CN110438282A - 一种高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺 - Google Patents

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Abstract

一种高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，包括如下步骤：前期准备、原料准备、制备原铁液、球化、包内孕育处理、出铁孕育、浇注、出箱、合格检测，所述所述原料包括生铁、废钢、回炉料、预处理剂、Sb、增碳剂、球化剂、孕育剤，所述孕育剤包括包内孕育剂、出铁孕育剂。本发明所述的高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，工艺简单，通过预处理剂显著改善了球墨铸铁的组织性能，预处理剂、球化剂、孕育剂、增碳剂配方合理，在各自的处理工艺中发挥良好的作用，使制得的球墨铸铁获得了均匀、良好的组织形态和稳定、优异的力学性能，高强度，高韧性，应用前景广泛。

Description

一种高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺
技术领域
本发明属于铸造工艺技术领域，具体涉及一种高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺。
背景技术
在我国的国民经济的各个领域中都有球墨铸铁件的应用，其中铸管和管件的应用比例约为33.6％，汽车铸件占32％，其它如机床、农机、工程机械、建筑、冶金、矿山、能源工业部门约占35％。
球墨铸铁最主要的应用是在球墨铸铁管和机械制造业。随着目前我国城镇化进程的加快，大规模开展城镇的基础设施建设，并且球墨铸铁材料优异的品质，球墨铸铁管在很多新建项目上已经代替灰口铸铁管等，成为高质量的工程建设材料，其需求持续性增长。而珠光体和铁素体球墨铸铁在机械制造业中占有重要地位，是制造曲轴、齿轮、活塞受压阀门等的重要金属材料。
随着科学技术的快速发展，球墨铸铁综合性能与生产工艺的要求越来越高。曾经广泛使用的生产工艺逐渐不适应新时代的工业生产，因此球墨铸铁的生产工艺改进日益重要。
中国专利申请号为CN201810026566.X公开了一种强韧性球墨铸铁的生产方法，生产成本相对较高，铸造加工工艺复杂，成型效率低。
发明内容
发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，工艺简单，通过预处理剂显著改善了球墨铸铁的组织性能，预处理剂、球化剂、孕育剂、增碳剂配方合理，在各自的处理工艺中发挥良好的作用，使制得的球墨铸铁获得了均匀、良好的组织形态和稳定、优异的力学性能，高强度，高韧性，应用前景广泛。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)前期准备：对所有设备作全面细致的检查，确认设备无异常；
(2)原料准备：所述原料包括生铁、废钢、回炉料、预处理剂、Sb、增碳剂、球化剂、孕育剤，所述孕育剤包括包内孕育剂、出铁孕育剂；
(3)制备原铁液：将生铁、废钢、回炉料、预处理剂加入12t中频感应电炉进行熔炼，待接近出铁温度时取样分析铁液成分，通过加入增碳剂调质、脱硫处理，使处理后的铁液达到原铁液目标成分；
(4)球化、包内孕育处理：将所述原铁液保温在出铁温度，将球化包运至炉前，所述球化包为堤坝式浇包，所述堤坝式浇包括球化剂、包内孕育剂、球铁压板、生铁、Sb、耐高温材料包、堤坝，所述堤坝竖直设置在所述耐高温材料包内底部中间并将所述堤坝式浇包底部一分为二，所述球化剂、包内孕育剂、球铁压板、生铁、Sb从下至上依次设置在所述堤坝一侧内；所述球铁压板为终铁液浇注的半圆形铁板，所述球铁压板厚度为10mm并且直径小于所述堤坝式浇包底部内径；所述生铁均匀压在所述球铁压板上；出铁时，所述原铁液对从没有放置球化剂的一侧冲入所述堤坝式浇包；
(5)出铁孕育：当所述原铁液出炉到待出炉原铁液质量的2/3时，加入占待出炉原铁液重量0.2％的出铁孕育剂，进行出铁孕育；
(6)浇注：在球化、孕育结束后，对铁液表面的废渣进行去除，在表面均匀撤上一层珍珠岩，将所述堤坝式浇包运至铸型化，准备浇注；
(7)出箱：浇注结束后，待祷件表面温度降至300℃下后开箱；
(8)合格检测：对祷件成品进行抽取试样测量、测试，若测量、测试合格，则包装入库；若不合格，则回收再利用。
传统的预处理技术通常在原材料熔炼之后或处理包中添加预处理剂，但是原材料在熔炼过程中部分石墨核心会发生湮灭，导致石墨核心减少，并且原材料和空气中的O会带入到铁液中，这些都会大大降低预处理的效果。在熔炼时就加入预处理剂，通过加入预处理剤，提高了原铁液的纯净度，并稳定了铁液中的石墨核心。
球化包采用堤坝式浇包，出铁时，原铁液先冲入没有放置球化剂、包内孕育剂、球铁压板等的一侧，待原铁液漫过堤坝，即发生球化和包内孕育反应。通过这种方式，冲入简单，易操作、没有倒包温降等缺点，在球化处理时，可以减少了球化剂中Mg的氧化、烧损，另外Mg可以使包内压力増大，提高了Mg的吸收率，并且所述堤坝式浇包内还设置有包内孕育剂，可以出铁前充分与原铁液进行混合，进行第一次孕育。并且在堤坝式浇包，原铁液温降较小，无Mg光及烟尘，无球化衰退现象，可以实现自动化流水线大批量生产。微量元素Sb可以増加石墨球个数，细化石墨球，提离石墨球圆整度，有效的抑制碎块状石墨的产生。
由于原铁液加入球化剂后，共晶过冷度明显增加，白口倾向大大增强，如若不进行孕育处理，将成为含有少量石墨球的麻口铸铁。进行孕育处理不仅能消除白口，降低组织对铸件壁厚的敏感性，同时能增加石墨球数，提高石墨球的圆整度。因此，堤坝式浇包内放置有包内孕育剂。
铸铁孕育实践发现，铁液中加入孕育剂后短时间内孕窗作用急剧增强，但是经过－段时间后，孕育作用达到一个峰值后又开始减弱，最终完全消失，送种现象称为孕育衰退。为了避免孕育衰退带来的问题，在所述原铁液出炉到待出炉原铁液质量的2/3时，加入占待出炉原铁液重量0.2％的出铁孕育剂，进行出铁孕育。
进一步的，上述的用于高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，所述原铁液，按质量份数计，目标成分为C3.7％～3.8％、Si1.2％～1.3％、Mn0％～0.2％、P0％～0.05％、S0％～0.02％，余量为Fe。
进一步的，上述的用于高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，所述步骤(3)中，熔炼时还要加入Sb，所述Sb加入量为整体的0.5％；所述预处理剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si62％～65％、Zr3％～5％、Al3％～5％、Ca1.0％～1.5％、Sb，余量为Fe，所述预处理剂加入量为整体的0.2％。
预处理剂的化学成分都易与O、S形成化合物，提高原铁液的纯净度，且形成的化合物晶格与石墨晶格有良好的适配度，可以稳定铁液中的石墨核心。但是，采用预处理工艺会使碎块状石墨区域有一定的扩大，添加0.5％的Sb元素可以有效的抑制碎块状石墨。
进一步的，上述的用于高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，所述增碳剂，按质量份数计，由以下组分构成：C99.5～99.7％，余量为S。进一步的，上述的用于高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，所述球化剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si44％～45％、Mg5％～6％、Ca1.0％～1.2％、Re1～1.2％、Al0.5～1.0％、Ba0.2～0.3％、Pb0.2～0.25％、Cu0.1～0.2％、Ni0.1～0.2％，余量为Fe。
球化处理为形成球状石墨提供了结晶条件，而一般进行球化处理并不是把球化元素直接加入铁液中，而是制成合金，这种合金称为球化剂。现有技术中球化剂一般以Mg作为主要球化元素，Mg含量过高，由于Mg的爆发性较大，且密度较低，因此在球化反应时会有大量Mg损失，难以控制残余Mg量，并且Mg残量高，会增加收缩和脆性，由于Mg会氧化，会在铁水表面形成氧化膜，进入砂型易使铸件产生夹渣和皮下气孔。当Mg、Al、Si、Ca、Pb、Cu、Ni等多种球化元素共同存在时，可以发挥各自的特点，提高球化效果，适应各种祷件的需要。稀土元素Re，用来中和有害元索的干扰作用，并与其相互作用生成稳定的化合物，提高了球化效果的同时增加铁液的石墨核心；Ca、Ba可以提高抗衰退能力。
进一步的，上述的用于高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，所述Re包括Ce、Nd、Yi，所述Ce：Nd：Yi＝2:1:1。
进一步的，上述的用于高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，所述包内孕育剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si72％～75％、Ca1.0％～2.0％、Al0.5％～1.5％、Ba2.0％～3.0％，余量为Fe。
孕育剂是指在球铁生产过程中为了降低共晶过冷度，起到石墨化作用的外加合金。所述包内孕育剂由于从孕育到浇注的时间比较久，容易导致孕育衰退现象严重，因此包内孕育剂内添加有Ba提高抗衰退能力。
进一步的，上述的用于高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，所述出铁孕育剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si70％～72％、Ca0.8％～1.2％、Al0.7％～1.2％、Re1.5～2.0％、S0.1～0.5％、Bi0.1～0.3％、O0.1％～0.2％，余量为Fe。
Bi是促进铁素体形成元素，铁素体是高韧相，所以考虑在高韧球铁中添加Bi元是合理的，但直接添加Bi的效果较差，通过孕育剂加入效果最好。通过添加微量S、O，使Si、Al、Ca等元素主要生成热稳定性好的氧化物核心或硫化物核心，这些核也能够存在于铁液较长时间。
进一步的，上述的用于高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，所述Re包括La、Ce、Yi，所述La、Ce、Yi＝1:1:1。
进一步的，上述的用于高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，所述步骤(6)还包括浇注前测温，浇注温度为1350℃～1360℃，浇注时在所述原铁液流正上方设置有孕育罐，所述出铁孕育剂放置所述孕育罐中，所述出铁孕育剂通过进行所述孕育罐随流孕育。
随流孕育是指在浇注时，孕育剂在自重或压力下均匀地随铁液进入型腔，从而达到孕育的目的，孕育效果好，无衰退现象。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明公开的用于高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，预处理剂、球化剂、孕育剂、增碳剂配方合理，在各自的处理工艺中发挥良好的作用，使制得的球墨铸铁获得了均匀、良好的组织形态和稳定、优异的力学性能；所述球化剂，配方中的Mg、Al、Si、Ca、Pb、Cu、Ni等多种球化元素共同存在时，可以发挥各自的特点，提高球化效果，适应各种祷件的需要，而稀土元素Re，用来中和有害元索的干扰作用，并与其相互作用生成稳定的化合物，提高了球化效果的同时增加铁液的石墨核心，Ca、Ba可以提高抗衰退能力；所述包内孕育剂由于从孕育到浇注的时间比较久，容易导致孕育衰退现象严重，因此包内孕育剂内添加有Ba提高抗衰退能力；所述出铁孕育剂，通过在出铁孕育剂中加入Bi，促进铁素体形成，比直接添加Bi效果更好，并且配方中通过添加微量S、O，使Si、Al、Ca等元素主要生成热稳定性好的氧化物核心或硫化物核心，这些核也能够存在于铁液较长时间。
(2)本发明公开的用于高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，工艺合理，效果好，在熔炼时就加入预处理剂，通过加入预处理剤，提高了原铁液的纯净度，并稳定了铁液中的石墨核心，球化包采用堤坝式浇包，冲入简单，易操作、没有倒包温降等缺点，堤坝式浇包内放置球化剂、包内孕育剂、球铁压板等，原铁液温降较小，无Mg光及烟尘，无球化衰退现象，可以实现自动化流水线大批量生产。工艺中的两次孕育，包内孕育和出铁孕育，避免孕育衰退带来的问题
附图说明
图1为本发明所述一种高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺中的堤坝式浇包的结构示意图；
图中：1球化剂、2包内孕育剂、3球铁压板、4生铁、5 Sb、6堤坝、7耐高温材料。
具体实施方式
下面将结合具体实验数据和附图1，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
以下实施例提供了一种高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，所述用于高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，如图1所示，所述球化包为堤坝式浇包，所述堤坝式浇包括球化剂、包内孕育剂、球铁压板、生铁、Sb、耐高温材料包、堤坝，所述堤坝竖直设置在所述耐高温材料包内底部中间并将所述堤坝式浇包底部一分为二，所述球化剂、包内孕育剂、球铁压板、生铁、Sb从下至上依次设置在所述堤坝一侧内；所述球铁压板为终铁液浇注的半圆形铁板，所述球铁压板厚度为10mm并且直径小于所述堤坝式浇包底部内径；所述生铁均匀压在所述球铁压板上；出铁时，所述原铁液对从没有放置球化剂的一侧冲入所述堤坝式浇包。
并且，所述原铁液，按质量份数计，目标成分为C3.7％～3.8％、Si1.2％～1.3％、Mn0％～0.2％、P0％～0.05％、S0％～0.02％，余量为Fe。
进一步的，所述预处理剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si62％～65％、Zr3％～5％、Al3％～5％、Ca1.0％～1.5％、Sb，余量为Fe。并且，所述增碳剂，按质量份数计，由以下组分构成：C99.5～99.7％，余量为S。所述球化剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si44％～45％、Mg5％～6％、Ca1.0％～1.2％、Re1～1.2％、Al0.5～1.0％、Ba0.2～0.3％、Pb0.2～0.25％、Cu0.1～0.2％、Ni0.1～0.2％，余量为Fe。所述Re包括Ce、Nd、Yi，所述Ce：Nd：Yi＝2:1:1。
此外，所述孕育剤包括包内孕育剂、出铁孕育剂，所述包内孕育剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si72％～75％、Ca1.0％～2.0％、Al0.5％～1.5％、Ba2.0％～3.0％，余量为Fe；所述出铁孕育剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si70％～72％、Ca0.8％～1.2％、Al0.7％～1.2％、Re1.5～2.0％、S0.1～0.5％、Bi0.1～0.3％、O0.1％～0.2％，余量为Fe。所述Re包括La、Ce、Yi，所述La、Ce、Yi＝1:1:1。
实施例1
前期准备：对所有设备作全面细致的检查，确认设备无异常；
原料准备：所述原料包括生铁、废钢、回炉料、预处理剂、Sb、增碳剂、球化剂、孕育剤，所述孕育剤包括包内孕育剂、出铁孕育剂；
其中，所述预处理剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si62％、Zr5％、Al5％、Ca1.5％，余量为Fe；所述增碳剂，按质量份数计，由以下组分构成：C99.5％，余量为S；所述球化剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si45％、Mg6％、Ca1.2％、Re1.0％、Al1.0％、Ba0.2％、Pb0.2％、Cu0.1％、Ni0.1％，余量为Fe，所述Re包括Ce、Nd、Yi，所述Ce：Nd：Yi＝2:1:1；所述包内孕育剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si75％、Ca1.0％、Al1％、Ba2.5％，余量为Fe；所述出铁孕育剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si70％、Ca1％、Al0.7％、Re1.7％、S0.2％、Bi0.1％、O0.1％，余量为Fe，所述Re包括La、Ce、Yi，所述La、Ce、Yi＝1:1:1。
制备原铁液：将生铁、废钢、回炉料、预处理剂、Sb加入12t中频感应电炉进行熔炼，待接近出铁温度时取样分析铁液成分，通过加入增碳剂调质、脱硫处理，使处理后的铁液达到原铁液目标成分,其中，所述Sb加入量为整体的0.5％，所述预处理剂加入量为整体的0.2％。
球化、包内孕育处理：将所述原铁液保温在出铁温度，将球化包运至炉前，所述球化包为堤坝式浇包，所述堤坝式浇包括球化剂、包内孕育剂、球铁压板、生铁、Sb、耐高温材料包、堤坝，所述堤坝竖直设置在所述耐高温材料包内底部中间并将所述堤坝式浇包底部一分为二，所述球化剂、包内孕育剂、球铁压板、生铁、Sb从下至上依次设置在所述堤坝一侧内；所述球铁压板为终铁液浇注的半圆形铁板，所述球铁压板厚度为10mm并且直径小于所述堤坝式浇包底部内径；所述生铁均匀压在所述球铁压板上；出铁时，所述原铁液对从没有放置球化剂的一侧冲入所述堤坝式浇包；
出铁孕育：当所述原铁液出炉到待出炉原铁液质量的2/3时，加入占待出炉原铁液重量0.2％的出铁孕育剂，进行出铁孕育；
浇注：在球化、孕育结束后，对铁液表面的废渣进行去除，在表面均匀撤上一层珍珠岩，将所述堤坝式浇包运至铸型化，准备浇注，浇注前测温，浇注温度为1350℃，浇注时在所述原铁液流正上方设置有孕育罐，所述出铁孕育剂放置所述孕育罐中，所述出铁孕育剂通过进行所述孕育罐随流孕育；
出箱：浇注结束后，待祷件表面温度降至300℃下后开箱；
合格检测：对祷件成品进行抽取试样测量、测试，若测量、测试合格，则包装入库；若不合格，则回收再利用。
实施例2
前期准备：对所有设备作全面细致的检查，确认设备无异常；
原料准备：所述原料包括生铁、废钢、回炉料、预处理剂、Sb、增碳剂、球化剂、孕育剤，所述孕育剤包括包内孕育剂、出铁孕育剂；
其中，所述预处理剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si65％、Zr5％、Al5％、Ca1.0％，余量为Fe；所述增碳剂，按质量份数计，由以下组分构成：C99.5％，余量为S；所述球化剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si45％、Mg5％、Ca1.0％、Re1、Al1.0％、Ba0.3％、Pb0.25％、Cu0.2％、Ni0.1％，余量为Fe，所述Re包括Ce、Nd、Yi，所述Ce：Nd：Yi＝2:1:1；所述包内孕育剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si72％、Ca1.0％、Al1％、Ba2.0％，余量为Fe；所述出铁孕育剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si70％、Ca1％、Al1％、Re2.0％、S0.1％、Bi0.2％、O0.2％，余量为Fe，所述Re包括La、Ce、Yi，所述La、Ce、Yi＝1:1:1。
制备原铁液：将生铁、废钢、回炉料、预处理剂、Sb加入12t中频感应电炉进行熔炼，待接近出铁温度时取样分析铁液成分，通过加入增碳剂调质、脱硫处理，使处理后的铁液达到原铁液目标成分,其中，所述Sb加入量为整体的0.5％，所述预处理剂加入量为整体的0.2％。
球化、包内孕育处理：将所述原铁液保温在出铁温度，将球化包运至炉前，所述球化包为堤坝式浇包，所述堤坝式浇包括球化剂、包内孕育剂、球铁压板、生铁、Sb、耐高温材料包、堤坝，所述堤坝竖直设置在所述耐高温材料包内底部中间并将所述堤坝式浇包底部一分为二，所述球化剂、包内孕育剂、球铁压板、生铁、Sb从下至上依次设置在所述堤坝一侧内；所述球铁压板为终铁液浇注的半圆形铁板，所述球铁压板厚度为10mm并且直径小于所述堤坝式浇包底部内径；所述生铁均匀压在所述球铁压板上；出铁时，所述原铁液对从没有放置球化剂的一侧冲入所述堤坝式浇包；
出铁孕育：当所述原铁液出炉到待出炉原铁液质量的2/3时，加入占待出炉原铁液重量0.2％的出铁孕育剂，进行出铁孕育；
浇注：在球化、孕育结束后，对铁液表面的废渣进行去除，在表面均匀撤上一层珍珠岩，将所述堤坝式浇包运至铸型化，准备浇注，浇注前测温，浇注温度为1350℃，浇注时在所述原铁液流正上方设置有孕育罐，所述出铁孕育剂放置所述孕育罐中，所述出铁孕育剂通过进行所述孕育罐随流孕育；
出箱：浇注结束后，待祷件表面温度降至300℃下后开箱；
合格检测：对祷件成品进行抽取试样测量、测试，若测量、测试合格，则包装入库；若不合格，则回收再利用。
实施例3
前期准备：对所有设备作全面细致的检查，确认设备无异常；
原料准备：所述原料包括生铁、废钢、回炉料、预处理剂、Sb、增碳剂、球化剂、孕育剤，所述孕育剤包括包内孕育剂、出铁孕育剂；
其中，所述预处理剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si62％、Zr5％、Al3％、Ca1.5％，余量为Fe；所述增碳剂，按质量份数计，由以下组分构成：C99.5％，余量为S；所述球化剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si44％、Mg6％、Ca1％、Re1％、Al0.5％、Ba0.2％、Pb0.2％、Cu0.1％、Ni0.1％，余量为Fe，所述Re包括Ce、Nd、Yi，所述Ce：Nd：Yi＝2:1:1；所述包内孕育剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si74％、Ca2％、Al1％、Ba2.0％，余量为Fe；所述出铁孕育剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si70％、Ca1.2％、Al1％、Re2.0％、S0.1％、Bi0.2％、O0.2％，余量为Fe，所述Re包括La、Ce、Yi，所述La、Ce、Yi＝1:1:1。
制备原铁液：将生铁、废钢、回炉料、预处理剂、Sb加入12t中频感应电炉进行熔炼，待接近出铁温度时取样分析铁液成分，通过加入增碳剂调质、脱硫处理，使处理后的铁液达到原铁液目标成分,其中，所述Sb加入量为整体的0.5％，所述预处理剂加入量为整体的0.2％。
球化、包内孕育处理：将所述原铁液保温在出铁温度，将球化包运至炉前，所述球化包为堤坝式浇包，所述堤坝式浇包括球化剂、包内孕育剂、球铁压板、生铁、Sb、耐高温材料包、堤坝，所述堤坝竖直设置在所述耐高温材料包内底部中间并将所述堤坝式浇包底部一分为二，所述球化剂、包内孕育剂、球铁压板、生铁、Sb从下至上依次设置在所述堤坝一侧内；所述球铁压板为终铁液浇注的半圆形铁板，所述球铁压板厚度为10mm并且直径小于所述堤坝式浇包底部内径；所述生铁均匀压在所述球铁压板上；出铁时，所述原铁液对从没有放置球化剂的一侧冲入所述堤坝式浇包；
出铁孕育：当所述原铁液出炉到待出炉原铁液质量的2/3时，加入占待出炉原铁液重量0.2％的出铁孕育剂，进行出铁孕育；
浇注：在球化、孕育结束后，对铁液表面的废渣进行去除，在表面均匀撤上一层珍珠岩，将所述堤坝式浇包运至铸型化，准备浇注，浇注前测温，浇注温度为1350℃，浇注时在所述原铁液流正上方设置有孕育罐，所述出铁孕育剂放置所述孕育罐中，所述出铁孕育剂通过进行所述孕育罐随流孕育；
出箱：浇注结束后，待祷件表面温度降至300℃下后开箱；
合格检测：对祷件成品进行抽取试样测量、测试，若测量、测试合格，则包装入库；若不合格，则回收再利用。
效果验证：
根据本发明所述的用于高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，得到的实施例1、实施例2、实施例3的球墨铸铁，对实施例1、实施例2、实施例3三组实验铸件中心面、薄弱面各位置进行室温拉伸试验和对中心位置进行低温冲击试验，获得了中心位置和薄弱区的力学性能数据，其中拉伸强度数据见表1，延伸率数据见表2，低温韧性数据见表3。
并且本实验的实验祷件均为立方试块，在铸件中心面两侧分别取两片方板，一片为20mm，做拉伸试样，另一片厚36mm，沿水平对称轴取一系列的冲击试样。
其中，拉伸试验按GB/T228-2002金属材料室温拉伸试验方法进行，室温拉伸试验设备为SHT4305微机控制电液巧服万能试验机。
低湿冲击试验按GB/T229-2007金属材料夏比摆锤冲击试验方法进行，试样为标准夏比V型缺口冲击试样，试样样坯的切取按GB/T 2975的规定执行，试样制备过程中将由于过热或冷加工硬化而改变材料冲击性能的影响减至最小。低温冲击试验在摆捶式数显冲击试验机上进行，且保证每个位置进行3次以上试验，取平均值作为该位置的冲击功。
表1三组实施例的中心、薄弱各位置的拉伸强度
表2三组实施例的中心、薄弱各位置的延伸率
表3三组实施例的中心位置的低温韧性数据
此外，通过所述用于高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺得到的上述实施例1、实施例2、实施例3的球墨铸铁，截面基本无气孔，致密度高。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）前期准备：对所有设备作全面细致的检查，确认设备无异常；
（2）原料准备：所述原料包括生铁、废钢、回炉料、预处理剂、Sb、增碳剂、球化剂、孕育剤，所述孕育剤包括包内孕育剂、出铁孕育剂；
（3）制备原铁液：将生铁、废钢、回炉料、预处理剂加入12t中频感应电炉进行熔炼，待接近出铁温度时取样分析铁液成分，通过加入增碳剂调质、脱硫处理，使处理后的铁液达到原铁液目标成分；
（4）球化、包内孕育处理：将所述原铁液保温在出铁温度，将球化包运至炉前，所述球化包为堤坝式浇包，所述堤坝式浇包括球化剂、包内孕育剂、球铁压板、生铁、Sb、耐高温材料包、堤坝，所述堤坝竖直设置在所述耐高温材料包内底部中间并将所述堤坝式浇包底部一分为二，所述球化剂、包内孕育剂、球铁压板、生铁、Sb从下至上依次设置在所述堤坝一侧内；所述球铁压板为终铁液浇注的半圆形铁板，所述球铁压板厚度为10mm并且直径小于所述堤坝式浇包底部内径；所述生铁均匀压在所述球铁压板上；出铁时，所述原铁液对从没有放置球化剂的一侧冲入所述堤坝式浇包；
（5）出铁孕育：当所述原铁液出炉到待出炉原铁液质量的2/3时，加入占待出炉原铁液重量0.2％的出铁孕育剂，进行出铁孕育；
（6）浇注：在球化、孕育结束后，对铁液表面的废渣进行去除，在表面均匀撤上一层珍珠岩，将所述堤坝式浇包运至铸型化，准备浇注；
（7）出箱：浇注结束后，待祷件表面温度降至300℃下后开箱；
（8）合格检测：对祷件成品进行抽取试样测量、测试，若测量、测试合格，则包装入库；若不合格，则回收再利用。
2.根据权利要求1所述的高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，其特征在于，所述原铁液，按质量份数计，目标成分为C3.7%～3.8%、Si1.2%～1.3%、Mn0%～0.2%、P0%～0.05%、S0%～0.02%，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，其特征在于，所述步骤（3）中，熔炼时还要加入Sb，所述Sb加入量为整体的0.5%；所述预处理剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si62%～65%、Zr3%～5%、Al3%～5%、Ca1.0%～1.5%，余量为Fe，所述预处理剂加入量为整体的0.2%。
4.根据权利要求1所述的高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，其特征在于，所述增碳剂，按质量份数计，由以下组分构成：C99.5%～99.7%，余量为S。
5.根据权利要求1所述的高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，其特征在于，所述球化剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si44%～45%、Mg5%～6%、Ca1.0%～1.2%、Re1%～1.2%、Al0.5%～1.0%、Ba0.2%～0.3%、Pb0.2%～0.25%、Cu0.1%～0.2%、Ni0.1%～0.2%，余量为Fe。
6.根据权利要求5所述的高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，其特征在于，所述Re包括Ce、Nd、Yi，所述Ce：Nd：Yi=2:1:1。
7.根据权利要求1所述的高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，其特征在于，所述包内孕育剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si72%～75%、Ca1.0%～2.0%、Al0.5%～1.5%、Ba2.0%～3.0%，余量为Fe。
8.根据权利要求1所述的高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，其特征在于，所述出铁孕育剂，按质量份数计，由以下组分构成：Si70%～72%、Ca0.8%～1.2%、Al0.7%～1.2%、Re1.5%～2.0%、S0.1%～0.5%、Bi0.1%～0.3%、O0.1%～0.2%，余量为Fe。
9.根据权利要求8所述的高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，其特征在于，所述Re包括La、Ce、Yi，所述La、Ce、Yi=1:1:1。
10.根据权利要求1所述的高强度高韧性球墨铸铁的铸造工艺，其特征在于，所述步骤（6）还包括浇注前测温，浇注温度为1350℃～1360℃，浇注时在所述原铁液流正上方设置有孕育罐，所述出铁孕育剂放置所述孕育罐中，所述出铁孕育剂通过进行所述孕育罐随流孕育。
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