一种大功率柴油机用球墨铸铁飞轮的成型方法技术

提供一种大功率柴油机用球墨铸铁飞轮的成型方法，属于铸造技术领域，本发明专利技术通过采用底注开放式浇注系统，内浇道披缝缓流式均匀分布，冒口和冷铁相结合，有效提高石墨化膨胀的利用程度和冒口的补缩效果，控制化学成分，具有脱硫、球化、抗球化衰退能力强、细化基体组织的重稀土球化剂及促进石墨化和抗衰退能力及增加石墨球数的孕育剂，实现了大功率柴油机球墨铸铁飞轮的铸造批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种大功率柴油机用球墨铸铁飞轮的成型方法
本专利技术属于铸铁铸造
，具体涉及一种大功率柴油机用球墨铸铁飞轮的成型方法。
技术介绍
某型柴油机飞轮是柴油机的重要部件，该飞轮要求：外型尺寸为：φ1670×250mm,材料为QT400-15，铸件主要厚度275mm，毛坯重3500Kg，铸件液重约为4375Kg,零件最大抗拉强度：σb＞400[N/mm2]，σ0.2＞250[N/mm2]，伸长率δ＞15％，布氏强度：130～180HBs，金相组织：铁素体≥90％。钻孔前进行超声波检验，不允许有任何缺陷，钻孔后进行磁粉探伤检验。该铸件属于厚大球墨铸铁件，在成型时，冷却速度缓慢，因而需要冷却的时间较长，容易在厚壁中心或热节处出现石墨畸变、球数减少、夹渣、缩松、组织粗大、化学成分偏析、晶间炭化物、石墨漂浮等铸造缺陷，要求进行低温快浇。因此提出此改进。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题：提供一种大功率柴油机用球墨铸铁飞轮的成型方法，本专利技术通过采用底注开放式浇注系统，内浇道披缝缓流式均匀分布，冒口和冷铁相结合，有效提高石墨化膨胀的利用程度和冒口的补缩效果，控制化学成分，具有脱硫、球化、抗球化衰退能力强、细化基体组织的重稀土球化剂及促进石墨化和抗衰退能力及增加石墨球数的孕育剂，实现了大功率柴油机球墨铸铁飞轮的铸造批量生产。本专利技术采用的技术方案：一种大功率柴油机用球墨铸铁飞轮的成型方法，包括以下步骤：(1)配料：选用55％的Q10的生铁和10％的废钢，其余为球铁回炉料，按照低碳低硅原则确定炉前各化学成分的质量百分比：C：3.5～3.6％，Si：1.4～1.5％，Mn：0.15～0.25％，S：≤0.015％，P：＜0.04％；(2)浇注系统设计：浇注系统包括直浇道、横浇道、冒口、内浇道、冷铁、出气片；其中，①采用低流速、大流量、低温快速的开放式浇注系统进行铁液充型；②采用底注方式，将铸件内圆凸台部位置于上型，从外圆轮齿处分型，内浇道采用薄、宽而分散的多个披缝缓流形式且在铸件内圆下部周围均布；③冷铁的设置，在铸件厚大部位采用双面冷铁，即在铸件厚大部位上下平面部位均采用尺寸大的冷铁，在铸件内圆孔底部采用尺寸小的冷铁；④冒口：在浇注位置顶部采用蓄热系数小且具有保温功能的珍珠岩粉材料制成的保温冒口；(3)造型：将树脂砂舂入砂箱后进行造型，砂型24小时抗拉强度≥1.0MPa；(4)熔炼：①采用中频感应电炉熔炼，在炉底先加入少量生铁起炉形成熔池后，逐步将步骤1)中配好的原材料有序加入电炉中进行熔炼，升温到1420℃-1450℃取样，首次补加合金按下限计算，成分合格后方可出炉，铁水出炉温度：1380～1400℃；②球化处理：采用龙钇重稀土球化剂进行球化处理；③孕育处理：炉前冲入孕育：选用句容亚峰YFY-150硅钡孕育剂，加入量0.5％；瞬时孕育：采用定量浇口杯及含铋强烈增加石墨球数的孕育剂YFY-380，加入量0.1％；(5)浇注：铁水浇注温度为1340±10℃；(6)打箱时间：浇注后36小时或铸件温度590℃以下打箱空冷。上述步骤(2)中，直浇道采用耐火陶瓷管形成，放置在与型板纵向中心线夹角呈45°处，上下模型的直浇道与直浇道连接部分采用直浇道凸台搭子定位连接；横浇道采用大断面，直浇道与横浇道转接部分采用直浇道定位圆台连接，直浇道定位圆台高度与横浇道相同，横浇道断面呈高梯形，从飞轮圆心沿径向分布，在横浇道的末端设置过滤网；内浇道断面呈薄矩形，内浇道从飞轮内圆底部引入铸型。上述步骤(4)中，球化处理装包时，在浇包的球化坑内加入1.3％的龙钇重稀土球化剂，上部覆盖0.4％的句容亚峰YFYY-2孕育剂，再覆盖0.3％的球铁铁屑，逐层适当紧实后覆盖球化钢板，最后压生铁2～4块，出炉时铁液冲向未放置球化剂一侧，冲入2/3～1/2铁液，等球化反应沸腾1min左右，待球化反应将要结束时再冲入其余铁液，并随流在出铁槽添加瞬时孕育剂。本专利技术与现有技术相比的优点：1、本方案采用底注、低流速、大流量、低温快浇、开放式浇注系统进行铁液充型，采用披缝缓流式内浇道均匀分布，使得整个铸件的热节均匀分布，在铸件膨胀凝固开始时，内浇口能迅速凝固封闭，减少与铸件的接触热节，液面上升平稳，逸气浮渣能力强，避免高温铁水使铸型和冷铁过早达到热饱和而降低或失去激冷的作用，充分利用铁液石墨化膨胀进行补缩，避免夹渣、缩松缺陷。2、带过滤网的大断面的横浇道，提高浇注系统的挡渣能力，达到横浇道充满有余，起到浇注系统浮气、挡渣的作用；3、在浇注位置顶部采用蓄热系数小且具有保温功能的珍珠岩粉的保温冒口，能够延长冒口的凝固时间，提高冒口的补缩效率；4、在厚大部位采用双面冷铁，即厚大部位上下平面均采用尺寸大的冷铁，加快铸件热节部位的冷却速度，增大铸件表面和中心的温度梯度，形成人为末端区强化部位方向性(顺序)凝固的条件，有效提高石墨化膨胀的利用程度和冒口的补缩效果；5、采用具有脱硫、球化、抗球化衰退能力强、细化基体组织的龙钇基重稀土球化剂，消除厚大球墨铸铁件冷却缓慢、共晶凝固时间较、在厚壁中心或热节处出现石墨畸变、球数减少、组织粗大、石墨漂浮等铸造缺陷；6、炉前冲入有很强的促进石墨化和抗衰退能力硅钡孕育剂，瞬时孕育采用定量浇口杯及含铋强烈增加石墨球数的孕育剂，显著增加基体的石墨球数，改善铸铁的显微组织和性能。附图说明图1为本专利技术中浇注系统的结构示意图；图2为本专利技术图1中的A-A向结构剖视图。其中：1--直浇道、2--横浇道、3--过滤网、4--冒口、5--冷铁、501--冷铁1#、502--冷铁2#、503--冷铁3#、504--冷铁4#、6--出气片、7--型板纵轴线。具体实施方式下面描述本专利技术的实施例。一种大功率柴油机用球墨铸铁飞轮的成型方法，包括以下步骤：(1)配料：选用55％的Q10的生铁和10％的废钢，其余为球铁回炉料，按照低碳低硅原则确定炉前各化学成分的质量百分比：C：3.5～3.6％，Si：1.4～1.5％，Mn：0.15～0.25％，S：≤0.015％，P：＜0.04％；其中，碳高容易产生石墨漂浮，但过低又容易产生缩松、缩孔等缺陷，综合考虑，碳量在3.5～3.6％之间为最宜。Si高容易引起异形石墨，提高低温脆性，因此要控制终Si量，在保证铁素体量的条件下尽量降低硅量，控制在1.4～1.5％。Mn是促进碳化物生成，且易产生偏析，控制在0.1～0.4％范围，铁素体球墨铸铁取中下限。S具有较强烈的阻碍石墨化，要求硫含量低，会形成FeS-Fe共晶体分布在晶界上，既阻碍碳扩散，又降低球墨铸铁的塑性，但S含量过低会造成结晶核心不足，使基体组织的石墨球变大，石墨球数变少。炉前铁水中S控制在0.008～0.015％之间效果较好。P易产生偏析导致铸件脆性增加，降低韧性，严格限制反白口化元素和反球化元素的含量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率柴油机用球墨铸铁飞轮的成型方法，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)配料：选用55％的Q10的生铁和10％的废钢，其余为球铁回炉料；按照低碳低硅原则确定炉前各化学成分的质量百分比：C：3.5～3.6％，Si：1.4～1.5％，Mn：0.15～0.25％，S：≤0.015％，P：＜0.04％；/n(2)浇注系统设计：浇注系统包括直浇道、横浇道、冒口、内浇道、冷铁、出气片；其中，/n①采用低流速、大流量、低温快速的开放式浇注系统进行铁液充型；/n②采用底注方式，将铸件内圆凸台部位置于上型，从外圆轮齿处分型，内浇道采用薄、宽而分散的多个披缝缓流形式且在铸件内圆下部周围均布；/n③冷铁的设置，在铸件厚大部位采用双面冷铁，即在铸件厚大部位上下平面部位均采用尺寸大的冷铁，在铸件内圆孔底部采用尺寸小的冷铁；/n④冒口：在浇注位置顶部采用蓄热系数小且具有保温功能的珍珠岩粉材料制成的保温冒口；/n(3)造型：将树脂砂舂入砂箱后进行造型，砂型24小时抗拉强度≥1.0MPa；/n(4)熔炼：/n①采用中频感应电炉熔炼，在炉底先加入少量生铁起炉形成熔池后，逐步将步骤1)中配好的原材料有序加入电炉中进行熔炼，升温到1420℃-1450℃取样，首次补加合金按下限计算，成分合格后方可出炉，铁水出炉温度：1380～1400℃；/n②球化处理：采用龙钇重稀土球化剂进行球化处理；/n③孕育处理：/n炉前冲入孕育：选用句容亚峰YFY-150硅钡孕育剂，加入量0.5％；/n瞬时孕育：采用定量浇口杯及含铋强烈增加石墨球数的孕育剂YFY-380，加入量0.1％；/n(5)浇注：铁水浇注温度为1340±10℃；/n(6)打箱时间：浇注后36小时或铸件温度590℃以下打箱空冷。/n...

【技术特征摘要】
1.一种大功率柴油机用球墨铸铁飞轮的成型方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)配料：选用55％的Q10的生铁和10％的废钢，其余为球铁回炉料；按照低碳低硅原则确定炉前各化学成分的质量百分比：C：3.5～3.6％，Si：1.4～1.5％，Mn：0.15～0.25％，S：≤0.015％，P：＜0.04％；
(2)浇注系统设计：浇注系统包括直浇道、横浇道、冒口、内浇道、冷铁、出气片；其中，
①采用低流速、大流量、低温快速的开放式浇注系统进行铁液充型；
②采用底注方式，将铸件内圆凸台部位置于上型，从外圆轮齿处分型，内浇道采用薄、宽而分散的多个披缝缓流形式且在铸件内圆下部周围均布；
③冷铁的设置，在铸件厚大部位采用双面冷铁，即在铸件厚大部位上下平面部位均采用尺寸大的冷铁，在铸件内圆孔底部采用尺寸小的冷铁；
④冒口：在浇注位置顶部采用蓄热系数小且具有保温功能的珍珠岩粉材料制成的保温冒口；
(3)造型：将树脂砂舂入砂箱后进行造型，砂型24小时抗拉强度≥1.0MPa；
(4)熔炼：
①采用中频感应电炉熔炼，在炉底先加入少量生铁起炉形成熔池后，逐步将步骤1)中配好的原材料有序加入电炉中进行熔炼，升温到1420℃-1450℃取样，首次补加合金按下限计算，成分合格后方可出炉，铁水出炉温度：1380～1400℃；
②球化处理：采用龙钇重稀土球化剂进行球化处理；

【专利技术属性】
技术研发人员：晁革新，
申请(专利权)人：陕西柴油机重工有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61