一种风电用高强高韧球墨铸铁的研制方法技术

本发明专利技术公开了一种风电用高强高韧球墨铸铁的研制方法，包括如下步骤：步骤一、熔炼炉料配比，具体为：生铁：废钢：回炉料＝40％‑60％:15％‑30％:15％‑30％，同时在炉中加入一定量的75硅铁；步骤二、在球化包的一个坑中依次加入：1％的球墨铸铁球化剂、0.2％‑0.4％高钙钡孕育剂、30‑60g/t的Sb和压铁；步骤三、铁水从炉中倒入另外一个坑中，浇注时加入0.1％‑0.2％的随流孕育剂，浇注温度为1350℃。本发明专利技术通过对球化剂和微量元素的控制，消除高硅带来的碎块状石墨的倾向。为好的本体力学性能提供了先决条件。从而保持‑20℃低温冲击大于12J和延伸率大于18％的前提下，提高了强度。

Development method of high strength and High Toughness Nodular Cast Iron for wind power

The invention discloses a preparation method of wind power with high strength and high toughness ductile iron, which comprises the following steps: step one, smelting charge ratio, in particular: iron scrap scrap = 40%: 60%: 30%: 15% 15% 30%, while adding a certain amount of a 75 ferrosilicon furnace; a hole in the ball, two steps in the package are added: nodular cast iron ball 1% agents, 0.2% 0.4% high calcium barium inoculant, 30 60g/t Sb and pressure iron; step three, the molten iron from the furnace into another pit, pouring into 0.1% with 0.2% flow inoculant, pouring temperature is 1350 DEG C. The present invention eliminates the tendency of high silica to form fragmentation graphite by controlling the spheroidizing agent and the microelement. It provides a prerequisite for good mechanical properties of the bulk. In order to maintain the low temperature of 20 DEG C impact is greater than 12J and the elongation is greater than 18% under the premise of improving the strength.

【技术实现步骤摘要】
一种风电用高强高韧球墨铸铁的研制方法
本专利技术属于冶金领域，具体涉及一种风电用高强高韧球墨铸铁的研制方法。
技术介绍
随着现代装备向轻量化、节能、高效的方向发展，人们对球铁的强度和使用性能的要求也不断提高。因此，铸造和冶金工作者通常采用铸造合金化，抑或通过热处理工艺来达到提高球铁机械性能的目的。但是，前者因在球铁铸造过程中需添加昂贵的合金元素(如Ti、Cu等)，使球铁件的生产成本大大增加，这极大地削弱了球铁件廉价的市场优势；后者耗时、耗能的弊端使球铁生产失去了市场开发的竞争力。而且，球铁较合金钢韧性差，目前球铁强化手段对冲击韧性的提高非常有限。2004年ISO1083/JS球墨铸铁标准公布后，又补充了一个ISO1083/JS/500-10的球墨铸铁标准，把伸长率从原来的7％提高到10％。2012年3月，德国和欧洲的球墨铸铁标准DIN-EN1563在修改时又增加了3个牌号分别是EN-GJS-450-18、EN-GJS-500-14、EN-GJS-600-10，即大幅提高了铁素体、珠光体混合基体球墨铸铁的屈服强度和伸长率，而且这些级别都可在铸态获得，不需要任何热处理。他们走的是提高成分中的w(si)量、来强化铁素体技术路线。为了符合风电铸件的工作环境，达到风电低温冲击的力学性能，过高的硅显然是不合适的。与此同时过高的硅对于厚大的风电铸件还是不利的，它会促进铁素体和石墨的形成，从而加剧铸件内部石墨形态恶化。球墨铸铁自上世纪四十年代问世并投入生产以来，以其耐磨、减振和生产成本低廉等优点得到了迅猛的发展。迄今为止，球铁在汽车、矿山、船舶、注塑机、机床等众多领域得到广泛应用。随着人们对可持续、可再生能源的认识，风力发电成为人们关注的焦点。与此同时风电厂商对风电铸件的要求也进一步的提高，不在拘泥于原有牌号EN-GJS-400-18U-LT。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种风电用高强高韧球墨铸铁的研制方法。技术方案：一种风电用高强高韧球墨铸铁的研制方法，包括如下步骤：步骤一、熔炼炉料配比，具体为：生铁：废钢：回炉料＝40％-60％:15％-30％:15％-30％，同时在炉中加入一定量的75硅铁，使原铁水的硅达到1.8％；步骤二、在球化包的一个坑中依次加入：1％的球墨铸铁球化剂、0.2％-0.4％高钙钡孕育剂、30-60g/t的Sb和压铁；步骤三、铁水从炉中倒入另外一个坑中，浇注时加入0.1-0.2％的随流孕育剂，浇注温度为1340℃-1380℃。作为优化：所述球墨铸铁球化剂由以下重量百分比成分组成：Si：40％-50％，Ca：0.9％-1.3％，Ba：1％-1.5％，Mg：5.8％-6.2％，Re：0.8％-1.0％，Al<1.2％，余量为Fe以及不可避免的微量元素，粒度为5-30mm。作为优化：所述高钙钡孕育剂由以下重量百分比成分组成：Si：72％-75％，Ca：1％-2％，Ba：2％-2.5％，Al<2％，余量为Fe以及不可避免的微量元素，粒度为3-8mm。作为优化：所述随流孕育剂由以下重量百分比成分组成：Si：70％-76％，Ca：0.75％-1.25％，Re：1.5％-4％，Al：0.75％-1.25％，余量为Fe以及不可避免的微量元素，粒度为0.1-1mm。有益效果：本专利技术通过对球化剂和微量元素的控制，消除高硅带来的碎块状石墨的倾向。石墨形态良好，即使在模数5的厚大断面上也没有出现明显的碎块状石墨。为好的本体力学性能提供了先决条件。保持-20℃低温冲击大于12J和延伸率大于18％的前提下，提高强度。立方体旁的附铸试块力学性能达到了QT420-18的性能，且-20℃的V缺口低温冲击打到13J。附图说明图1是本专利技术中立方体试块铸造工艺图；图2立方体试块切割示意图图3是本专利技术中球化包中合金的放置方式示意图；图4是本专利技术中QT400-18与QT420-18的金相对比示意图；图5是本专利技术中QT420-18本体金相(100倍)；图6是本专利技术中-20℃时QT420-18冲击断口SEM分析(200倍)；图7是本专利技术中-20℃时QT400-18冲击断口SEM分析(200倍)。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。具体实施例现有浇注壁厚300mm的立方体试块和一个厚度70mm的附铸试块，立方体模数5cm。铸造工艺如下图1，采用陶瓷管底注工艺，陶瓷管直径30mm。为了说明此配方的优越性，在浇注QT420-18的同时，用现有QT400-18的铁水浇注一个同样的立方体试块。如图2所示，一种风电用高强高韧球墨铸铁的研制方法，包括如下步骤：步骤一、熔炼炉料配比，具体为：生铁：废钢：回炉料＝40％-60％:15％-30％:15％-30％，同时在炉中加入一定量的75硅铁；步骤二、在球化包的一个坑中依次加入：1％的球墨铸铁球化剂、0.2％-0.4％高钙钡孕育剂、30-60g/t的Sb和压铁；步骤三、铁水从炉中倒入另外一个坑中，浇注时加入0.1％-0.2％的随流孕育剂，浇注温度为1340℃-1380℃。所述球墨铸铁球化剂由以下重量百分比成分组成：Si：40％-50％，Ca：0.9％-1.3％，Ba：1％-1.5％，Mg：5.8％-6.2％，Re：0.8％-1.0％，Al<1.2％，余量为Fe以及不可避免的微量元素，粒度为5-30mm。所述高钙钡孕育剂由以下重量百分比成分组成：Si：72％-75％，Ca：1％-2％，Ba：2％-2.5％，Al<2％，余量为Fe以及不可避免的微量元素，粒度为3-8mm。所述随流孕育剂由以下重量百分比成分组成：Si：70％-76％，Ca：0.75％-1.25％，Re：1.5％-4％，Al：0.75％-1.25％，余量为Fe以及不可避免的微量元素，粒度为0.1-1mm。本专利中立方体旁的附铸试块力学性能达到了QT420-18的性能，且-20℃的V缺口低温冲击打到13J。石墨形态良好，即使在模数5的厚大断面上也没有出现明显的碎块状石墨。为好的本体力学性能提供了先决条件。1、熔炼结果按照上述配方熔炼球化的铁水，球化前后铁水成分如下表1，球化过程爆发完好，最终铁水的硫和镁都在期望的范围内。然后浇注300mm立方体试块，等冷却1.5天后，取出。表1球化前后铁水成分2、附铸试块力学性能本附铸试块厚度70mm，在附铸试块上取一根试棒、一个金相、三组冲击(分别测试-20℃、-30℃、室温的V缺口冲击性能)。力学性能如下表2，QT420-18的抗拉强度提高了32Mpa，屈强比提高至0.683，材料利用率提高。同时还满足风电铸件的低温冲击性能，即使-30℃时，其低温冲击仍然大于12J。表2附铸试块力学性能金相照片对比如图4，由金相可得两者石墨球都比较圆整、均匀，但是石墨球个数有明显差异。QT400-18的石墨球数为180个/mm2，而QT420-18的石墨球数为230个/mm2。这主要是因为高Si引起的高效孕育引起的。3、本体理化性能将立方体试块从中间取下一块厚度为30mm的一片做力学性能测试。在中间一片中取3个金相、3根试棒、6组冲击切割，观察石墨形态和力学性能在断面上的分布情况，切割方式如下图2。力学性能如下表3，与QT400-18相比，QT420-18本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电用高强高韧球墨铸铁的研制方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、熔炼炉料配比，具体为：生铁：废钢：回炉料＝40％‑60％:15％‑30％:15％‑30％，同时在炉中加入一定量的75硅铁；步骤二、在球化包的一个坑中依次加入：1％的球墨铸铁球化剂、0.2％‑0.4％高钙钡孕育剂、30‑60g/t的Sb和压铁；步骤三、铁水从炉中倒入另外一个坑中，浇注时加入0.1％‑0.2％的随流孕育剂,浇注温度为1340℃‑1380℃。

【技术特征摘要】
1.一种风电用高强高韧球墨铸铁的研制方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、熔炼炉料配比，具体为：生铁：废钢：回炉料＝40％-60％:15％-30％:15％-30％，同时在炉中加入一定量的75硅铁；步骤二、在球化包的一个坑中依次加入：1％的球墨铸铁球化剂、0.2％-0.4％高钙钡孕育剂、30-60g/t的Sb和压铁；步骤三、铁水从炉中倒入另外一个坑中，浇注时加入0.1％-0.2％的随流孕育剂,浇注温度为1340℃-1380℃。2.根据权利要求1所述的风电用高强高韧球墨铸铁的研制方法，其特征在于：所述球墨铸铁球化剂由以下重量百分比成分组成：Si：40％-50％，Ca：0.9％-1.3％，Ba：1％-1.5％，Mg：5.8％...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金德，姜广杰，周张松，张亚军，许玉松，陈立新，潘冶，
申请(专利权)人：南通宏德机电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32