CN111560560A - 一种离心铸造高强度球墨铸铁气缸套的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离心铸造高强度球墨铸铁气缸套的方法，包括配料、熔炼、球化处理、浇注、冷却及保温；球化处理：使用喂丝球化的方法对球化前铁水进行球化处理，得到球化后铁水；浇注：将球化后铁水导入无芯气压保温浇注炉内，通过无芯气压保温浇注炉将球化后铁水注入离心浇注机内；离心浇注机向浇注模内进行浇注，得到气缸套铸件。本发明工艺简单，操作方便；使用喂丝球化的方法进行球化处理，减少球化过程的人为影响；使用无芯气压保温浇注炉，可长时间的连续向多工位离心浇注机注入球化后铁水，保证生产效率的同时，提高成品率，降低生产成本，实现批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及气缸套生产技术领域，特别是涉及一种离心铸造高强度球墨铸铁气缸套的方法。
背景技术
为适应更严苛的发动机排放标准、发动机必须更大的提高爆发压力以满足要求，发动机要求气缸套产品抗拉强度必须达到600MPa以上，传统的灰铸铁材质气缸套已经无法满足要求，钢质气缸套虽然抗拉强度高但制造成本也高，无法满足气缸套高性能，低成本的使用需求。
球墨铸铁具有铁的本质钢的性能，非常适合高标准发动机对气缸套的要求。但由于球墨铸铁材质较灰铸铁材质存在根本不同，传统的离心铸造高强度球墨铸铁气缸套生产工艺无法与多工位离心浇注机很好的匹配，不能满足大批量生产的条件。传统的离心铸造高强度球墨铸铁气缸套生产工艺流程如下：中频炉熔炼球化前铁水、有芯保温炉保温、冲入法进行球化处理、多工位离心浇注机进行浇注生产。上述工艺流程中，当球化铁水量大时，浇注不完的球化铁水10分钟就会出现球化衰退、温降的问题；当球化铁水量较少，无法与多工位离心浇注机匹配使用；而且球化处理质量受人为影响较大、球化处理作业时间较长无法跟上多工位离心浇注机的生产节拍，无法实现大批量、稳定、连续生产。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述不足，提供一种离心铸造高强度球墨铸铁气缸套的方法。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种离心铸造高强度球墨铸铁气缸套的方法，包括以下步骤：
(1)配料：按照球墨铸铁气缸套的原料组分进行配料，得到球墨铸铁气缸套炉料；
(2)熔炼：将球墨铸铁气缸套炉料使用中频炉熔炼，得到球化前铁水；
(3)球化处理：使用喂丝球化的方法对球化前铁水进行球化处理，得到球化后铁水；
(4)浇注：将球化后铁水导入无芯气压保温浇注炉内，通过无芯气压保温浇注炉将球化后铁水注入离心浇注机内；离心浇注机向浇注模内进行浇注，得到气缸套铸件；
(5)冷却及保温：将气缸套铸件进行冷却后，置入保温炉进行保温；保温结束，得到球墨铸铁气缸套。
优选的，所述球墨铸铁气缸套由以下重量百分比的原料制成：碳3.6～4.0％，硅2.0～2.6％，锰0.6～0.9％，磷≤0.06％，硫≤0.025％，铬≤0.08％，钼0.3～0.7％，镍0.9～1.0％，铜0.1～0.2％，余量为铁。
优选的，所述步骤(2)的熔炼过程中，熔炼温度为1500～1550℃。
优选的，所述步骤(3)的球化处理过程，使用喂丝球化装置对球化前铁水进行球化处理；所述球化处理过程采用包芯线进行球化处理。
优选的，所述喂丝球化的方法如下，将球化前铁水加入到喂丝球化用铁水包中，铁水包自动转运至喂丝球化处理站内，进行球化处理；包芯线的喂丝速度为10～20m/min；包芯线与铁水反应使得铁水翻滚；包芯线的喂丝总量为球化前铁水总量的0.6～0.75％，至喂丝结束，球化完成；球化后铁水的温度为1400～1450℃。
优选的，所述包芯线为稀土硅铁镁合金包芯线。
优选的，所述步骤(4)的浇注过程中，无芯气压保温浇注炉的炉内温度保持在1380～1420℃，无芯气压保温浇注炉内通入氮气进行保护。
优选的，离心浇注机向浇注模内进行浇注时的离心速度为600～650r/min。
优选的，所述离心浇注机为多工位离心浇注机。
优选的，将铸造成型的气缸套铸件出模后，降温至300～500℃；将降温后的气缸套铸件置入保温炉内进行保温，保温时间为60～180分钟，且气缸套铸件保温到不超过300℃时出炉；出炉后得到球墨铸铁气缸套成品。
本发明的作用原理：
本发明的主要步骤包括配料、熔炼、球化处理、浇注、冷却及保温。其中熔炼采用的是中频炉熔炼，球化处理采用的是喂丝球化处理，浇注的过程中采用了无芯气压保温浇注炉。简要的可描述为以下工艺：中频炉熔炼球化前铁水，喂丝球化处理，无芯气压保温浇注炉直接对接多工位离心浇注机进行大批量、稳定、连续浇注生产。
喂丝球化处理过程采用喂丝球化装置，喂丝球化装置自动化程度高，可以精准的控制球化的过程，减少球化处理过程的人为影响。浇注过程中使用的无芯气压保温浇注炉内可充入氮气，氮气保护下确保1小时不会出现球化衰退，可持续性的向无芯气压保温浇注炉不断补充新的球化后铁水，用以匹配多工位离心浇注机的生产。
本发明的工艺步骤效率高，产品质量好，连续性好，生产过程稳定且连续；使用喂丝球化的方法进行球化处理，减少球化过程人为影响；使用无芯气压保温浇注炉，可长时间的连续向多工位离心浇注机注入球化后铁水，保证生产效率的同时，提高成品率，降低生产成本。能够实现批量生产，高效率、高质量、低成本的满足了未来发动机对气缸套产品的需要。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明工艺简单，操作方便；使用喂丝球化的方法进行球化处理，减少球化过程的人为影响；使用无芯气压保温浇注炉，可长时间的连续向多工位离心浇注机注入球化后铁水，保证生产效率的同时，提高成品率，降低生产成本，实现批量生产。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种离心铸造高强度球墨铸铁气缸套的方法，包括以下步骤：
(1)配料：按照以下重量百分比的原料进行配料，碳3.6％，硅2.3％，锰0.7％，磷0.06％，硫0.02％，铬0.05％，钼0.3％，镍1.0％，铜0.1％，余量为铁；得到球墨铸铁气缸套炉料；
(2)熔炼：将球墨铸铁气缸套炉料使用中频炉熔炼，熔炼温度为1525℃，得到球化前铁水；
(3)球化处理：使用喂丝球化的方法对球化前铁水进行球化处理，得到球化后铁水；所述喂丝球化的方法如下，将球化前铁水加入到喂丝球化用铁水包中，铁水包自动转运至喂丝球化处理站内，进行球化处理；包芯线的喂丝速度为15m/min；包芯线与铁水反应使得铁水翻滚；包芯线的喂丝总量为球化前铁水总量的0.6％，至喂丝结束，球化完成；球化后铁水的温度为1425℃。
(4)浇注：将球化后铁水导入无芯气压保温浇注炉内，通过无芯气压保温浇注炉将球化后铁水注入多工位离心浇注机内；多工位离心浇注机向浇注模内进行浇注，得到气缸套铸件；无芯气压保温浇注炉的炉内温度保持在1400℃，无芯气压保温浇注炉内通入氮气；多工位离心浇注机向浇注模内进行浇注时的离心速度为600r/min。
(5)冷却及保温：将铸造成型的气缸套铸件出模后，降温至370℃；将降温后的气缸套铸件置入保温炉内进行保温，保温时间为70分钟，且气缸套铸件保温到不超过300℃时出炉；出炉后得到球墨铸铁气缸套成品。
实施例2
一种离心铸造高强度球墨铸铁气缸套的方法，包括以下步骤：
(1)配料：按照以下重量百分比的原料进行配料，碳4.0％，硅2.6％，锰0.9％，磷0.03％，硫0.025％，铬0.07％，钼0.7％，镍0.9％，铜0.15％，余量为铁；得到球墨铸铁气缸套炉料；
(2)熔炼：将球墨铸铁气缸套炉料使用中频炉熔炼，熔炼温度为1500℃，得到球化前铁水；
(3)球化处理：使用喂丝球化的方法对球化前铁水进行球化处理，得到球化后铁水；所述喂丝球化的方法如下，将球化前铁水加入到喂丝球化用铁水包中，铁水包自动转运至喂丝球化处理站内，进行球化处理；包芯线的喂丝速度为10m/min；包芯线与铁水反应使得铁水翻滚；包芯线的喂丝总量为球化前铁水总量的0.75％，至喂丝结束，球化完成；球化后铁水的温度为1450℃；包芯线为稀土硅铁镁合金包芯线。
(4)浇注：将球化后铁水导入无芯气压保温浇注炉内，通过无芯气压保温浇注炉将球化后铁水注入多工位离心浇注机内；多工位离心浇注机向浇注模内进行浇注，得到气缸套铸件；无芯气压保温浇注炉的炉内温度保持在1420℃，无芯气压保温浇注炉内通入氮气；多工位离心浇注机向浇注模内进行浇注时的离心速度为625r/min。
(5)冷却及保温：将铸造成型的气缸套铸件出模后，降温至420℃；将降温后的气缸套铸件置入保温炉内进行保温，保温时间为100分钟，且气缸套铸件保温到不超过300℃时出炉；出炉后得到球墨铸铁气缸套成品。
实施例3
一种离心铸造高强度球墨铸铁气缸套的方法，包括以下步骤：
(1)配料：按照以下重量百分比的原料进行配料，碳3.8％，硅2.0％，锰0.6％，磷0.05％，硫0.018％，铬0.08％，钼0.5％，镍1.0％，铜0.2％，余量为铁；得到球墨铸铁气缸套炉料；
(2)熔炼：将球墨铸铁气缸套炉料使用中频炉熔炼，熔炼温度为1550℃，得到球化前铁水；
(3)球化处理：使用喂丝球化的方法对球化前铁水进行球化处理，得到球化后铁水；所述喂丝球化的方法如下，将球化前铁水加入到喂丝球化用铁水包中，铁水包自动转运至喂丝球化处理站内，进行球化处理；包芯线的喂丝速度为18m/min；包芯线与铁水反应使得铁水翻滚；包芯线的喂丝总量为球化前铁水总量的0.7％，至喂丝结束，球化完成；球化后铁水的温度为1400℃；包芯线为稀土硅铁镁合金包芯线。
(4)浇注：将球化后铁水导入无芯气压保温浇注炉内，通过无芯气压保温浇注炉将球化后铁水注入多工位离心浇注机内；多工位离心浇注机向浇注模内进行浇注，得到气缸套铸件；无芯气压保温浇注炉的炉内温度保持在1380℃，无芯气压保温浇注炉内通入氮气；多工位离心浇注机向浇注模内进行浇注时的离心速度为650r/min。
(5)冷却及保温：将铸造成型的气缸套铸件出模后，降温至470℃；将降温后的气缸套铸件置入保温炉内进行保温，保温时间为120分钟，且气缸套铸件保温到不超过300℃时出炉；出炉后得到球墨铸铁气缸套成品。
对比例
(1)配料：按照以下重量百分比的原料进行配料，碳3.6％，硅2.3％，锰0.7％，磷0.06％，硫0.02％，铬0.05％，钼0.3％，镍1.0％，铜0.1％，余量为铁；得到球墨铸铁气缸套炉料；
(2)熔炼：将球墨铸铁气缸套炉料使用中频炉熔炼，熔炼温度为1525℃，得到球化前铁水；
(3)有芯保温炉保温，使用有芯保温炉对球化前铁水进行保温，保温温度为1400℃；
(4)球化处理：使用冲入法对步骤(3)保温后的球化前铁水进行球化处理，得到球化后铁水；
(5)浇注：将球化后铁水送入多工位离心浇注机，进行浇注生产，得到气缸套铸件；多工位离心浇注机向浇注模内进行浇注时的离心速度为600r/min；
(6)冷却及保温：将铸造成型的气缸套铸件出模后，降温至370℃；将降温后的气缸套铸件置入保温炉内进行保温，保温时间为70分钟，且气缸套铸件保温到不超过300℃时出炉；出炉后得到球墨铸铁气缸套成品。
按照实施例1与对比例的工艺过程分别进行球墨铸铁气缸套的生产，得到表1数据。
表1实施例球墨铸铁气缸套工艺与对比例球墨铸铁气缸套工艺对比
通过上表可知，按照实施例的工艺生产获得的球墨铸铁气缸套的材质检测合格率、铸造生产效率均高于对比例中的传统工艺；且实施例的工艺生产获得的球墨铸铁气缸套的铸造废品率远远低于对比例中的传统工艺。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种离心铸造高强度球墨铸铁气缸套的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)配料：按照球墨铸铁气缸套的原料组分进行配料，得到球墨铸铁气缸套炉料；
(2)熔炼：将球墨铸铁气缸套炉料使用中频炉熔炼，得到球化前铁水；
(3)球化处理：使用喂丝球化的方法对球化前铁水进行球化处理，得到球化后铁水；
(4)浇注：将球化后铁水导入无芯气压保温浇注炉内，通过无芯气压保温浇注炉将球化后铁水注入离心浇注机内；离心浇注机向浇注模内进行浇注，得到气缸套铸件；
(5)冷却及保温：将气缸套铸件进行冷却后，置入保温炉进行保温；保温结束，得到球墨铸铁气缸套。
2.根据权利要求1所述的一种离心铸造高强度球墨铸铁气缸套的方法，其特征在于：所述球墨铸铁气缸套由以下重量百分比的原料制成：碳3.6～4.0％，硅2.0～2.6％，锰0.6～0.9％，磷≤0.06％，硫≤0.025％，铬≤0.08％，钼0.3～0.7％，镍0.9～1.0％，铜0.1～0.2％，余量为铁。
3.根据权利要求1所述的一种离心铸造高强度球墨铸铁气缸套的方法的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)的熔炼过程中，熔炼温度为1500～1550℃。
4.根据权利要求1所述的一种离心铸造高强度球墨铸铁气缸套的方法的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)的球化处理过程，使用喂丝球化装置对球化前铁水进行球化处理；所述球化处理过程采用包芯线进行球化处理。
5.根据权利要求4所述的一种离心铸造高强度球墨铸铁气缸套的方法的制备方法，其特征在于：所述喂丝球化的方法如下，将球化前铁水加入到喂丝球化用铁水包中，铁水包自动转运至喂丝球化处理站内，进行球化处理；包芯线的喂丝速度为10～20m/min；包芯线与铁水反应使得铁水翻滚；包芯线的喂丝总量为球化前铁水总量的0.6～0.75％，至喂丝结束，球化完成；球化后铁水的温度为1400～1450℃。
6.根据权利要求5所述的一种离心铸造高强度球墨铸铁气缸套的方法的制备方法，其特征在于：所述包芯线为稀土硅铁镁合金包芯线。
7.根据权利要求1所述的一种离心铸造高强度球墨铸铁气缸套的方法的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)的浇注过程中，无芯气压保温浇注炉的炉内温度保持在1380～1420℃，无芯气压保温浇注炉内通入氮气进行保护。
8.根据权利要求7所述的一种离心铸造高强度球墨铸铁气缸套的方法的制备方法，其特征在于：离心浇注机向浇注模内进行浇注时的离心速度为600～650r/min。
9.根据权利要求8所述的一种离心铸造高强度球墨铸铁气缸套的方法的制备方法，其特征在于：所述离心浇注机为多工位离心浇注机。
10.根据权利要求1所述的一种离心铸造高强度球墨铸铁气缸套的方法的制备方法，其特征在于：将铸造成型的气缸套铸件出模后，降温至300～500℃；将降温后的气缸套铸件置入保温炉内进行保温，保温时间为60～180分钟，且气缸套铸件保温到不超过300℃时出炉；出炉后得到球墨铸铁气缸套成品。
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