一种大型风电铸件的铸造方法及由其铸造的铸件技术

本发明专利技术公开了一种大型风电铸件的铸造方法，其包括步骤：(a)将炉料熔炼成铁水；(b)铁水经球化处理和孕育处理后浇注充型、凝固即得铸件；步骤a中，控制铁水中元素C：3.65～3.90wt％，Si:0.8～1.2wt％，Mn:0.05～0.20wt％，P:≤0.035wt％，S:0.006～0.015wt％；步骤b中，球化处理具体为：首先向球化室加入铁水量1.00～1.20wt％的球化剂，然后在球化剂上覆盖铁水量0.4～0.7wt％的覆盖剂，最后将铁水倒入球化室进行球化孕育处理；步骤b中，孕育处理具体分三次进行。本发明专利技术所述方法通过使用大量的覆盖剂和多次孕育的方式提高石墨球密度和圆整度。通过所述方法铸造的风电铸件具有较高的强度和冲击吸收功，机械性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种大型风电铸件的铸造方法及由其铸造的铸件
本专利技术属于铸造工艺
，特别涉及一种大型风电铸件的铸造方法及由其铸造的铸件。
技术介绍
QT400-18AL-1材料是最近一两年在国内风电行业刚刚设立的一个球墨铸铁材料标准牌号，该材质要求铸件具有GB/T1348-2009中规定QT400-18AL材料同等的拉伸性能，同时要求在-30±2℃下检测冲击功，其检测数值要满足平均冲击功大于10J，单个冲击功大于7J的要求(60mm＜壁厚＜200mm)。根据QT400-18AL材料的脆性转变曲线来看，一般大型铸件试样的脆性转变开始温度都是在-10℃以上，到-60℃左右结束，所以将-20℃冲击试验改为-30℃冲击试验，其数值会下降2-4J，正常生产大型铸件的机械性能虽然可以达到要求，但是难以保证100％合格。目前生产QT400-18AL-1材料风电铸件的工厂只有少数几家，虽然不同的生产厂家在工艺上控制上有所不同，但是大致上处理方法基本相同，都是注重成分控制及球化剂和孕育剂的搭配。按照传统的球墨铸铁生产方法进行熔炼铁水，然后采用冲入法进行球化孕育处理，孕育一般采用两次孕育，球化处理的时候进行第一次孕育，在浇注的时候进行第二次孕育即随流孕育。在球化剂使用的时候一般都是将球化剂放在球化室中，然后在球化剂上放置一小层废钢片或者75SiFe孕育剂，减缓球化剂反应速度。针对QT400-18AL-1材料，尽管现有的铸造工艺中采取了一定的措施来延缓球化和孕育的衰退，但是效果并不明显，从而导致铸件的球化率不高，石墨球密度和圆整度不高，铸件性能也不稳定，因此急需开发新的方案，为QT400-18AL-1材料大型铸件的生产提供帮助，也为其它大型和超大型铁素体球墨铸铁铸件的生产提供一种改善性能的手段，为新材料开发提供基础。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大型风电铸件的铸造方法。所述方法优化球化处理工艺和孕育工艺等，通过使用大量的覆盖剂和多次孕育的方式提高石墨球密度和圆整度，从而提高铸件的强度和冲击吸收功，提高大型风电铸件的机械性能。本专利技术的大型风电铸件的铸造方法包括步骤：其包括步骤：(a)将炉料熔炼成铁水；(b)铁水经球化处理和孕育处理后浇注充型、凝固即得铸件；其特征在于，步骤a中，通过光谱分析调整炉料组分，控制铁水中元素C：3.65～3.90wt％，Si:0.8～1.2wt％，Mn:0.05～0.20wt％wt％，P:≤0.035wt％，S:0.006～0.015wt％；步骤b中，球化处理具体为：首先向球化室加入铁水量1.00～1.20wt％的球化剂，然后在球化剂上覆盖铁水量0.4～0.7wt％的覆盖剂，最后将铁水倒入球化室进行球化；其中覆盖剂成分为：Si:30～50wt％，Ca:0.1～0.6wt％，Ba:1.0～2.5wt％，Al:≤1.0wt％以及余量的铁，粒度为0.5～6.0mm；步骤b中，孕育处理具体分三次进行：第一次孕育在炉前进行，在球化反应中后期将孕育剂加入铁水中，第二次孕育是在球化扒渣完毕之后加在铁水表面，第三次孕育是在浇注时，通过随流的方式进行瞬时孕育。通过本专利技术所述方法，可制得符合QT400-18AL-1材料性能要求的铸件。而为满足该标准的性能需求，步骤(a)对炉料的化学成分进行控制。其中，Si元素作为一种铁素体固溶元素，过高会影响伸长率和冲击，过低则不能满足强度要求，综合考虑Si控制在0.8～1.2wt％；Mn元素在大型铸件中容易在晶界偏析产生夹杂物和珠光体，但是MnS也是形成石墨核心的元素之一，故Mn量要适中，控制在0.05％～0.20％；P随金属炉料进入球墨铸铁，它不影响球化，但P是有害元素，它溶解在铁液中，很容易偏析产生磷共晶，影响材料的低温冲击性能，但受原材料的制约，P含量控制在＜0.035％；S在球墨铸铁中既是石墨核心组成元素也是反球化元素,因此要尽可能控制在一个合理范围内，为保证良好的球化率及较多的石墨球数，将S控制在0.006％～0.015％。为实现对元素的控制，较佳的，所述炉料的组分为：球生铁45～70wt％、回炉料20～45wt％、废钢5～30wt％。进一步的，所述的球生铁为球墨铸铁专用Q10生铁，其中C:≥4.0wt％，Si:0.7～1.0wt％，Mn:≤0.15wt％，P:≤0.035wt％，S:≤0.020wt％，反球化有害合金元素总和≤0.1wt％；所述的废钢为薄片类碳素废钢，其中C:≤0.15wt％，Mn:≤0.40wt％，P:≤0.03wt％，S:≤0.03wt％。选择合适的球化剂和孕育剂成分、优化球化处理工艺和孕育工艺等，不仅能满足大型风电铸件的性能需求，还能保证铸件生产的稳定性、产品性能的一致性。制定出适用于风电铸件新材料的球化剂、孕育剂的成分及处理工艺，得到金相组织良好，无碎块状石墨及钉状石墨等其他的异形石墨出现，石墨球圆整，石墨球数多，综合力学性能良好的铸件。较佳的，步骤b中，所述球化剂成分为：Mg：5.5～6.5wt％，RE:0.15～1.5wt％，Si:45～50wt％，Ba:≤3.0wt％，Ca:0.8～2.5wt％，Al:≤1.0wt％，MgO:≤1.0wt％以及余量的铁。关于球化处理，本专利技术所述方法采用大量的覆盖来覆盖球化剂，所述覆盖剂的Si含量与球化剂相近，密度、熔点也相近，由于颗粒度较小、加入量较多可以有效填充和覆盖在球化剂上，延长球化反应时间，获得较好的球化效果。而且所述覆盖剂中含有大量的Si和一些的微量元素，具有一定的孕育效果，可以起到促进石墨形核，增加石墨球密度，从而提高铸件性能。较佳的，步骤b中，第一次孕育加入0.3～0.6wt％孕育剂，第一次加入的孕育剂成分为：Si:70～80wt％，Ca:≤1.0～2.0wt％，Ba:2.0～3.0wt％，Al:≤1.5wt％，Fe:余量；第二次孕育加入0.1～0.3wt％孕育剂，第二次加入的孕育剂成分为：Si:70～80wt％，Ca:≤1.0～2.0wt％，Ba:2.0～3.0wt％，Al:≤1.5wt％，Fe:余量；第三次孕育加入0.1～0.2wt％孕育剂，第三次加入的孕育剂成分为：Si:65～75wt％，Ca:≤0.5～2.0wt％，Al:≤1.5wt％，RE:0.2～1.2wt％，Bi:0.5～2.5wt％，Fe:余量。关于孕育处理，本专利技术所述方法采用多次孕育的方式来对铁水进行变质处理，不仅可以强化铁水孕育效果，还可以在运输的过程中在铁水表面形成富硅层从而减少铁水氧化，同时也可以延缓球化和孕育的衰退，可以获得更多的石墨球和提高球化率。本专利技术的目的还在于提供通过所述方法铸造的铸件。通过所述方法铸造的铸件具有GB/T1348-2009中规定QT400-18AL材料同等的拉伸性能，同时获得在-30±2℃下检测冲击功数值满足平均冲击功大于10J，单个冲击功大于7J的要求(60mm＜壁厚＜200mm)。本专利技术一些较佳实施例铸造的铸件组成为：Si:1.90～2.20wt％，Mn:0.05～0.25wt％，P:≤0.035wt％，S:≤0.012wt％，Mg:0.030～0.050wt％，其余为Fe、C和不可避免的杂质；其中碳当量:4.3～4.6wt％。本专利技术的有益效果：1、本专利技术所述方法采用大量的覆盖来覆盖本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型风电铸件的铸造方法，其包括步骤：(a)将炉料熔炼成铁水；(b)铁水经球化处理和孕育处理后浇注充型、凝固即得铸件；其特征在于，步骤a中，通过光谱分析调整炉料组分，控制铁水中元素C：3.65～3.90wt％，Si:0.8～1.2wt％，Mn:0.05～0.20wt％，P:≤0.035wt％，S:0.006～0.015wt％；步骤b中，球化处理具体为：首先向球化室加入铁水量1.00～1.20wt％的球化剂，然后在球化剂上覆盖铁水量0.4～0.7wt％的覆盖剂，最后将铁水倒入球化室进行球化；其中覆盖剂成分为：Si:30～50wt％，Ca:0.1～0.6wt％，Ba:1.0～2.5wt％，Al:≤1.0wt％以及余量的铁；步骤b中，孕育处理具体分三次进行：第一次孕育在炉前进行，在球化反应中后期将孕育剂加入铁水中，第二次孕育是在球化扒渣完毕之后加在铁水表面，第三次孕育是在浇注时，通过随流的方式进行瞬时孕育。

【技术特征摘要】
1.一种大型风电铸件的铸造方法，其包括步骤：(a)将炉料熔炼成铁水；(b)铁水经球化处理和孕育处理后浇注充型、凝固即得铸件；其特征在于，步骤a中，通过光谱分析调整炉料组分，控制铁水中元素C：3.65～3.90wt％，Si:0.8～1.2wt％，Mn:0.05～0.20wt％，P:≤0.035wt％，S:0.006～0.015wt％；步骤b中，球化处理具体为：首先向球化室加入铁水量1.00～1.20wt％的球化剂，然后在球化剂上覆盖铁水量0.4～0.7wt％的覆盖剂，最后将铁水倒入球化室进行球化；其中覆盖剂成分为：Si:30～50wt％，Ca:0.1～0.6wt％，Ba:1.0～2.5wt％，Al:≤1.0wt％以及余量的铁；步骤b中，孕育处理具体分三次进行：第一次孕育在炉前进行，在球化反应中后期将孕育剂加入铁水中，第二次孕育是在球化扒渣完毕之后加在铁水表面，第三次孕育是在浇注时，通过随流的方式进行瞬时孕育。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a中，所述炉料的组分为：球生铁45～70wt％、回炉料20～45wt％、废钢5～30wt％。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的球生铁为球墨铸铁专用Q10生铁，其中C:≥4.0wt％，Si:0.7～1.0wt％，Mn:≤0.15wt％，P:≤0.035wt％，S:≤0.020wt％，反球化有害合金元素总和≤0.1wt％；所述的废钢为薄片类碳素废钢，其中C:≤0.15wt％，Mn:≤0....

【专利技术属性】
技术研发人员：史学涌，王美喜，余帆，陈玉芳，王卫国，
申请(专利权)人：江苏吉鑫风能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32