CN107460396A - 基于铸造大型离心冷型球磨铸铁及其均衡凝固方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于铸造大型离心冷型球磨铸铁及其均衡凝固方法，涉及球磨铸铁材料技术领域。包括各成分的重量百分比如下：C：3.17～3.73％，Si：2.1～2.7％，Al：8.1～9.32％，Mo：2.3～3.5％，Cu：5.1～8.2％，Cr：0.63～0.92％，Mg：1.1～1.7％，Zn：0.12～0.21％，Re：0.03～0.05％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。本发明通过设计的浇注冒口，冒口采用均布阵列分布，通过一喇叭口罩在冒口上，冒口与喇叭口罩密闭连通，实现对浇注成型中的保护和质量提高。

Description

基于铸造大型离心冷型球磨铸铁及其均衡凝固方法
技术领域
本发明属于球磨铸铁材料技术领域，特别是涉及一种基于铸造大型离心冷型球磨铸铁及其均衡凝固方法。
背景技术
随着科技的发展，球墨铸铁在常温下的性能早已不能满足实际应用，很多情况下，球墨铸铁已使用在600℃以上的高温条件下，因此，如何提高球墨铸铁件的高温耐热性、耐热温度和使用寿命，对企业降低成本，提高经济效益具有重大意义。合金化是提高耐热性的主要途径，在球墨铸铁中加入Si、Al、Cr等合金元素，可有效地提高其耐热性。因此，本文针对球墨铸铁的使用情况和使用温度，选取合金化方式，以不同组分的低Cr球墨铸铁为对象，研究了其高温耐热性。
球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨,有效地提高了铸铁的机械性能,特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料,其综合性能接近于钢,正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”,主要指球墨铸铁。
均衡凝固理论是通用公司卡赛博士提出的理论，主要用于石墨化膨胀来补缩铸铁件。改变传统的大冒口工艺,实现有限冒口和无冒口设计,以提高铸件质量,节约冒口铁液的工艺。
目前，大型厚壁铸件的传统工艺是采用金属型及砂型、按顺序凝固并在厚部设置很大的补缩冒口的方式进行浇注，或采用如在压力下结晶的复杂工艺装备进行特种浇注，不仅工艺出品率很低、开型取件繁琐，而且需设计成本很高的专用金属型，采用压力铸造机加工能耗高，成本高，当试浇注后发现工艺设计缺陷进行的后续修改难度很大，甚至造成模具报废。
发明内容
本发明的目的在于提供基于铸造大型离心冷型球磨铸铁及其均衡凝固方法。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为基于铸造大型离心冷型球磨铸铁，包括各成分的重量百分比如下：
C：3.17～3.73％，Si：2.1～2.7％，Al：8.1～9.32％，Mo：2.3～3.5％，Cu：5.1～8.2％，Cr：0.63～0.92％，Mg：1.1～1.7％，Zn：0.12～0.21％，Re：0.03～0.05％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
进一步地，所述各成分的重量百分比如下：C：3.2％，Si：2.2％，Al：8.7％，Mo：2.7％，Cu：5.9％，Cr：0.73％，Mg：1.2％，Zn：0.16％，Re：0.03％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
进一步地，所述各成分的重量百分比如下：C：3.4％，Si：2.4％，Al：8.9％，Mo：3.1％，Cu：6.2％，Cr：0.82％，Mg：1.4％，Zn：0.18％，Re：0.05％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
进一步地，所述各成分的重量百分比如下：C：3.63％，Si：2.6％，Al：9.12％，Mo：3.3％，Cu：5.1％，Cr：0.63％，Mg：1.7％，Zn：0.20％，Re：0.03％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
基于铸造大型离心冷型球磨铸铁的均衡凝固方法，包括如下步骤：
步骤一,将各组分按照重量百分比如下C：3.17～3.73％，Si：2.1～2.7％，Al：8.1～9.32％，Mo：2.3～3.5％，Cu：5.1～8.2％，Cr：0.63～0.92％，Mg：1.1～1.7％，Zn：0.12～0.21％，Re：0.03～0.05％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe,得到原铁液；
步骤二，步骤一的原铁液在3-5min内降至1350℃～1410℃，通过采用包内冲入法加入原铁液重量2.1～2.6％的球化剂、0.36～0.41％的孕育剂和0.36～0.39％的铜，并随流孕育加入原铁液重量0.33～0.37％的孕育剂；
步骤三，得铁液，浇注；
步骤四，通过均衡凝固工艺设计浇注冒口，冒口采用均布阵列分布，通过一喇叭口罩在冒口上，冒口与喇叭口罩密闭连通，通过喇叭口罩进行充惰性气体进行氧化保护，在镇静30-50分钟后，抽真空，静置5-10min即可。
为了实现上述目的要解决的技术问题，本发明通过确定合理的化学成分组成，其中包括球化剂和孕育剂的种类和加入量，以及微量合金化元素含量，主要改进是组成中加入铝(Al)和钼(Mo)，以及对组成成份含量控制；本发明还对出炉温度、浇注温度、浇注时间等工艺参数进行合理控制，对球化剂、孕育剂的加入方法进行改进，强化了球化和孕育效果，提高了抗球化和孕育哀退能力。通过采用均衡凝固工艺设计浇注冒口，冒口采用均布阵列分布，通过一喇叭口罩在冒口上，冒口与喇叭口罩密闭连通，实现对浇注成型中的保护和质量提高。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明该种球墨铸铁材料通过采用一定的化学成分组成和工艺参数控制，获得圆度更高、数量更多的石墨，犹得一定铁素体和珠光体比例含量的基体组织，从而能够稳定生产铸态情况下本体抗拉强度达到650MPa、屈服强度Rp0.2≥380MPa、伸长率大于15％的球墨铸铁铸件，具有较高强度的同时，具有较高的伸长率。
2、本发明通过设计的浇注冒口，冒口采用均布阵列分布，通过一喇叭口罩在冒口上，冒口与喇叭口罩密闭连通，实现对浇注成型中的保护和质量提高。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
在中频电炉内按配料成份加入废钢、生铁、回炉料及合金，熔炼后原铁液主要元素化学成分(wt％)C：3.2％，Si：2.2％，Al：8.7％，Mo：2.7％，Cu：5.9％，Cr：0.73％，Mg：1.2％，Zn：0.16％，Re：0.03％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。原铁液在3-5min内降至1350℃～1410℃，通过采用包内冲入法加入原铁液重量2.1～2.6％的球化剂、0.36～0.41％的孕育剂和0.36～0.39％的铜，并随流孕育加入原铁液重量0.33～0.37％的孕育剂。
通过均衡凝固工艺设计浇注冒口，冒口采用均布阵列分布，通过一喇叭口罩在冒口上，冒口与喇叭口罩密闭连通，通过喇叭口罩进行充氦气气体进行氧化保护，在镇静30-50分钟后，抽真空，静置5-10min即可。
大型浇注件，浇注成分稳定，结构强度高，伸长率高。
实施例二
在中频电炉内按配料成份加入废钢、生铁、回炉料及合金，熔炼后原铁液主要元素化学成分(wt％)C：3.4％，Si：2.4％，Al：8.9％，Mo：3.1％，Cu：6.2％，Cr：0.82％，Mg：1.4％，Zn：0.18％，Re：0.05％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。原铁液在3-5min内降至1350℃～1410℃，通过采用包内冲入法加入原铁液重量2.1～2.6％的球化剂、0.36～0.41％的孕育剂和0.36～0.39％的铜，并随流孕育加入原铁液重量0.33～0.37％的孕育剂。
通过均衡凝固工艺设计浇注冒口，冒口采用均布阵列分布，通过一喇叭口罩在冒口上，冒口与喇叭口罩密闭连通，通过喇叭口罩进行充二氧化碳气体进行氧化保护，在镇静30-50分钟后，抽真空，静置5-10min即可。
大型浇注件，浇注成分稳定，结构强度高，伸长率低。
实施例三
在中频电炉内按配料成份加入废钢、生铁、回炉料及合金，熔炼后原铁液主要元素化学成分(wt％)C：3.63％，Si：2.6％，Al：9.12％，Mo：3.3％，Cu：5.1％，Cr：0.63％，Mg：1.7％，Zn：0.20％，Re：0.03％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。原铁液在3-5min内降至1350℃～1410℃，通过采用包内冲入法加入原铁液重量2.1～2.6％的球化剂、0.36～0.41％的孕育剂和0.36～0.39％的铜，并随流孕育加入原铁液重量0.33～0.37％的孕育剂。
通过均衡凝固工艺设计浇注冒口，冒口采用均布阵列分布，通过一喇叭口罩在冒口上，冒口与喇叭口罩密闭连通，通过喇叭口罩进行充氮气气体进行氧化保护，在镇静30-50分钟后，抽真空，静置5-10min即可。
大型浇注件，浇注成分稳定，结构强度高，伸长率在8％-10％的球墨铸铁铸件。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.基于铸造大型离心冷型球磨铸铁，其特征在于，各成分的重量百分比如下：
C：3.17～3.73％，Si：2.1～2.7％，Al：8.1～9.32％，Mo：2.3～3.5％，Cu：5.1～8.2％，Cr：0.63～0.92％，Mg：1.1～1.7％，Zn：0.12～0.21％，Re：0.03～0.05％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的基于铸造大型离心冷型球磨铸铁，其特征在于，各成分的重量百分比如下：
C：3.2％，Si：2.2％，Al：8.7％，Mo：2.7％，Cu：5.9％，Cr：0.73％，Mg：1.2％，Zn：0.16％，Re：0.03％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
3.根据权利要求1所述的基于铸造大型离心冷型球磨铸铁，其特征在于，各成分的重量百分比如下：
C：3.4％，Si：2.4％，Al：8.9％，Mo：3.1％，Cu：6.2％，Cr：0.82％，Mg：1.4％，Zn：0.18％，Re：0.05％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
4.根据权利要求1所述的基于铸造大型离心冷型球磨铸铁，其特征在于，各成分的重量百分比如下：
C：3.63％，Si：2.6％，Al：9.12％，Mo：3.3％，Cu：5.1％，Cr：0.63％，Mg：1.7％，Zn：0.20％，Re：0.03％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
5.如权利要求1-4任意一所述的基于铸造大型离心冷型球磨铸铁的均衡凝固方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一,将各组分按照重量百分比如下C：3.17～3.73％，Si：2.1～2.7％，Al：8.1～9.32％，Mo：2.3～3.5％，Cu：5.1～8.2％，Cr：0.63～0.92％，Mg：1.1～1.7％，Zn：0.12～0.21％，Re：0.03～0.05％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe,得到原铁液；
步骤二，步骤一的原铁液在3-5min内降至1350℃～1410℃，通过采用包内冲入法加入原铁液重量2.1～2.6％的球化剂、0.36～0.41％的孕育剂和0.36～0.39％的铜，并随流孕育加入原铁液重量0.33～0.37％的孕育剂；
步骤三，得铁液，浇注；
步骤四，通过均衡凝固工艺设计浇注冒口，冒口采用均布阵列分布，通过一喇叭口罩在冒口上，冒口与喇叭口罩密闭连通，通过喇叭口罩进行充惰性气体进行氧化保护，在镇静30-50分钟后，抽真空，静置5-10min即可。
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