一种大型风电用铸件球化孕育处理的方法技术

本发明专利技术提供了一种大型风电用铸件球化孕育处理的方法，属于球墨铸铁的冶炼技术领域。该方法包括四个步骤：S1、炉料选择；S2、熔炼炉料，控制铁水出炉温度为1480～1520℃；S3、球化孕育处理；S4、浇注，浇注温度为1330～1350℃；其中，步骤S3中通过将孕育剂包埋在不同结构的带通孔的硅钢片制成的空心球体中得到孕育剂缓释球，再将这些孕育剂缓释球置于浇包内不同位置，在向浇包中冲入铁水后，缓释球内的孕育剂随着时间推移逐渐缓释出来进行孕育反应，同时添加的锑合金提高了石墨球的圆整程度，是该工艺的独特之处。该方法不需要进行多次孕育就能提高石墨球数量、圆整度和球化等级，从而提高铸件的强度和冲击吸收功，最终提高风电用铸件的力学性能。件的力学性能。件的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种大型风电用铸件球化孕育处理的方法


[0001]本专利技术属于球墨铸铁的冶炼
，具体涉及大型风电用铸件球化孕育处理的方法。

技术介绍

[0002]球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能与钢接近，由于其优异的性能，目前已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件，并成为仅次于灰铸铁应用的铸铁材料。目前球墨铸铁涉及的领域包括风力发电领域、核工业领域、汽车零部件等制造领域。
[0003]由于风力发电机组多建于海边和沙漠等多风地带，这些地方气候条件十分恶劣，机组通常要在
‑
20℃甚至
‑
40℃的环境下服役，服役时间长达20年，因此对风电铸件的质量和使用性能要求较高，尤其是要求铸件在低温条件下仍能保持良好的力学性能，特别是低温冲击韧性。和普通球墨铸铁件的生产相比，这种耐低温的球墨铸铁件对铁水球化的过程控制具有更高的要求。目前在生产风电用球铁铸件时，易出现球化率低、石墨粗大、石墨畸变等问题，导致铸件力学性能不稳定，从而影响产品质量。
[0004]现有技术中为了提高球化率以及石墨球圆整度，一般采用分批多次添加孕育剂的方式进行球化孕育。例如，中国专利申请CN108330383A中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：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。该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圆整度，所铸造的风电铸件具有较高的强度和冲击吸收功。目前，还未见有风电用铸件制作过程中一次性孕育达到目的的方法，因此，研究风电用铸件铸造过程中一次性孕育的方法对于减少操作步骤、避免铁水转运过程中出现球化和孕育衰退的问题、节省生产成本具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种大型风电用铸件球化孕育处理的方法，该方法对铁水球化孕育处理的工艺进行优化，通过将孕育剂包裹在设置有通孔的硅钢片制成的空心铁球中，控制孕育剂缓慢释放，强化铁水孕育效果，避免铁水转运过程中出现球化和孕育衰退，并与Sb合金一起作用最终提高石墨球数量、圆整度和球化等级，从而提高铸件的强度和冲击吸收功，最终提高风电用铸件的力学性能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种风电用铸件球化孕育处理的方法，包括以下步骤：
[0008]S1、炉料选择：所述炉料包括以下原料：按质量比(1.5～4):1混合的Q10生铁和废钢，以及根据所述Q10生铁、废钢的检测成分与标准含量的差值计算得出的所需量的增碳剂和硅铁；
[0009]S2、熔炼：将所述炉料置于熔炼炉中熔炼，控制铁水出炉温度为1480～1520℃；
[0010]S3、球化孕育处理：在浇包底部一侧设置球化包填埋室，先将球化剂和锑合金放置在所述球化包填埋室最底部，再加入若干个孕育剂缓释球A，盖上硅钢片；在所述浇包的内侧壁上中部位置设有至少一个第一凸台，所述第一凸台上放置有若干个孕育剂缓释球B；在所述浇包的内侧壁上靠近顶端的位置设有至少一个第二凸台，所述第二凸台上放置有若干个孕育剂缓释球C；将铁水冲向浇包底部未设置所述球化包填埋室和所述孕育剂缓释球B、孕育剂缓释球C的内壁；待铁水熔清后，在1400℃扒渣，再将炉内温度升至1480℃～1520℃后进行球化；所述孕育剂缓释球A、B、C均是分别将孕育剂包埋在设有若干通孔的硅钢片制成的空心球内制备而成，所述通孔的孔径小于所述孕育剂的粒径；
[0011]S4、浇注：对步骤S3中球化后的铁水扒渣，然后浇注至铸型中，浇注温度为1330～1350℃。
[0012]本专利技术中通过在浇包底部设置孕育剂缓释球A，在浇包内侧壁中部的位置放置孕育剂缓释球B，在浇包靠近上端的内侧壁上设置孕育剂缓释球C，缓释球A、B、C均采用设置有通孔的硅钢片制备，通孔的孔径小于孕育剂的粒径，既保证孕育剂不会从通孔漏出，又不会在铁水中带入新的杂质，还不会使缓释球在高温环境下爆炸。当铁水浇入浇包内后，由于球化包填埋室覆盖有硅钢片，能够减缓球化反应的速度，硅钢片被高温的铁水逐渐熔化后，设置于浇包底部的孕育剂缓释球A的硅钢片上由于设置有通孔，铁水先经通孔进入缓释球A内部与其内部的孕育剂进行孕育反应，随着缓释球A与铁水接触时间延长，缓释球A逐渐被高温熔化释放出孕育剂，再随着浇包内铁水液面逐渐升高，缓释球B、C陆续接触到铁水后，铁水同样先经通孔进入缓释球B、C内部与球内的孕育剂进行反应，然后缓释球B、C在高温下陆续熔化并释放出孕育剂，通过这样逐渐释放孕育剂的方法能够有效控制孕育反应的速度。需要说明的是，缓释球A、B、C均可以根据实际操作中孕育剂用量和铁水用量来设置不同的结构，这里不同的结构包括设置不同层数的硅钢片空心球壁、不同的球壁厚度、不同的球径、不同的孕育剂种类和用量等。缓释球A、B、C均是预先将合适大小的孕育剂颗粒置于由带通孔的硅钢片制成的半球中，再分别将两个半球焊接成一个完整的球体；用于制备缓释球A、B、C的带通孔的硅钢片其通孔孔径大小可以根据缓释球A、B、C中孕育剂颗粒大小不同而各自不同，也可以根据所使用的孕育剂最小粒径设置成统一大小，即通孔孔径只需要保证缓释球内的孕育剂不会漏出即可，在此前提下，孔径大小对孕育剂孕育效果的影响可以忽略不计。第一凸台和第二凸台的数量均可以根据实际情况设置为一个或多个，且每个凸台(包括第一凸台和第二凸台)的结构形状、大小不做限制，只要能放置所需用量的缓释球B或缓释球C就行。在扒渣后，可以先进行取样分析检测铁水的成分，若铁水成分与目标指标相差较大，可以对成分进行适当调整。
[0013]优选的，步骤S3中所述球化剂的用量为步骤S2中出铁重量的1.2～1.5wt％；所述锑合金的用量为步骤S2中出铁重量的0.002～0.008wt％；所述孕育剂缓释球A中第一孕育剂的用量为步骤S2中出铁重量的0.4～0.6wt％，所述孕育剂缓释球B中第二孕育剂的用量
为步骤S2中出铁重量的0.2～0.4wt％；所述孕育剂缓释球C中第三孕育剂的用量为步骤S2中出铁重量的0.1wt％。
[0014]优选的，所述第一孕育剂的主要成分如下：Si 67～72wt％，Ca 1～2wt％，Al＜1.5wt％，Ba 4～6wt％，余量为铁；所述第二孕育剂的主要成分如下：Si 72～78wt％，Ca 1.0～2.0wt％，Al 0.8～1.5wt％，Ba 2～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型风电用铸件球化孕育处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、炉料选择：所述炉料包括以下原料：按质量比(1.5～4):1混合的Q10生铁和废钢，以及根据所述Q10生铁、废钢的检测成分与标准含量的差值计算得出的所需量的增碳剂和硅铁；S2、熔炼：将所述炉料置于熔炼炉中熔炼，控制铁水出炉温度为1480～1520℃；S3、球化孕育处理：在浇包底部一侧设置球化包填埋室，先将球化剂和锑合金放置在所述球化包填埋室最底部，再加入若干个孕育剂缓释球A，盖上硅钢片；在所述浇包的内侧壁上中部位置设有至少一个第一凸台，所述第一凸台上放置有若干个孕育剂缓释球B；在所述浇包的内侧壁上靠近顶端的位置设有至少一个第二凸台，所述第二凸台上放置有若干个孕育剂缓释球C；将铁水冲向浇包底部未设置所述球化包填埋室的一侧；待铁水熔清后，在1400℃扒渣，再将炉内温度升至1480℃～1520℃后进行球化；所述孕育剂缓释球A、B、C均是分别将孕育剂包埋在设有若干通孔的硅钢片制成的空心球内制备而成，所述通孔的孔径小于所述孕育剂的粒径；S4、浇注：对步骤S3中球化后的铁水扒渣，然后浇注至铸型中，浇注温度为1330～1350℃。2.根据权利要求1所述的风电用铸件球化孕育处理的方法，其特征在于，所述球化剂的用量为步骤S2中出铁重量的1.2～1.5wt％；所述锑合金的用量为步骤S2中出铁重量的0.002～0.008wt％；所述孕育剂缓释球A中第一孕育剂的用量为步骤S2中出铁重量的0.4～0.6wt％，所述孕育剂缓释球B中第二孕育剂的用量为步骤S2中出铁重量的0.2～0.4wt％；所述孕育剂缓释球C中第三孕育剂的用量为步骤S2中出铁重量的0.1wt％。3.根据权利要求2所述的风电用铸件球化孕育处理的方法，其特征在于，所述第一孕育剂的主要成分如下：Si 67～72wt％，Ca 1～2wt％，Al＜1....

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宗明，王世良，潘密，杨华，金万国，蔡波，
申请(专利权)人：武汉武重铸锻有限公司，
类型：发明
国别省市：