一种低温抗冲击球墨铸铁材料及其铸造方法技术

本发明专利技术提供一种低温抗冲击球墨铸铁材料及其铸造方法，其化学组分的重量百分比为：C 3.6~3.9%，1.6%＜Si＜2.0%，Mn＜0.4%，P＜0.04%，S＜0.03%，余量为Fe。本发明专利技术的铸造方法通过控制Si、Mn的含量，采用球化剂进行球化、采用分批孕育的生产方法达到‑40℃条件下低温冲击能稳定达到标准要求10J以上的目的，生产的产品性能稳定，铸造过程简单易控。

【技术实现步骤摘要】
一种低温抗冲击球墨铸铁材料及其铸造方法
本专利技术涉及球墨铸铁材料铸造领域领域，特别涉及一种低温抗冲击球墨铸铁材料及其铸造方法。
技术介绍
球墨铸铁作为风电材料使用要求具有低温抗冲击性能，QT350-22AL因在－40℃低温条件下抗冲击性能优异，是风电材料的最佳之选。目前，一般生产QT350-22AL材料的生产过程需对其他微量元素(如V、Ti、Cr)进行严格控制，并加入Ni、Mo等合金元素，生产过程复杂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种低温抗冲击球墨铸铁材料及其铸造方法，该材料-40℃低温冲击能达到10J以上，满足GB/T1348-2009要求，铸造方法简单易控。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种低温抗冲击球墨铸铁材料，其化学组分的重量百分比为：C3.6～3.9％，Si1.6％～2.0％，Mn＜0.4％，P＜0.04％，S＜0.03％，余量为Fe。一种低温抗冲击球墨铸铁材料的铸造方法，包括以下步骤：一、造型：以型砂和芯砂为造型材料制成铸型；二、熔炼：将低硅生铁和废钢作为熔炼原料以及增碳剂加入中频感应电炉中熔化，铁水温度达到1415±5℃时，取样进行光谱分析，依据分析结果对炉内铁水化学成分进行调整，以达到规定要求；三、球化处理：出炉前，在浇包底部的球化槽中加入球化剂；四、孕育处理：球化剂上覆盖脱氧剂、孕育剂以及除渣剂后出炉，出炉后进行扒渣；五、浇注：浇注前打堵头并检查其密封性能，浇口盆内加入孕育剂，随后进行浇注；六、检测：检测铸件的机械性能以及-40℃的低温冲击值，检验合格后入库。优选的方案中，所述步骤一中铸型进行通热风预热，预热时间为24～36h，型腔温度达到40～80℃。优选的方案中，所述步骤二中化学成分达到规定要求后，升温至1510±5℃保温10±2分钟，然后降温至1445±5℃后出炉。优选的方案中，步骤三中球化剂占熔炼原料的质量百分比为1.35％。优选的方案中，步骤四所述球化剂上覆盖的孕育剂为BaSi、CaBaSi和BiSi，质量分别为熔炼原料质量的0.2％，捣实后，覆盖除渣剂，除渣剂质量为熔炼原料质量的0.1％。优选的方案中，步骤四中铁水出炉的过程中在浇包中加入CaBaSi和BiSi，CaBaSi的质量为熔炼原料质量的0.2％，BiSi的质量为熔炼原料质量的0.3％。优选的方案中，步骤四中扒渣后，在铁水表面加入FeSi75，FeSi75的质量为熔炼原料质量的0.15％。优选的方案中，步骤五中浇口盆内加入BiSi，BiSi的质量为熔炼原料质量的0.15％。优选的方案中，步骤五中浇口盆内加入孕育剂孕育处理后20min内进行浇注。本专利技术提供的一种低温抗冲击球墨铸铁材料及其铸造方法，具有以下有益效果：1、采用该方法生产的球墨铸铁材料，不仅满足了材料的常规机械性能要求，同时能在-40℃条件下冲击值能稳定达到10J以上，样品成功率100％。2、相较于一般加入Ni、Mo合金的生产方式，可降低材料生产成本。具体实施方式实施例1：一种低温抗冲击球墨铸铁材料的铸造方法，包括以下步骤：一、造型：以型砂和芯砂为造型材料制成铸型，在本实施例中，试制件为中板铸件，浇注重量约1600Kg，壁厚为80至220mm，为厚大球墨铸铁。每件铸件放置4块厚70mmY形球铁标准试块，造型3件，造型按工艺标准执行。铸型进行通热风预热，预热时间为24～36h，型腔温度达到40～80℃，防止浇注充型过程因型腔发气量过大产生铸件缺陷及影响铸件试验性能。二、熔炼：将低硅生铁和废钢作为熔炼原料以及增碳剂加入中频感应电炉中熔化，中频感应电炉的容量为15T，具体的低硅生铁的重量为70Kg，废钢的重量为30Kg，增碳剂的重量为1.18Kg。铁水温度达到1415±5℃时，取样进行光谱分析，依据分析结果对炉内铁水化学成分进行调整，以达到规定要求。炉内成份控制为：C3.6～3.65％，Si0.3～0.35％，Mn＜0.4％，P＜0.04％，S＜0.03％，余量为Fe。成分合格后升温至1510±5℃保温10±2分钟，降温至1445±5℃后出炉。三、球化处理：出炉前，在浇包底部的球化槽中加入颗粒大小为10～25mm的低稀土球化剂，球化剂的质量为熔炼原料的1.35％，在本实施例中，球化剂的质量为1.35Kg，浇包容量为3T。四、孕育处理：球化剂上覆盖0.2Kg的BaSi、0.2Kg的CaBaSi及0.2Kg的BiSi，用木槌捣实，覆盖0.1份除渣剂，铁水出炉过程中，将0.2Kg的CaBaSi及0.3Kg的BiSi加入浇包内，采用冲入法+随流方式处理铁水，通过充入法+随流方式加入孕育剂能促使孕育剂充分反应，提高孕育效果。待球化结束后进行扒渣操作，扒渣过程需根据铁液表面浮渣情况适量加入除渣剂，表面无明显块状浮渣后将0.15Kg的FeSi75加入铁水表面，强化孕育效果，覆盖好除渣剂，准备浇注。五、浇注：浇注前20分钟内撤热风，打好堵头并检查堵头密封性，浇口盆内熔炼原料比例加入0.15Kg的BiSi，BiSi作为随流孕育剂，加入BiSi进行随流孕育，强化铁水孕育效果，在铁水凝固过程中加速形核形成，孕育完成后，取样进行光谱分析，此时，铁水成份控制为：C3.6～3.65％，Si1.6～1.65％，Mn＜0.4％，P＜0.04％，S＜0.03％，余量为Fe。确认无异常后进行浇注，孕育处理后，铁水在20min中内浇注，以防止孕育衰退。按浇注重量浇入铁水，静置10-15S后，将表面炉渣挑出后挑堵浇注，直至浇注结束。六、检测：铸型保温72h后打箱清理，三件铸件中每一件铸件均取样三块进行编号，例如S1-1、S1-2、S1-3，其中双号试样为有冷铁试块例如S1-2、S3-2、S5-2。按QT350-22AL标准进行机械性能检测，记录抗拉、屈服、硬度、金相、-40℃下低温冲击值。机械性能检测数据如下表：从测试结果可以看出，本专利技术铸造的球墨铸件的机械性能满足机械性能要求，-40℃的低温条件下，冲击性能Akv大于10J，满足风电材料对低温抗冲击性能的要求。实施例2：与实施例1不同的，球化处理前，炉内成份控制为：C3.85～3.9％，Si0.55～0.6％，Mn＜0.4％，P＜0.04％，S＜0.03％，余量为Fe。步骤五中随流孕育完成以后，铁水成份控制为：C3.85～3.9％，Si1.95～2.0％，Mn＜0.4％，P＜0.04％，S＜0.03％，余量为Fe。此实施例中的机械性能检测数据如下表：从测试结果可以看出，本专利技术铸造的球墨铸件的机械性能满足机械性能要求，-40℃的低温条件下，冲击性能Akv大于10J，满足风电材料对低温抗冲击性能的要求。上述的实施例仅为本专利技术的优选技术方案，而不应视为对于本专利技术的限制，本专利技术的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温抗冲击球墨铸铁材料，其特征在于：其化学组分的重量百分比为：C 3.6~3.9 %，Si 1.6 %~2.0%，Mn＜0.4 %，P＜0.04%，S＜0.03%，余量为Fe。

【技术特征摘要】
1.一种低温抗冲击球墨铸铁材料，其特征在于：其化学组分的重量百分比为：C3.6~3.9%，Si1.6%~2.0%，Mn＜0.4%，P＜0.04%，S＜0.03%，余量为Fe。2.一种低温抗冲击球墨铸铁材料的铸造方法，其特征在于：包括以下步骤：一、造型：以型砂和芯砂为造型材料制成铸型；二、熔炼：将低硅生铁和废钢作为熔炼原料以及增碳剂加入中频感应电炉中熔化，铁水温度达到1415±5℃时，取样进行光谱分析，依据分析结果对炉内铁水化学成分进行调整，以达到规定要求；三、球化处理：出炉前，在浇包底部的球化槽中加入球化剂；四、孕育处理：球化剂上覆盖孕育剂以及除渣剂后出炉，出炉后进行扒渣；五、浇注：浇注前打堵头并检查其密封性能，浇口盆内加入孕育剂，随后进行浇注；六、检测：检测铸件的机械性能以及-40℃的低温冲击值，检验合格后入库。3.根据权利要求2所述的一种低温抗冲击球墨铸铁材料的铸造方法，其特征在于：所述步骤一中铸型进行通热风预热，预热时间为24~36h，型腔温度达到40~80℃。4.根据权利要求2所述的一种低温抗冲击球墨铸铁材料的铸造方法，其特征在于：所述步骤二中化学成分达到规定要求后，升温至1510±5℃保温10±2分钟，然后降温至...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓小洲，万品军，郝博魁，冯德弋，
申请(专利权)人：宜昌船舶柴油机有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42