CN106222528A - 一种控制大断面球铁件的显微缩松的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制大断面球铁件显微缩松用微合金化元素和随流瞬时孕育剂，其特征是：所述微合金化元素为Cu和Sn的组合，所述随流瞬时孕育剂为SiRE，成分范围(重量百分比)为：65‑80％Si，1.0‑2.5％RE，0.65‑1.35％Ca，4‑6％Al，余为Fe。其优点是：通过所述微合金化元素和随流瞬时孕育剂的协同作用，提高铁液的球化等级，增加铁液凝固后期石墨的数目，以及细化石墨，降低因显微缩松造成大断面球铁件质量和性能不符合要求的废品率。

Description

一种控制大断面球铁件的显微缩松的方法
技术领域
本发明涉及一种冶金技术，尤其涉及一种控制大断面球铁件的显微缩松的方法。
背景技术
大断面球铁件凝固时间长、冷却速度慢，外冷铁加快冷却速度时，强化铸件的冷却能力有限，因此铸件石墨形核时实际的过冷度小。圆整、细小和均匀分散的石墨难以形成，加上铁液凝固后期石墨数目的减少，铸件很容易出现显微缩松缺陷，从而造成大断面球铁件的质量和性能达不到使用要求。显微缩松缺陷的控制，成为大断面球铁件亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于，针对大断面球铁件铁液凝固时间长，外冷铁强化铸件的冷却能力有限，铸件易出现显微缩松缺陷，造成大断面球铁件的质量和性能达不到使用要求的问题，提供一种控制大断面球铁件的显微缩松的方法，旨在提高铁液的球化等级，增加凝固后期石墨的数目，以及细化石墨，通过凝固后期获得较多圆整、细小和均匀分散石墨的膨胀作用，实现铸件的自补缩，控制铸件显微缩松缺陷的形成，提高大断面球铁件的质量和性能。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种控制大断面球铁件的显微缩松的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、采用20t/h、8000KW中频无芯感应电炉熔炼球铁件的铁液，原材料选用Q10生铁、低合金碳素钢和低氮量晶体增碳剂，炉内加料顺序依次为生铁、废钢、锰铁、增碳剂、SiFe；炉内静置时间不超过30min；出铁温度控制在1460℃-1480℃；
步骤2、使用球化包进行冲入法球化和孕育处理，球化包内首先装填由微合金化元素组成的块状金属，以及由轻、重稀土组成的混合稀土球化剂，球化剂铺平捣实后，上面覆盖重量百分含量为0.6％的含Sb、Ca元素的长效复合孕育剂，球化温度1460-1480℃，球化至浇注，并以浇注温度为参考，控制温度持续20min；
步骤3、进行球铁件的随流瞬时孕育和浇注，随流瞬时孕育剂的重量百分比为0.08-0.11％；浇注温度为1340-1380℃；该步骤中：随流瞬时孕育剂为SiRE，重量百分比为：Si:65-80％，RE:1.0-2.5％，Ca:0.65-1.35％，Al:4-6％，余为Fe；随流瞬时孕育剂的稀土成分为铈。
进一步地，步骤2中：微合金化元素为Cu和Sn的组合，Cu和Sn的加入重量百分比分别为0.6％和0.1％。
进一步地，步骤2中：球化剂为电炉生产条件下使用，混合稀土球化剂的重量百分比为1.2％，轻、重稀土的配比为5:1。
进一步地，步骤3中：随流瞬时孕育剂中的Al中和低氮量晶体增碳剂中的氮，能够增加铁液中石墨球的数目以及细化石墨。
本发明的效果在于：
1、提高铁液的球化等级，增加凝固后期石墨的数目，以及细化石墨。
2、降低因显微缩松造成大断面球铁件质量和性能不符合要求的废品率。
3、本发明通过所述微合金化元素和随流瞬时孕育剂的协同作用，提高铁液的球化等级，增加铁液凝固后期石墨的数目，以及细化石墨，降低因显微缩松造成大断面球铁件质量和性能不符合要求的废品率。
附图说明
图1是本发明实施例铸件本体试块的金相组织。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
本实施例提供的大断面球铁件为QT600-3的滑枕铸件，由以下重量百分含量的组分组成：C:3.5-3.6％，Si:2.0-2.2％，Mn:0.5-0.6％，P≤0.04％，S≤0.01％，Re≤0.010％，Mg:0.035-0.045％，余量为Fe。该球铁铸件的最大壁厚为150mm。
本实施例提供的一种控制大断面球铁件的显微缩松的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、采用20t/h、8000KW中频无芯感应电炉熔炼球铁件的铁液，原材料选用Q10生铁、低合金碳素钢和低氮量晶体增碳剂，炉内加料顺序依次为生铁、废钢、锰铁、低氮量晶体增碳剂、SiFe；炉内静置时间不超过30min；出铁温度控制在1460℃-1480℃；
该步骤中低氮量晶体增碳剂就是石墨化的增碳剂，就是石油焦经过2600-3000度的高温处理使石油焦变成石墨，就是高温处理，氮的处理基本温度1800度的时候就可以基本控制在500ppm。
步骤2、使用球化包进行冲入法球化和孕育处理，球化包内首先装填由微合金化元素组成的块状金属，以及由轻、重稀土组成的混合稀土球化剂，混合稀土球化剂铺平捣实后，上面覆盖重量百分比为0.6％的含Sb、Ca元素的长效复合孕育剂，球化温度1460-1480℃，球化至浇注，以浇注温度为参考，控制在20min左右；
该步骤中：所述的微合金化元素为Cu和Sn的组合，Cu和Sn的加入重量百分比分别为0.6％和0.1％，其中Cu用于增加珠光体的含量，提高大断面球铁件的性能；Sn用于中和铁液中过量的残余Mg，抑制破碎石墨，提高铸件的球化等级，增加凝固后期细小分散石墨的数目；
该步骤中：所述的混合稀土球化剂为电炉生产条件下使用，铁液纯净度高，S含量低，混合稀土球化剂的重量百分比为1.2％，轻、重稀土的配比为5:1；
步骤3、球铁件的随流瞬时孕育和浇注，随流瞬时孕育剂的用量为0.08-0.11％；浇注温度为1340-1380℃；
该步骤中：所述随流瞬时孕育剂为SiRE，重量百分比为：Si:65-80％，RE:1.0-2.5％，Ca:0.65-1.35％，Al:4-6％，余为Fe，所述随流瞬时孕育剂的稀土成分为铈。
该步骤中：所述随流瞬时孕育剂为电炉生产条件下使用。随流瞬时孕育时，孕育剂的剂量小，其给料重量、颗粒度大小、给料速度、浇注温度和铁液充填速度之间的相互关系要匹配合理。
该步骤中：所述随流瞬时孕育剂中的Al中和低氮量晶体增碳剂中的N，增加铁液中石墨球的数目，以及细化石墨。
从本发明实施例的结果来看，采用提供的控制大断面球铁件的显微缩松的方法，铸件显微缩松得到有效控制，磁粉探伤检测符合企业标准；着色探伤检测和超声波探伤检测达1级；从铸件本体取样检测金相组织和性能，石墨球化级别为2级，石墨大小7级水平(附图1)；平均抗拉强度为770MPa，平均伸长率为3.0％；铸件质量和性能达到使用要求。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。

Claims (4)

1.一种控制大断面球铁件的显微缩松的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、采用20t/h、8000KW中频无芯感应电炉熔炼球铁件的铁液，原材料选用Q10生铁、低合金碳素钢和低氮量晶体增碳剂，炉内加料顺序依次为生铁、废钢、锰铁、增碳剂、SiFe；炉内静置时间不超过30min；出铁温度控制在1460℃-1480℃；
步骤2、使用球化包进行冲入法球化和孕育处理，球化包内首先装填由微合金化元素组成的块状金属，以及由轻、重稀土组成的混合稀土球化剂，球化剂铺平捣实后，上面覆盖重量百分含量为0.6％的含Sb、Ca元素的长效复合孕育剂，球化温度1460-1480℃，球化至浇注，并以浇注温度为参考，控制温度持续20min；
步骤3、进行球铁件的随流瞬时孕育和浇注，随流瞬时孕育剂的重量百分比为0.08-0.11％；浇注温度为1340-1380℃；该步骤中：随流瞬时孕育剂为SiRE，重量百分比为：Si:65-80％，RE:1.0-2.5％，Ca:0.65-1.35％，Al:4-6％，余为Fe；随流瞬时孕育剂的稀土成分为铈。
2.根据权利要求1所述的一种控制大断面球铁件的显微缩松的方法，其特征在于，步骤2中：微合金化元素为Cu和Sn的组合，Cu和Sn的加入重量百分比分别为0.6％和0.1％。
3.根据权利要求1所述的一种控制大断面球铁件的显微缩松的方法，其特征在于，步骤2中：球化剂为电炉生产条件下使用，混合稀土球化剂的重量百分比为1.2％，轻、重稀土的配比为5:1。
4.根据权利要求1所述的一种控制大断面球铁件的显微缩松的方法，其特征在于，步骤3中：随流瞬时孕育剂中的Al中和低氮量晶体增碳剂中的氮，能够增加铁液中石墨球的数目以及细化石墨。
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