0-1.8wt％，Ca0.8-1.5wt％，其余为铁；在浇注时随铁水流加入。
E)微量合金元素的加入：微量合金元素为Sb，加入量为步骤B所得铁水总量的0.001～0.006wt％。加入方法是通过与随流孕育剂混合均匀后，在浇注时随流加入，能明显减少常见的大断面球墨铸铁中微量合金元素的偏析问题，获得良好的性能。
F)造型：采用呋喃树脂砂工艺铸造，并保证充足的吃砂量和型砂强度；
G)浇注：控制浇注温度在1330～1380℃，保证浇注速度平稳；
H)冷却：确保铸件在型内缓慢冷却，开箱温度控制在≤400℃，开箱后空冷，得到大断面(壁厚大于60mm)高强度高韧性硅固溶强化铁素体球墨铸铁。
其中回炉料是指铁素体球墨铸铁回炉料。
其中步骤F中所述的树脂砂工艺的具体步骤为：(1)将硅砂与呋喃树脂、固化剂按照一定比例混合均匀。(2)将混好的砂放至套在模具上的砂箱或芯盒中，紧实好后等待呋喃树脂砂自动硬化。(3)将硬化后的呋喃树脂砂型起出来，进行装配合箱，等待浇注。
本发明具有以下有益效果；
通过对本发明方法制备得到的产品测试，在保证材料相关性能要求的前提下，对壁厚大于300mm的铸块心部进行解剖及对壁厚大于60mm的大型铸件进行心部套样，测试结果：石墨球圆整，球化率≥80％，基体组织中铁素体含量＞95％、珠光体含量＜5％，心部材料的性能较表层下降不超过5％。该材料针对国外客户的特殊要求进行开发，在国内无相关研究和报道。
附图说明
图1阶梯铸块模具图；三个阶梯分别是：300mm×300mm×300mm、200mm×200mm×200mm、150mm×150mm×150mm，3个阶梯在一个水平面上，且该平面中心在一条直线上。
图2A为采用本发明生产的阶梯铸块，心部取样未腐蚀检测球化率的金相照片(球化率：96％)，B为采用本发明生产的阶梯铸块，心部取样腐蚀后检测基体组织的金相照片(铁素体＞95％，珠光体＜5％)；
图3A为采用传统球墨铸铁工艺生产的阶梯铸块，心部取样未腐蚀检测球化率的金相照片(存在大量碎块状石墨，球化率极低无法评价)，B为采用传统球墨铸铁工艺生产的阶梯铸块，心部取样腐蚀后检测基体组织的金相照片(铁素体＞95％，珠光体＜5％)。
具体实施方式
下面结合本发明的实施实例对本发明的实施作详细说明，以下实施实例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：以EN-GJS-450-18的材料制备300mm×300mm×300mm+200mm×200mm×200mm+150mm×150mm×150mm的阶梯铸块，该阶梯铸块的结构、尺寸见图1。
控制元素组成为：C:3.4～3.7wt％，Si:2.8～3.3wt％，Mn≤0.3wt％，P≤0.04wt％，S:0.01～0.03wt％，Sb：0.001～0.006wt％，Mg:0.03～0.06wt％，Re≤0.001wt％其余为Fe和制备过程中带入的杂质。
按照该发明的方法步骤如下：
A)材料选择和配料：生铁：60wt％，废钢：20wt％，回炉料：20wt％，生铁选择高纯生铁(Mn≤0.15wt％，P≤0.035wt％，S:≤0.03wt％，有害合金元素总和≤0.08wt％)，废钢选择低碳钢(C≤0.03wt％，Mn≤0.15wt％，P≤0.03wt％，S:≤0.03wt％)；球化剂选择无稀土镁硅铁合金球化剂，覆盖剂选择一种低硅高铁含Ba硅铁覆盖剂(其成分配方：Si：30-40wt％，Ba：1.5-4.0wt％，其余为铁)，孕育剂选择硅钙钡孕育剂和含稀土随流孕育剂。
B)熔炼：生铁、废钢、回炉料一起熔化，控制铁水出炉温度为1430～1480℃
C)球化处理：选择无稀土镁硅铁合金球化剂，其中球化剂的成分配方是：Mg5-7wt％，Si40-50wt％，Re≤0.01wt％，其余为铁；球化剂的加入量为步骤B所得铁水总量的1.15wt％；控制球化处理温度：1430～1480℃，在球化剂上加入覆盖剂，覆盖剂的成分配方：Si30-40wt％，Ba1.5-4.0wt％，其余为铁，覆盖剂的加入量为步骤B所得铁水总量的0.6wt％；
D)孕育和微量合金化：球化反应开始后加入硅钙钡孕育剂，成分配方是：Si70-80wt％，Ca1.5-2.5wt％，Ba8-12％，其余为铁，加入量为0.5wt％；球化处理后，在1350℃将所述铁液浇铸到铸型中，并在浇注过程中加入混合均匀的随流孕育剂和微量合金化元素Sb，Sb加入量为总铁水量的0.003wt％，随流孕育剂加入量为总铁水量的0.15wt％，成分配方是：Si65-75wt％，Ce1.0-1.8wt％，Ca0.8-1.5wt％，其余为铁。
E)造型：采用呋喃树脂砂工艺铸造，并保证充足的吃砂量和型砂强度；
F)浇注：控制浇注温度在1340～1380℃℃，保证浇注速度平稳；
G)冷却：确保铸件在型内缓慢冷却，开箱温度控制在≤400℃，开箱后空冷，得到大断面(壁厚大于60mm)高强度高韧性硅固溶强化铁素体球墨铸铁。
生产表明，采用本实施例方法制备得到的阶梯铸块，符合EN-GJS-450-18材料的相关性能要求；对该铸块最厚位置心部进行解剖，心部材料的球化率：85％(见图2-A)，基体组织中铁素体含量＞95％，珠光体含量＜5％(见图2-B)。
而在采用此方法之前，传统球墨铸铁工艺生产的阶梯铸块，心部材料的石墨形态很差，存在大量碎块状石墨,见图3-A，虽然基体组织也是铁素体基体(其中铁素体含量＞95％，珠光体含量＜5％，见图3-B)，但材料性能明显恶化。
实施例2：以EN-GJS-600-10的材料制备400mm×400mm×400mm的方形铸块。
按照该发明的方法，球墨铸铁材料的元素组成：
C:3.0～3.4wt％，Si:3.1～4.0wt％，，Mn≤0.3wt％，P≤0.04wt％，S:0.01～0.03wt％，Sb：0.001～0.006wt％，Mg:0.03～0.06wt％，Re≤0.001wt％其余为Fe和制备过程中带入的杂质；
上述配方的球墨铸铁材料，首先熔炼，控制铁水出炉温度为1420～1460℃进行球化处理，球化剂的配方是Mg5-7wt％，Si40-50wt％，Re≤0.01wt％，其余为铁，球化剂的加入量1.2wt％，在球化剂上加入覆盖剂，覆盖剂为一种低硅高铁含Ba硅铁覆盖剂。其余同实施例1。
生产表明，采用本实施例方法制备得到的400mm×400mm×400mm的方形铸块，其性能符合EN-GJS-600-10材料的相关要求；对该铸块心部进行解剖，心部材料的球化率：84％，铁素体含量＞95％，珠光体含量＜5％。
实施例3以EN-GJS-500-14的材料制备400mm×400mm×400mm的方形铸块
大断面(壁厚大于60mm)高强度高韧性硅固溶强化铁素体球墨铸铁EN-GJS-450-18风电铸件的心部石墨形态的的控制。选用2.5MW风电轴承盖板铸件进行试制，该轴承盖板单重0.8吨，主要壁厚100-220mm，按照下述步骤进行：
控制元素组成：C:3.2～3.5wt％，Si:2.9～3.5wt％，Mn≤0.3wt％，P≤0.04wt％，S:0.01～0.03wt％，Sb：0.001～0.006wt％，Mg:0.03～0.06wt％，Re≤0.001wt％其余为Fe和制备过程中带入的杂质。
选择生铁：60wt％，废钢：20wt％，回炉料：20wt％；首先熔炼，生铁、废钢、回炉料一起熔化，控制铁水出炉温度为1420～1460℃。进行球化处理，球化剂的配方是Mg5.5wt％，Si42wt％，Re≤0.01wt％，其余为铁，球化剂的加入量为铁水总量1.2wt％，在球化剂上加入覆盖剂，覆盖剂为一种低硅高铁含Ba硅铁覆盖剂，覆盖剂加入量为铁水总量的0.5wt％。
球化反应开始后加入硅钙钡孕育剂，成分配方是：Si73wt％，Ca2.0wt％，Ba12％，其余为铁，加入量为铁水总量的0.5wt％；球化处理后，在1330℃至1380℃之间将所述铁液浇铸到铸型中，并在浇注过程中加入混合均匀的随流孕育剂和微量合金化元素Sb，Sb加入量为铁水总量的0.002wt％，随流孕育剂成分配方是：Si65-75wt％，Ce1.0-1.8wt％，Ca0.8-1.5wt％，其余为铁；加入量为铁水总量的0.15wt％。
浇注结束后在砂型中缓慢冷却到400℃从铸型中清出。
按照上述方法得到的球墨铸铁材料的元素组成：C:3.5wt％，Si:3.4wt％，Mn:0.2wt％，P:0.032wt％，S:0.01wt％，Sb：0.0025wt％，Mg:0.04wt％，Re≤0.001wt％，剩余的是铁和制备过程中产生的杂质。
生产表明，采用本实施例方法制备得到的2.5MW风电轴承盖板铸件，其性能满足EN-GJS-450-18材料的相关要求；铸件本体心部套样，心部材料的球化率：86％，铁素体含量＞95％，珠光体含量＜5％。
对比例1
制备方法同实施例1，不同之处在于：球化剂不同，为稀土镁硅铁球化剂，其中Si：42wt％，Mg：6wt％，Re：1-3wt％；孕育剂不同，其两种孕育剂都为FeSi75；不加微量合金化元素Sb。
采用本实施例方法制备得到的阶梯铸块70mm厚辅助试块的性能如下：抗拉强度410MPa，屈服强度290MPa，延伸率6％，其性能较差；对其心部解剖，心部出现大量碎块状石墨，基体组织为珠光体+铁素体混合基体组织。
对比例2
制备方法同实施例3，其不同之处在于覆盖剂选用的是FeSi75，加入量为0.3wt％。
采用本实施例方法制备得到的2.5MW轴承盖板铸块70mm厚附铸试块的性能如下：抗拉强度420MPa，屈服强度310MPa，延伸率10％；铸件本体心部套样，心部有部分碎块状石墨，材料的球化率：75％，铁素体含量85％，珠光体含量15％。
对比例3
制备方法同实施例3，其不同之处在于Sb合金的加入方式是在电炉内加入，加入量为0.0025wt％。
采用本实施例方法制备得到的2.5MW轴承盖板铸块70mm厚附铸试块的性能如下：抗拉强度425MPa，屈服强度315MPa，延伸率14％；铸件本体心部套样，心部有少量碎块状石墨，材料的球化率：78％，铁素体含量90％，珠光体含量10％。
对比例4
制备方法同实施例3，其不同之处在随流孕育剂为高钙钡孕育剂，成分配方是：Si70-80wt％，Ca1.5-2.5wt％，Ba8-12％。
采用本实施例方法制备得到的2.5MW轴承盖板铸块70mm厚附铸试块的性能如下：抗拉强度421MPa，屈服强度312MPa，延伸率13％；铸件本体心部套样，心部有少量碎块状石墨，材料的球化率：78％，铁素体含量90％，珠光体含量10％。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (9)
1.一种大断面硅固溶强化铁素体球墨铸铁心部石墨形态的控制方法，包括以下步骤：
A)材料选择：生铁：40-60wt％，废钢：10-30wt％，回炉料：20-40wt％，生铁选择高纯生铁，废钢选择低碳钢；球化剂选择无稀土镁硅铁合金球化剂，覆盖剂选择一种低硅高铁含Ba硅铁覆盖剂，孕育剂选择硅钙钡孕育剂和含稀土随流孕育剂；
B)熔炼：生铁、废钢、回炉料一起熔化，控制铁水出炉温度为1420～1480℃；
C)球化处理：在步骤B中得到的铁水中加入球化剂，选择无稀土镁硅铁合金球化剂，其中球化剂的成分配方是：Mg5-7wt％，Si40-50wt％，Re≤0.01wt％，其余为铁；球化剂的加入量为步骤B所得铁水总量的1.0～1.5wt％；球化处理温度：1420～1480℃，在球化剂上加入覆盖剂，覆盖剂的成分配方：Si30-40wt％，Ba1.5-4.0wt％，其余为铁，覆盖剂的加入量为步骤B所得铁水总量的0.3～0.8wt％；
D)孕育：孕育包括一次孕育和随流孕育，一次孕育时加入孕育剂Ⅰ，加入量为步骤B所得铁水总量的0.3-1.0wt％，球化反应开始时加入；随流孕育为在浇注时加入孕育剂Ⅱ，加入量为步骤B所得铁水总量的0.1-0.3％；
孕育剂Ⅰ为硅钙钡孕育剂，成分配方是：Si70-80wt％，Ca1.5-2.5wt％，Ba8-12％，其余为铁；孕育剂Ⅱ为含稀土随流孕育剂在浇注过程中加入的随流孕育剂，孕育剂成分配方是：Si65-75wt％，Ce1.0-1.8wt％，Ca0.8-1.5wt％，其余为铁；在浇注时随铁水流加入；
E)微量合金元素的加入：微量合金元素为Sb，加入量为步骤B所得铁水总量的0.001～0.006wt％；加入方法是通过与随流孕育剂混合均匀后，在浇注时随流加入；
F)造型：采用呋喃树脂砂工艺铸造，并保证充足的吃砂量和型砂强度；
G)浇注：控制浇注温度在1330～1380℃，保证浇注速度平稳；
H)冷却：确保铸件在型内缓慢冷却，开箱温度控制在≤400℃，开箱后空冷，得到大断面固溶强化铁素体球墨铸铁。
2.根据权利要求1所述的一种大断面硅固溶强化铁素体球墨铸铁心部石墨形态的控制方法，其特征在于，制备过程中控制元素组成：C:3.0～3.7wt％，Si:2.8～4.0wt％，Mn≤0.3wt％，P≤0.04wt％，S:0.01～0.03wt％，Sb：0.001～0.006wt％，Mg:0.03～0.06wt％，Re≤0.001wt％其余为Fe和制备过程中带入的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种大断面硅固溶强化铁素体球墨铸铁心部石墨形态的控制方法，其特征在于步骤A所述的高纯生铁：Mn≤0.15wt％，P≤0.035wt％，S:≤0.03wt％，有害合金元素总和≤0.08wt％。
4.根据权利要求1所述的一种大断面硅固溶强化铁素体球墨铸铁心部石墨形态的控制方法，其特征在于步骤A所述的低碳钢：C≤0.03wt％，Mn≤0.15wt％，P≤0.03wt％，S:≤0.03wt％。
5.根据权利要求1所述的一种大断面硅固溶强化铁素体球墨铸铁心部石墨形态的控制方法，其特征在于步骤A所述的低硅高铁含Ba硅铁覆盖剂，其成分配方：Si：30-40wt％，Ba：1.5-4.0wt％，其余为铁。
6.根据权利要求1所述的一种大断面硅固溶强化铁素体球墨铸铁心部石墨形态的控制方法，其特征在于其中步骤F中所述的树脂砂工艺的具体步骤为：
A.将硅砂与呋喃树脂、固化剂按照一定比例混合均匀；B.将混好的砂放至套在模具上的砂箱或芯盒中，紧实好后等待呋喃树脂砂自动硬化；C.将硬化后的呋喃树脂砂型起出来，进行装配合箱，等待浇注。
7.一种大断面硅固溶强化铁素体球墨铸铁心部石墨形态的控制方法，按照下述步骤进行：
以EN-GJS-450-18的材料制备300mm×300mm×300mm+200mm×200mm×200mm+150mm×150mm×150mm的阶梯铸块；
A)材料选择和配料：生铁：60wt％，废钢：20wt％，回炉料：20wt％，生铁选择高纯生铁，高纯生铁元素组成：Mn≤0.15wt％，P≤0.035wt％，S:≤0.03wt％，有害合金元素总和≤0.08wt％；废钢选择低碳钢，低碳钢元素组成：C≤0.03wt％，Mn≤0.15wt％，P≤0.03wt％，S:≤0.03wt％；球化剂选择无稀土镁硅铁合金球化剂，覆盖剂选择一种低硅高铁含Ba硅铁覆盖剂，其成分配方：Si：30-40wt％，Ba：1.5-4.0wt％，其余为铁，孕育剂选择硅钙钡孕育剂和含稀土随流孕育剂；
B)熔炼：生铁、废钢、回炉料一起熔化，控制铁水出炉温度为1430～1480℃；
C)球化处理：选择无稀土镁硅铁合金球化剂，其中球化剂的成分配方是：Mg5-7wt％，Si40-50wt％，Re≤0.01wt％，其余为铁；球化剂的加入量为步骤B所得铁水总量的1.15wt％；控制球化处理温度：1430～1480℃，在球化剂上加入覆盖剂，覆盖剂的成分配方：Si30-40wt％，Ba1.5-4.0wt％，其余为铁，覆盖剂的加入量为步骤B所得铁水总量的0.6wt％；
D)孕育和微量合金化：球化反应开始后加入硅钙钡孕育剂，成分配方是：Si70-80wt％，Ca1.5-2.5wt％，Ba8-12％，其余为铁，加入量为0.5wt％；球化处理后，在1350℃将所述铁液浇铸到铸型中，并在浇注过程中加入混合均匀的随流孕育剂和微量合金化元素Sb，Sb加入量为总铁水量的0.003wt％，随流孕育剂加入量为总铁水量的0.15wt％，成分配方是：Si65-75wt％，Ce1.0-1.8wt％，Ca0.8-1.5wt％，其余为铁；
E)造型：采用呋喃树脂砂工艺铸造，并保证充足的吃砂量和型砂强度；
F)浇注：控制浇注温度在1340～1380℃，保证浇注速度平稳；
G)冷却：确保铸件在型内缓慢冷却，开箱温度控制在≤400℃，开箱后空冷，得到大断面(壁厚大于60mm)高强度高韧性硅固溶强化铁素体球墨铸铁；
上述制备过程中控制元素组成为：C:3.4～3.7wt％，Si:2.8～3.3wt％，Mn≤0.3wt％，P≤0.04wt％，S:0.01～0.03wt％，Sb：0.001～0.006wt％，Mg:0.03～0.06wt％，Re≤0.001wt％其余为Fe和制备过程中带入的杂质。
8.一种大断面硅固溶强化铁素体球墨铸铁心部石墨形态的控制方法，按照下述步骤进行：
以EN-GJS-600-10的材料制备400mm×400mm×400mm的方形铸块作
A)材料选择和配料：生铁：60wt％，废钢：20wt％，回炉料：20wt％，生铁选择高纯生铁，高纯生铁元素组成：Mn≤0.15wt％，P≤0.035wt％，S:≤0.03wt％，有害合金元素总和≤0.08wt％；废钢选择低碳钢，低碳钢元素组成：C≤0.03wt％，Mn≤0.15wt％，P≤0.03wt％，S:≤0.03wt％；球化剂选择无稀土镁硅铁合金球化剂，覆盖剂选择一种低硅高铁含Ba硅铁覆盖剂，其成分配方：Si：30-40wt％，Ba：1.5-4.0wt％，其余为铁，孕育剂选择硅钙钡孕育剂和含稀土随流孕育剂；
B)熔炼：生铁、废钢、回炉料一起熔化，控制铁水出炉温度为1420～1460℃；
C)球化处理：选择无稀土镁硅铁合金球化剂，其中球化剂的成分配方是：Mg5-7wt％，Si40-50wt％，Re≤0.01wt％，其余为铁；球化剂的加入量为步骤B所得铁水总量的1.2wt％；控制球化处理温度：1420～1460℃，在球化剂上加入覆盖剂，覆盖剂的成分配方：Si30-40wt％，Ba1.5-4.0wt％，其余为铁，覆盖剂的加入量为步骤B所得铁水总量的0.6wt％；
D)孕育和微量合金化：球化反应开始后加入硅钙钡孕育剂，成分配方是：Si70-80wt％，Ca1.5-2.5wt％，Ba8-12％，其余为铁，加入量为0.5wt％；球化处理后，在1350℃将所述铁液浇铸到铸型中，并在浇注过程中加入混合均匀的随流孕育剂和微量合金化元素Sb，Sb加入量为总铁水量的0.003wt％，随流孕育剂加入量为总铁水量的0.15wt％，成分配方是：Si65-75wt％，Ce1.0-1.8wt％，Ca0.8-1.5wt％，其余为铁；
E)造型：采用呋喃树脂砂工艺铸造，并保证充足的吃砂量和型砂强度；
F)浇注：控制浇注温度在1330～1370℃，保证浇注速度平稳；
G)冷却：确保铸件在型内缓慢冷却，开箱温度控制在≤400℃，开箱后空冷，得到大断面(壁厚大于60mm)高强度高韧性硅固溶强化铁素体球墨铸铁；
上述制备方法中控制元素组成：C:3.0～3.4wt％，Si:3.1～4.0wt％，，Mn≤0.3wt％，P≤0.04wt％，S:0.01～0.03wt％，Sb：0.001～0.006wt％，Mg:0.03～0.06wt％，Re≤0.001wt％其余为Fe和制备过程中带入的杂质。
9.一种大断面硅固溶强化铁素体球墨铸铁心部石墨形态的控制方法，按照下述步骤进行：
以EN-GJS-500-14的材料制备400mm×400mm×400mm的方形铸块；
A)材料选择和配料：生铁：60wt％，废钢：20wt％，回炉料：20wt％，生铁选择高纯生铁，高纯生铁元素组成：Mn≤0.15wt％，P≤0.035wt％，S:≤0.03wt％，有害合金元素总和≤0.08wt％；废钢选择低碳钢，低碳钢元素组成：C≤0.03wt％，Mn≤0.15wt％，P≤0.03wt％，S:≤0.03wt％；球化剂选择无稀土镁硅铁合金球化剂，覆盖剂选择一种低硅高铁含Ba硅铁覆盖剂，其成分配方：Si：30-40wt％，Ba：1.5-4.0wt％，其余为铁，孕育剂选择硅钙钡孕育剂和含稀土随流孕育剂；
B)熔炼：生铁、废钢、回炉料一起熔化，控制铁水出炉温度为1420～1460℃；
C)球化处理：选择无稀土镁硅铁合金球化剂，其中球化剂的成分配方是：球化剂的配方是Mg5.5wt％，Si42wt％，Re≤0.01wt％，其余为铁，球化剂的加入量为步骤B所得铁水总量的1.2wt％；控制球化处理温度：1420～1460℃，在球化剂上加入覆盖剂，覆盖剂的成分配方：Si30-40wt％，Ba1.5-4.0wt％，其余为铁，覆盖剂的加入量为步骤B所得铁水总量的0.5wt％；
D)孕育和微量合金化：球化反应开始后加入硅钙钡孕育剂，成分配方是：Si73wt％，Ca2.0wt％，Ba12％，其余为铁，加入量为铁水总量的0.5wt％；球化处理后，在1330℃至1380℃之间将所述铁液浇铸到铸型中，并在浇注过程中加入混合均匀的随流孕育剂和微量合金化元素Sb，Sb加入量为总铁水量的0.002wt％，随流孕育剂加入量为总铁水量的0.15wt％，成分配方是：Si65-75wt％，Ce1.0-1.8wt％，Ca0.8-1.5wt％，其余为铁；
E)造型：采用呋喃树脂砂工艺铸造，并保证充足的吃砂量和型砂强度；
F)浇注：控制浇注温度在1330～1370℃，保证浇注速度平稳；
G)冷却：确保铸件在型内缓慢冷却，开箱温度控制在400℃，开箱后空冷，得到硅固溶强化铁素体球墨铸铁；
上述制备方法中控制元素组成：C:3.2～3.5wt％，Si:2.9～3.5wt％，Mn≤0.3wt％，P≤0.04wt％，S:0.01～0.03wt％，Sb：0.001～0.006wt％，Mg:0.03～0.06wt％，Re≤0.001wt％其余为Fe和制备过程中带入的杂质。
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