CN114085941A

CN114085941A - 一种风电高韧性球墨铸铁衬套的铸造工艺

Info

Publication number: CN114085941A
Application number: CN202111459206.7A
Authority: CN
Inventors: 朱爱军; 王彩余
Original assignee: Yangzhou Guangrun Machinery Co ltd
Current assignee: Yangzhou Guangrun Machinery Co ltd
Priority date: 2021-12-02
Filing date: 2021-12-02
Publication date: 2022-02-25

Abstract

本发明公开了一种风电高韧性球墨铸铁衬套的铸造工艺，过程控制炉前化学成分，按质量百分比记为：碳3.3‑3.4%，硅1.65‑1.7%、锰小于等于0.35%、硫小于等于0.01%、余量是为Fe；和炉后控制处理，球化剂的加入量控制在1.35‑1.4%，随流加入孕育剂，使得净增硅量为出铁量的1%，瞬时孕育剂的加入量为出铁量的0.15%；控制出炉温度为1580‑1600度；本发明所设计的风电高韧性球墨铸铁衬套的铸造工艺能够广泛适用于高强度高韧性球铁件，保证内部组织一致，硬度均匀，尤其韧性、延长率几乎是常规工艺同性能的一倍。

Description

一种风电高韧性球墨铸铁衬套的铸造工艺

技术领域

本发明属于精密件铸造技术领域，特别是一种风电高韧性球墨铸铁衬套的铸造工艺。

背景技术

在全球要求低碳排放或零排放的大背景下，绿色能源开发尤显重要；风电作为绿色能源的一个部分，在世界各国得到重视；风电成本的构成是风车机组和配套设施及维运成本，而风车机组配件成本和零件的使用寿命是风电成本重要方面。

风电机车高韧性球铁衬套作为其中的重要配件，该产品材质要求较高，为高强度高韧性球铁件，同时要求内部组织一致，硬度均匀；但常规球铁产品强度与韧性是一对矛盾属性，强度与韧性为反向属性，为保证高韧性常规生产中只能选择QT450-18为衬套材质，在国家球铁标准中，从QT450到QT600的各个牌号都是混合基体球墨铸铁，只是基体中铁素体与珠光体的比例不同而已，在常规工艺生产中发现不同铸件即使是同批次相同部位性能会产生很大波动，不同批次铸件的性能波动度更大，尤其是铸件的硬度变化范围更大；为此ISO/JS/500-7的硬度范围不得不规定为正负30HBW；由此可见，现有的铸造工艺很难保证产品内部组织一致、硬度均匀的要求。

硅（Si）是铸铁中最常用的元素，可以促进铁素体形成，同时使铁素体的强度提高，但以前一直认为硅使球墨铸铁变脆，1949年美国第一个球墨铸铁专利中认为增加硅量达2.5%以上时，可明显降低铸件的力学性能，特别是韧性、延伸率大幅下降，随着人们对硅在铸铁中作用的深入研究发现美国专利内容所表述的内容有很大的局限性；到1998年，瑞典Indexator公司研究认为随着硅元素的增加可以利用硅固溶强化铸铁中的铁素体，使铸件的力学性能提高，同时增加球铁铸件的韧性和基体组织的一致性。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种风电高韧性球墨铸铁衬套的铸造工艺。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种风电高韧性球墨铸铁衬套的铸造工艺，过程控制炉前化学成分，按质量百分比记为：碳3.3-3.4%，硅1.65-1.7%、锰小于等于0.35%、硫小于等于0.01%、余量是为Fe；

球化剂的加入量控制在1.35-1.4%，随流加入孕育剂，使得净增硅量为出铁量的1%，瞬时孕育剂的加入量为出铁量的0.15%；

控制出炉温度为1580-1600度。

作为本发明的优选技术方案，进一步的：

前述的风电高韧性球墨铸铁衬套的铸造工艺，球化剂为QRMg7HR3。

前述的风电高韧性球墨铸铁衬套的铸造工艺，孕育剂为BaSi。

本发明相比现有技术的有益效果是：

A、通过本发明所设计的铸造工艺铸造而成的产品力学性能能够稳定在500Mpa以上；

B、产品的韧性（延长率）大幅提高，稳定在23%以上；

C、本发明所设计的铸造工艺由于不需添加贵重金属铜，使得产品综合成本下降240元/吨，大大提高了经济效益；

D、利用本发明的铸造工艺生产的产品，其金相组织一致，硬度几乎没有波动，稳定在173HBS左右；

E、由于金相基体为铁素体，大大提高了产品加工切削性能，降低了机加工刀具成本；

F、本发明的铸造工艺生产出的产品内部金相组织改善，提高了该产品的使用寿命50%以上。

具体实施方式

本实施例提供了一种风电高韧性球墨铸铁衬套的铸造工艺，过程控制炉前化学成分，按质量百分比记为：碳3.3-3.4%，硅1.65-1.7%、锰小于等于0.35%、硫小于等于0.01%、余量是为Fe；球化剂的加入量控制在1.35-1.4%，随流加入孕育剂，使得净增硅量为出铁量的1%，瞬时孕育剂的加入量为出铁量的0.15%；控制出炉温度为1580-1600度；球化剂为QRMg7HR3；孕育剂为BaSi。

下面结合本实施例与现有技术进行对比：

现有工艺生产的风电高韧性球铁衬套铸件产品检查验证：

由于现有工艺生产的球铁铸件性能的波动度大，常常采取用珠光体敏感元素金属铜来稳定铸件珠光体的比额，从而稳定铸件的力学性能，采取强化孕育的方式来保证铸件的韧性（伸长率）；工厂生产工艺尽量走上限路线，客户要求QT450而工厂往往以QT500工艺执行；

现工艺产出的产品检测验证:

1、球铁产品的化学成分：C：3.83%、Si：2.68%、Mn:0.24%、Cu：0.3% 、S：0.008% 、Mg:0.035%；

2、该工艺球铁产品本体取样力学性能验证：抗拉强度，460-509Mpa；

3、延长率10-15%；

4、硬度170-220；

5、金相、铁素体65-70%。

按照本实施例给出的工艺产出的产品，其产品检测验证:

1.产品的化学成分检验结果：C:3.38% 、 Si：3.1%、 Mn:0.27%、S：0.0085% 、Mg:0.036%；

2.该工艺生产的球铁产品本体取样力学性能验证：抗拉强度，506-510Mpa；

3.延长率：23-25%；

4.本体样块硬度170-173HBS;

5.金相组织：98%以上铁素体；

从以上数据对比能够看出现有工艺很难达到产品质量要求，而利用本实施例所提供的铸造工艺生产出的风电高韧性球铁衬套其韧性、延长率几乎是常规工艺同性能的一倍，铸件的硬度性能波动度在5HBS内；并且，本实施例所提供的工艺能够广泛适用于高强度高韧性球铁件，不限于风电高韧性球墨铸铁衬套。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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应理解为必须针对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；此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种风电高韧性球墨铸铁衬套的铸造工艺，其特征在于，过程控制炉前化学成分，按质量百分比记为：碳3.3-3.4%，硅1.65-1.7%、锰小于等于0.35%、硫小于等于0.01%、余量是为Fe；

控制出炉温度为1580-1600度。

2.根据权利要求1所述的风电高韧性球墨铸铁衬套的铸造工艺，其特征在于，所述球化剂为QRMg7HR3。

3.根据权利要求1所述的风电高韧性球墨铸铁衬套的铸造工艺，其特征在于，所述孕育剂为BaSi。