CN113699432A - 一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺 - Google Patents

一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺，具体涉及铸铁材料技术领域。本发明选用微量元素低，尤其是Ti含量低的高纯生铁、优质废钢片和不使用回炉，以及使用稀土元素RE低的球化剂和Al、Ba和Ca低的孕育剂以及硫氧含Zr的随流孕育剂这种熔炼工艺，第一可以保证铁水足够纯净，尽可能的控制有害元素如：Ti、V、W等微量元素；第二可以获得足够多的石墨核心；本发明的效果和优点：完全消除高硅球墨铸铁附铸试块和本体套样金相组织中的钉状石墨缺陷，而且，该生产工艺不需进行任何热处理，也不进行合金化，工艺简单，生产成本低，产品完全符合客户的要求。

Description

一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺
技术领域
本发明涉及铸铁材料技术领域，更具体地说，本发明涉及一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺。
背景技术
随着风电行业的快速发展，风电球墨铸铁配件需求快速增加，风电用的球墨铸铁得到快速发展，球墨铸铁由于低成本及高强韧性，得到国内外广泛的应用，但是与普通球墨铸铁相比，对风电铸件的质量和性能要求更高，这是由于风电机组工作环境恶劣，维修困难，因此对风电铸件的质量和使用性能要求较高；5MW以上风电铸件吨位较重，材料成本和安装成本都非常大，为使铸件最大程度轻量化，实现降本增效，同时具备高强度和高韧性的QT600～10和QT500～14等硅固溶强化新材料在风电铸件上的应用就显得尤为必要。该材料风电铸件在国内属于全新领域，熔炼工艺、铸造工艺没有其它普通材料来的成熟，对出现的问题可借鉴的经验和资料也相对较少。
目前，生产高硅固溶球墨铸铁件的过程中，发现高硅铸件相对普通材料铸件极容易出现钉状石墨等异型石墨，严重影响铸件的力学性能，尤其是在套样检测中，体现的尤其明显。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺。
一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺，具体制备步骤如下：
步骤一：配料及铁水冶炼：配料比例如下：生铁40～60％，废钢40～60％；
其中，生铁中微量元素成分含量为：C4.0～4.5wt％、Si0.40～0.60wt％、Mn≤0.10wt％、P≤0.03wt％、S≤0.01wt％、Ti＜0.010wt％，废钢中微量元素成分含量为：C≤0.15wt％、Si≤0.40wt％、Mn≤0.30wt％、P≤0.02wt％、S≤0.03wt％、Cr≤0.06wt％、Ti＜0.001wt％；
步骤二：熔化铁水及成分调整：将生铁和废钢加入至中频感应电炉中进行熔化，铁水熔化完毕后取样进行光谱分析和热分析，然后进行铁水成分调整，包括脱硫和对铁水的C量和Si量的调整；调整成分后，铁水中微量元素成分含量为：C：3.40～3.50wt％；Si：2.60～2.80wt％；Mn≤0.15wt％；P≤0.035wt％；S≤0.012wt％；
步骤三：球化孕育处理：预先在浇包底部放置球化剂、覆盖剂及合金Sb，后将电炉中铁水倒入浇包，同时在出铁水2/3时加入一次孕育剂，铁水发生球化和一次孕育反应；
步骤四：浇注处理：铁水球化后在铁水表面撒铁水除渣剂进行扒渣处理，随后，将浇包中铁水浇入铸型，浇注过程中加入随流孕育剂，浇注温度为1340～1360℃；
步骤五：清理铸件：浇注结束后，在砂型中缓慢冷却至400℃以下，从铸型中清出铸件。
进一步的，在步骤二中，脱硫采用的脱硫剂成分为CaO和CaC2，粒度＜10mm；调整C量采用增碳剂，固定碳≥99％，粒度0.5～5mm；调整Si量采用75硅铁，75硅铁中的硅含量72～80％，其余为Mn、Cr、P、S、Al、Ca，粒度5～100mm。
进一步的，在步骤三中，球化剂：选用稀土硅镁球化剂，成分包括5.5～6.0wt％Mg、0.15～0.30wt％Ce、40～50wt％Si以及余量的铁；按浇注铁水重量百分比计，球化剂用量为1.0～1.2wt％，粒度4～32mm。
进一步的，在步骤三中，覆盖剂和一次孕育剂均选用低硅孕育剂，成分包括40～50wt％Si、1.8～2.2wt％Ba、0.4～0.6wt％Ca、0.4～1.0wt％Al、0.05～0.15wt％Gd以及余量的铁，粒度0.5～6mm；按浇注铁水重量百分比计，覆盖剂用量为0.4～0.6wt％，一次孕育剂用量为0.4～0.8wt％。
进一步的，在步骤三中，合金Sb：按浇注铁水重量百分比计，合金Sb使用量为0.003～0.005wt％。
进一步的，在步骤四中，随流孕育剂选用硫氧含Zr孕育剂，成分包括73～76wt％Si、2.0～2.5wt％Ca、1.3～1.8wt％Zr、0.05～0.15wt％Mo、0.32～0.36wt％S、0.32～0.36wt％O以及余量的铁，粒度0.2～0.7mm；按浇注铁水重量百分比计，随流孕育剂用量为0.10～0.30wt％。
进一步的，在步骤四中，除渣剂成分为珍珠岩，珍珠岩中的SiO2≥72％，粒度1～3mm。
进一步的，在步骤三中，球化剂：选用稀土硅镁球化剂，成分包括5.5wt％Mg、0.15wt％Ce、40wt％Si以及余量的铁；按浇注铁水重量百分比计，球化剂用量为1.0wt％，粒度4mm；覆盖剂和一次孕育剂均选用低硅孕育剂，成分包括40wt％Si、1.8wt％Ba、0.4wt％Ca、0.4wt％Al、0.05wt％Gd以及余量的铁，粒度0.5mm；按浇注铁水重量百分比计，覆盖剂用量为0.4wt％，一次孕育剂用量为0.4wt％；在步骤四中，随流孕育剂选用硫氧含Zr孕育剂，成分包括73wt％Si、2.0wt％Ca、1.3wt％Zr、0.05wt％Mo、0.32wt％S、0.32wt％O以及余量的铁，粒度0.2mm；按浇注铁水重量百分比计，随流孕育剂用量为0.10wt％。
进一步的，在步骤三中，球化剂：选用稀土硅镁球化剂，成分包括6.0wt％Mg、0.30wt％Ce、50wt％Si以及余量的铁；按浇注铁水重量百分比计，球化剂用量为1.2wt％，粒度32mm；覆盖剂和一次孕育剂均选用低硅孕育剂，成分包括50wt％Si、2.2wt％Ba、0.6wt％Ca、1.0wt％Al、0.15wt％Gd以及余量的铁，粒度6mm；按浇注铁水重量百分比计，覆盖剂用量为0.6wt％，一次孕育剂用量为0.8wt％；在步骤四中，随流孕育剂选用硫氧含Zr孕育剂，成分包括76wt％Si、2.5wt％Ca、1.8wt％Zr、0.15wt％Mo、0.36wt％S、0.36wt％O以及余量的铁，粒度0.7mm；按浇注铁水重量百分比计，随流孕育剂用量为0.30wt％。
进一步的，在步骤三中，球化剂：选用稀土硅镁球化剂，成分包括5.75wt％Mg、0.225wt％Ce、45wt％Si以及余量的铁；按浇注铁水重量百分比计，球化剂用量为1.1wt％，粒度18mm；覆盖剂和一次孕育剂均选用低硅孕育剂，成分包括45wt％Si、2.0wt％Ba、0.5wt％Ca、0.7wt％Al、0.10wt％Gd以及余量的铁，粒度3.2mm；按浇注铁水重量百分比计，覆盖剂用量为0.5wt％，一次孕育剂用量为0.6wt％；在步骤四中，随流孕育剂选用硫氧含Zr孕育剂，成分包括74.5wt％Si、2.25wt％Ca、1.55wt％Zr、0.10wt％Mo、0.34wt％S、0.34wt％O以及余量的铁，粒度0.45mm；按浇注铁水重量百分比计，随流孕育剂用量为0.20wt％。
本发明的技术效果和优点：
1、采用本发明的改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺，选用微量元素低，尤其是Ti含量低的高纯生铁、优质废钢片和不使用回炉料，以及使用稀土元素RE低的球化剂和Al、Ba和Ca低的孕育剂以及硫氧含Zr的随流孕育剂这种熔炼工艺，第一可以保证铁水足够纯净，尽可能的控制有害元素如：Ti、V、W等微量元素；第二可以获得足够多的石墨核心；从而能够消除高硅固溶球墨铸铁件金相组织中的钉状石墨缺陷，能很好地满足客户对质量的各方面要求；
2、采用本发明的改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺，在球化剂中使用微量Ce，在覆盖剂和一次孕育剂中加入Gd，在随流孕育剂中加入Mo，三者配合，分级抑制石墨异型产生机制，可依次递保证球墨分布的均匀性和稳定性；本发明的效果和优点：完全消除高硅球墨铸铁附铸试块和本体套样金相组织中的钉状石墨缺陷，能将铸件附铸试块性能稳定在：抗拉强度≥530MPa，屈服强度≥400MPa，延伸率≥12.5％,～20℃无缺口冲击≥7J，本体套样性能稳定在：抗拉强度≥500MPa，屈服强度≥400MPa，延伸率≥10％；而且，该生产工艺不需进行任何热处理，也不进行合金化，工艺简单，生产成本低，产品完全符合客户的要求。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是将钉状石墨在SEM，即扫描电子显微镜下进行扫描，并通过其自带的能谱仪进行成分分析后得出的图表；
图2是本发明中实施例1本体金相组织；
图3是本发明中实施例2本体金相组织；
图4是本发明中实施例3本体金相组织。
具体实施方式
下面将结合附图与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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照说明书附图1～4：
实施例1：
本发明提供了一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺，具体制备步骤如下：
步骤一：配料及铁水冶炼：配料比例如下：生铁40～60％，废钢40～60％，其中，生铁中微量元素成分含量为：C4.0～4.5wt％、Si0.40～0.60wt％、Mn≤0.10wt％、P≤0.03wt％、S≤0.01wt％、Ti＜0.010wt％，废钢中微量元素成分含量为：C≤0.15wt％、Si≤0.40wt％、Mn≤0.30wt％、P≤0.02wt％、S≤0.03wt％、Cr≤0.06wt％、Ti＜0.001wt％；
步骤二：熔化铁水及成分调整：将生铁和废钢加入至中频感应电炉中进行熔化，铁水熔化完毕后取样进行光谱分析和热分析，然后进行铁水成分调整，包括脱硫和对铁水的C量和Si量的调整；脱硫采用的脱硫剂成分为CaO和CaC2，粒度＜10mm；调整C量采用增碳剂，固定碳≥99％，粒度0.5～5mm；调整Si量采用75硅铁，75硅铁中的硅含量72～80％，其余为Mn、Cr、P、S、Al、Ca，粒度5～100mm；调整成分后，铁水中微量元素成分含量为：C：3.40～3.50wt％；Si：2.60～2.80wt％；Mn≤0.15wt％；P≤0.035wt％；S≤0.012wt％；
步骤三：球化孕育处理：预先在浇包底部放置球化剂、覆盖剂及合金Sb，后将电炉中铁水倒入浇包，同时在出铁水2/3时加入一次孕育剂，铁水发生球化和一次孕育反应。
球化剂：选用稀土硅镁球化剂，成分包括5.5wt％Mg、0.15wt％Ce、40wt％Si以及余量的铁；按浇注铁水重量百分比计，球化剂用量为1.0wt％，粒度4mm；覆盖剂和一次孕育剂均选用低硅孕育剂，成分包括40wt％Si、1.8wt％Ba、0.4wt％Ca、0.4wt％Al、0.05wt％Gd以及余量的铁，粒度0.5mm；按浇注铁水重量百分比计，覆盖剂用量为0.4wt％，一次孕育剂用量为0.4wt％；
步骤四：浇注处理：铁水球化后在铁水表面撒铁水除渣剂进行扒渣处理，除渣剂成分为珍珠岩，珍珠岩中的SiO2≥72％，粒度1～3mm；随后，将浇包中铁水浇入铸型，浇注过程中加入随流孕育剂，较佳的浇注温度为1340～1360℃；
随流孕育剂选用硫氧含Zr孕育剂，成分包括73wt％Si、2.0wt％Ca、1.3wt％Zr、0.05wt％Mo、0.32wt％S、0.32wt％O以及余量的铁，粒度0.2mm；按浇注铁水重量百分比计，随流孕育剂用量为0.10wt％
步骤五：清理铸件：浇注结束后，在砂型中缓慢冷却至400℃以下，从铸型中清出铸件。
实施例2：
本发明提供了一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺，具体制备步骤如下：
步骤一：配料及铁水冶炼：配料比例如下：生铁40～60％，回炉料10～20％，废钢10～30％，其中，生铁使用球铁用铸造Q10生铁微量元素含量为：C4.0～4.5wt％、Si0.50～0.90wt％、Mn≤0.15wt％、P≤0.04wt％、S≤0.02wt％、Ti＜0.04wt％，废钢选用普通废钢薄片微量元素成分含量为：C≤0.15wt％、Si≤0.40wt％、Mn≤0.40wt％、P≤0.03wt％、S≤0.03wt％、Cr≤0.06wt％、Ti＜0.03wt％，回炉料指铁素体球墨铸铁回炉料；
步骤二：熔化铁水及成分调整：将生铁、废钢和回炉料加入至中频感应电炉中进行熔化，铁水熔化完毕后取样进行光谱分析和热分析，然后进行铁水成分调整，包括脱硫和对铁水的C量和Si量的调整；脱硫采用的脱硫剂成分为CaO和CaC2，粒度＜10mm；调整C量采用增碳剂，固定碳≥99％，粒度0.5～5mm；调整Si量采用75硅铁，75硅铁中的硅含量72～80％，其余为Mn、Cr、P、S、Al、Ca，粒度5～100mm；调整成分后，铁水中微量元素成分含量为：C：3.40～3.50wt％；Si：2.60～2.80wt％；Mn≤0.15wt％；P≤0.035wt％；S≤0.012wt％；
步骤三：球化孕育处理：预先在浇包底部放置球化剂、覆盖剂及合金Sb，后将电炉中铁水倒入浇包，同时在出铁水2/3时加入一次孕育剂，铁水发生球化和一次孕育反应；
球化剂：选用稀土硅镁球化剂，成分包括5.5～6.0wt％Mg、0.15～0.30wt％RE、40～50wt％Si以及余量的铁；按浇注铁水重量百分比计，球化剂用量为1.0～1.2wt％，粒度4～32mm；
孕育剂：包括覆盖剂、一次孕育剂和随流孕育剂，覆盖剂和一次孕育剂均选用低硅孕育剂，成分包括40～50wt％Si、1.8～2.2wt％Ba、0.4～0.6wt％Ca、0.4～1.0wt％Al以及余量的铁，粒度0.5～6mm；随流孕育剂选用硫氧含Zr孕育剂，成分包括73～76wt％Si、2.0～2.5wt％Ca、1.3～1.8wt％Zr以及余量的铁，粒度0.2～0.7mm；按浇注铁水重量百分比计，覆盖剂用量为0.4～0.6wt％，一次孕育剂用量为0.4～0.8wt％；随流孕育剂用量为0.10～0.30wt％；
合金Sb：按浇注铁水重量百分比计，合金Sb使用量为0.003～0.005wt％。
球化剂：选用稀土硅镁球化剂，成分包括5.5wt％Mg、0.15wt％Ce、40wt％Si以及余量的铁；按浇注铁水重量百分比计，球化剂用量为1.0wt％，粒度4mm；覆盖剂和一次孕育剂均选用低硅孕育剂，成分包括40wt％Si、1.8wt％Ba、0.4wt％Ca、0.4wt％Al、0.15wt％Gd以及余量的铁，粒度0.5mm；按浇注铁水重量百分比计，覆盖剂用量为0.4wt％，一次孕育剂用量为0.4wt％；
步骤四：浇注处理：铁水球化后在铁水表面撒铁水除渣剂进行扒渣处理，除渣剂成分为珍珠岩，珍珠岩中的SiO2≥72％，粒度1～3mm；随后，将浇包中铁水浇入铸型，浇注过程中加入随流孕育剂，较佳的浇注温度为1340～1360℃；
步骤五：浇注结束后，在砂型中缓慢冷却至400℃以下，从铸型中清出铸件。
实施例3：
本发明提供了一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺，具体制备步骤如下：
步骤一：配料及铁水冶炼：配料比例如下：生铁40～60％，废钢40～60％，其中，生铁使用球铁用铸造高纯生铁微量元素成分含量为：C4.0～4.5wt％、Si0.40～0.60wt％、Mn≤0.10wt％、P≤0.03wt％、S≤0.01wt％、Ti＜0.010wt％，废钢选用优质废钢薄片微量元素成分含量为：C≤0.15wt％、Si≤0.40wt％、Mn≤0.30wt％、P≤0.02wt％、S≤0.03wt％、Cr≤0.06wt％、Ti＜0.001wt％；
步骤二：熔化铁水及成分调整：将生铁和废钢加入至中频感应电炉中进行熔化，铁水熔化完毕后取样进行光谱分析和热分析，然后进行铁水成分调整，包括脱硫和对铁水的C量和Si量的调整；脱硫采用脱硫剂成分为CaO和CaC2，粒度＜10mm；调整C量采用增碳剂，固定碳≥99％，粒度0.5～5mm；调整Si量采用75硅铁，75硅铁中的硅含量72～80％，其余为Mn、Cr、P、S、Al、Ca，粒度5～100mm；调整成分后，铁水中微量元素成分含量为：C：3.40～3.50wt％；Si：2.60～2.80wt％；Mn≤0.15wt％；P≤0.035wt％；S≤
0.012wt％；
步骤三：球化孕育处理：预先在浇包底部放置球化剂、覆盖剂及合金Sb，后将电炉中铁水倒入浇包，同时在出铁水2/3时加入一次孕育剂，铁水发生球化和一次孕育反应；
球化剂：选用稀土硅镁球化剂，成分包括5.0～7.0wt％Mg、0.40～0.60wt％RE、40～50wt％Si以及余量的铁；按浇注铁水重量百分比计，球化剂用量为1.0～1.2wt％；
孕育剂：包括覆盖剂、一次孕育剂和随流孕育剂，覆盖剂选用硅75铝，成分包括72～80wt％Si、1.5～2.0wt％Ba、1.0～1.5wt％Ca以及余量的铁；一次孕育剂选用硅钙钡孕育剂，成分包括72～78wt％Si、2.0～3.0wt％Ba、1.0～2.0wt％Ca以及余量的铁；随流孕育剂选用硫氧孕育剂，成分包括65～80wt％Si、0.5～1.5wt％Ca以及余量的铁；按浇注铁水重量百分比计，覆盖剂用量为0.3～0.5wt％，一次孕育剂用量为0.4～0.8wt％；随流孕育剂用量为0.10～0.30wt％；
合金Sb：按浇注铁水重量百分比计，合金Sb使用量为0.003～0.005wt％；
步骤四：浇注处理：铁水球化后在铁水表面撒铁水除渣剂进行扒渣处理，除渣剂成分为珍珠岩，珍珠岩中的SiO2≥72％，粒度1～3mm；随后，将浇包中铁水浇入铸型，浇注过程中加入随流孕育剂，浇注温度为1340～1360℃
步骤五：清理铸件：浇注结束后，在砂型中缓慢冷却至400℃以下，从铸型中清出铸件。
实施例1～3浇注铸件为某风电4.XMW底座，浇注重量28.5T，壁厚100～400mm，关键元素化学成分如表1所示，其附铸试块和本体套样的力学性能的检测结果如表2和表3所示，附铸试块规格为70×70×170mm。图2～4为实施例1～3本体套样的金相组织。
表1实施例1～3的关键元素化学成分
化学成分/％ C Si Mn P S Mg Ti
实例1 3.45 3.81 0.151 0.022 0.006 0.040 0.010
实例2 3.46 3.82 0.154 0.023 0.006 0.039 0.023
实例3 3.45 3.81 0.150 0.022 0.007 0.041 0.013
表2实施例1～3附铸试块力学性能
Figure BDA0003160798800000081
表3实施例1～3本体套样力学性能
力学性能 抗拉强度Rm/MPa 屈服强度Rp0.2/MPa 伸长率/％
实例1 536 422 15.6
实例2 505 404 7.5
实例3 513 408 9.3
由表1～3的数据和图1～4可以看出：将钉状石墨在扫描电子显微镜下进行扫描，并通过其自带的能谱仪进行成分分析后得出，钉状石墨周围主要成分为Ti、V、Nb、W等微量元素的碳化物，其中以TiC为主；选用高纯生铁和优质废钢片以及不使用回炉料是为了减少铁水中的Ti、V、W等微量元素，尤其是Ti元素，经研究发现该元素的碳化物是引起高硅固溶球墨铸铁金相组织出现钉状石墨缺陷的主要元素；由于高硅固溶球墨铸铁件随着Si量的不断提高，若仍然保持低Si球墨铸铁件的高稀土元素含量，那么在石墨形成和长大的过程中极易出现石墨变异的情况，选用低稀土元素的球化剂正是如此考虑；同时采用Al、Ca、Ba含量低的孕育剂可以更好地配合该低稀土球化剂，能够得到石墨形态良好的高硅固溶球墨铸铁；硫氧含Zr的随流孕育剂与传统使用硫氧孕育剂不同，由于S和O的可利用性会受到限制，孕育剂的添加可能会达到性能极限，在这种情况下，其有效性会受到形成的潜在核心数量的限制，因此含Zr的随流孕育剂添加的少量Zr和Ca元素能够通过金属与非金属成分之间的平衡反应，有意地产生更高密度的核心数量和改善形核状态，从而更好地改善铸件金相组织；选用高纯生铁、优质废钢片和不使用回炉料且使用稀土元素RE低的球化剂、Al、Ba和Ca低的孕育剂以及硫氧含Zr的随流孕育剂的实例1无论从附铸试块和本体套样的性能上看，都是最好的，且本体套样中不存在钉状石墨缺陷；而使用稀土元素RE低的球化剂和Al、Ba和Ca低的孕育剂以及硫氧含Zr的随流孕育剂，但不选用高纯生铁优质废钢片且加回炉料的实例2和选用高纯生铁、优质废钢片和不使用回炉料，但不使用稀土元素RE低的球化剂和Al、Ba和Ca低的孕育剂以及硫氧含Zr的随流孕育剂的实例3的附铸试块和本体套样性能均较差，且都存在钉状石墨缺陷；通过化学检测可以得出，实例1的Ti含量为0.010％，实例2和3％分别为0.023％和0.013％；可以得出以下结论：选用微量元素低，尤其是Ti含量低的高纯生铁、优质废钢片和不使用回炉料，以及使用稀土元素RE低的球化剂和Al、Ba和Ca低的孕育剂以及硫氧含Zr的随流孕育剂这种熔炼工艺，第一可以保证铁水足够纯净，尽可能的控制有害元素如：Ti、V、W等微量元素；第二可以获得足够多的石墨核心；从而能够消除高硅固溶球墨铸铁件金相组织中的钉状石墨缺陷，能很好地满足客户对质量的各方面要求；在球化剂中使用微量Ce，在覆盖剂和一次孕育剂中加入Gd，在随流孕育剂中加入Mo，三者配合，分级抑制石墨异型产生机制，可依次递保证球墨分布的均匀性和稳定性；本发明的效果和优点：完全消除高硅球墨铸铁附铸试块和本体套样金相组织中的钉状石墨缺陷，能将铸件附铸试块性能稳定在：抗拉强度≥530MPa，屈服强度≥400MPa，延伸率≥12.5％,～20℃无缺口冲击≥7J，本体套样性能稳定在：抗拉强度≥500MPa，屈服强度≥400MPa，延伸率≥10％；而且，该生产工艺不需进行任何热处理，也不进行合金化，工艺简单，生产成本低，产品完全符合客户的要求。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺，其特征在于：具体制备步骤如下：
步骤一：配料及铁水冶炼：配料比例如下：生铁40～60％，废钢40～60％；
其中，生铁中微量元素成分含量为：C4.0～4.5wt％、Si0.40～0.60wt％、Mn≤0.10wt％、P≤0.03wt％、S≤0.01wt％、Ti＜0.010wt％，废钢中微量元素成分含量为：C≤0.15wt％、Si≤0.40wt％、Mn≤0.30wt％、P≤0.02wt％、S≤0.03wt％、Cr≤0.06wt％、Ti＜0.001wt％；
步骤二：熔化铁水及成分调整：将生铁和废钢加入至中频感应电炉中进行熔化，铁水熔化完毕后取样进行光谱分析和热分析，然后进行铁水成分调整，包括脱硫和对铁水的C量和Si量的调整；调整成分后，铁水中微量元素成分含量为：C：3.40～3.50wt％；Si：2.60～2.80wt％；Mn≤0.15wt％；P≤0.035wt％；S≤0.012wt％；
步骤三：球化孕育处理：预先在浇包底部放置球化剂、覆盖剂及合金Sb，后将电炉中铁水倒入浇包，同时在出铁水2/3时加入一次孕育剂，铁水发生球化和一次孕育反应；
步骤四：浇注处理：铁水球化后在铁水表面撒铁水除渣剂进行扒渣处理，随后，将浇包中铁水浇入铸型，浇注过程中加入随流孕育剂，浇注温度为1340～1360℃；
步骤五：清理铸件：浇注结束后，在砂型中缓慢冷却至400℃以下，从铸型中清出铸件。
2.根据权利要求1所述的一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺，其特征在于：在步骤二中，脱硫采用的脱硫剂成分为CaO和CaC2，粒度＜10mm；调整C量采用增碳剂，固定碳≥99％，粒度0.5～5mm；调整Si量采用75硅铁，75硅铁中的硅含量72～80％，其余为Mn、Cr、P、S、Al、Ca，粒度5～100mm。
3.根据权利要求1所述的一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺，其特征在于：在步骤三中，球化剂：选用稀土硅镁球化剂，成分包括5.5～6.0wt％Mg、0.15～0.30wt％Ce、40～50wt％Si以及余量的铁；按浇注铁水重量百分比计，球化剂用量为1.0～1.2wt％，粒度4～32mm。
4.根据权利要求3所述的一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺，其特征在于：在步骤三中，覆盖剂和一次孕育剂均选用低硅孕育剂，成分包括40～50wt％Si、1.8～2.2wt％Ba、0.4～0.6wt％Ca、0.4～1.0wt％Al、0.05～0.15wt％Gd以及余量的铁，粒度0.5～6mm；按浇注铁水重量百分比计，覆盖剂用量为0.4～0.6wt％，一次孕育剂用量为0.4～0.8wt％。
5.根据权利要求1所述的一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺，其特征在于：在步骤三中，合金Sb：按浇注铁水重量百分比计，合金Sb使用量为0.003～0.005wt％。
6.根据权利要求4所述的一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺，其特征在于：在步骤四中，随流孕育剂选用硫氧含Zr孕育剂，成分包括73～76wt％Si、2.0～2.5wt％Ca、1.3～1.8wt％Zr、0.05～0.15wt％Mo、0.32～0.36wt％S、0.32～0.36wt％O以及余量的铁，粒度0.2～0.7mm；按浇注铁水重量百分比计，随流孕育剂用量为0.10～0.30wt％。
7.根据权利要求1所述的一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺，其特征在于：在步骤四中，除渣剂成分为珍珠岩，珍珠岩中的SiO2≥72％，粒度1～3mm。
8.根据权利要求6所述的一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺，其特征在于：在步骤三中，球化剂：选用稀土硅镁球化剂，成分包括5.5wt％Mg、0.15wt％Ce、40wt％Si以及余量的铁；按浇注铁水重量百分比计，球化剂用量为1.0wt％，粒度4mm；覆盖剂和一次孕育剂均选用低硅孕育剂，成分包括40wt％Si、1.8wt％Ba、0.4wt％Ca、0.4wt％Al、0.05wt％Gd以及余量的铁，粒度0.5mm；按浇注铁水重量百分比计，覆盖剂用量为0.4wt％，一次孕育剂用量为0.4wt％；在步骤四中，随流孕育剂选用硫氧含Zr孕育剂，成分包括73wt％Si、2.0wt％Ca、1.3wt％Zr、0.05wt％Mo、0.32wt％S、0.32wt％O以及余量的铁，粒度0.2mm；按浇注铁水重量百分比计，随流孕育剂用量为0.10wt％。
9.根据权利要求6所述的一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺，其特征在于：在步骤三中，球化剂：选用稀土硅镁球化剂，成分包括6.0wt％Mg、0.30wt％Ce、50wt％Si以及余量的铁；按浇注铁水重量百分比计，球化剂用量为1.2wt％，粒度32mm；覆盖剂和一次孕育剂均选用低硅孕育剂，成分包括50wt％Si、2.2wt％Ba、0.6wt％Ca、1.0wt％Al、0.15wt％Gd以及余量的铁，粒度6mm；按浇注铁水重量百分比计，覆盖剂用量为0.6wt％，一次孕育剂用量为0.8wt％；在步骤四中，随流孕育剂选用硫氧含Zr孕育剂，成分包括76wt％Si、2.5wt％Ca、1.8wt％Zr、0.15wt％Mo、0.36wt％S、0.36wt％O以及余量的铁，粒度0.7mm；按浇注铁水重量百分比计，随流孕育剂用量为0.30wt％。
10.根据权利要求6所述的一种改善高硅固溶厚大断面风电球墨铸铁件金相组织的工艺，其特征在于：在步骤三中，球化剂：选用稀土硅镁球化剂，成分包括5.75wt％Mg、0.225wt％Ce、45wt％Si以及余量的铁；按浇注铁水重量百分比计，球化剂用量为1.1wt％，粒度18mm；覆盖剂和一次孕育剂均选用低硅孕育剂，成分包括45wt％Si、2.0wt％Ba、0.5wt％Ca、0.7wt％Al、0.10wt％Gd以及余量的铁，粒度3.2mm；按浇注铁水重量百分比计，覆盖剂用量为0.5wt％，一次孕育剂用量为0.6wt％；在步骤四中，随流孕育剂选用硫氧含Zr孕育剂，成分包括74.5wt％Si、2.25wt％Ca、1.55wt％Zr、0.10wt％Mo、0.34wt％S、0.34wt％O以及余量的铁，粒度0.45mm；按浇注铁水重量百分比计，随流孕育剂用量为0.20wt％。
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