一种潮模砂造型生产高强高韧球墨铸铁的处理工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种潮模砂造型生产高强高韧球墨铸铁的处理工艺，包括以下操作：将镁锭加入平置的转包反应腔中，压盖密封；将成分和温度合格的铁水出至转包内，然后将转包立起使铁水与反应腔中的镁锭进行球化处理；球化处理结束后加入铈合金，再将铁水倒入保温浇注炉中；将铁水由保温浇注炉压进中间包，同时进行随流孕育处理，孕育剂为含稀土含铋孕育剂，加入量为铁水重量的0.3％

【技术实现步骤摘要】
一种潮模砂造型生产高强高韧球墨铸铁的处理工艺


[0001]本专利技术涉及铸造工艺
，具体涉及一种潮模砂造型生产高强高韧球墨铸铁的处理工艺。

技术介绍

[0002]球墨铸铁在汽车铸件、风电铸件以及核电乏燃料运输容器铸件等领域应用越来越广泛，同时对球墨铸铁的质量水平和性能要求也越来越高，高性能的球墨铸铁为乘用车和商用车的轻量化提供了材料支持。随着高强高韧球墨铸铁需求量的增大，为了缩短生产周期，提高生产效率，降低生产成本，扩大高强高韧球墨铸铁的应用，在等温淬火球墨铸铁(ADI)的基础上，近几年发展起来的铸态高强高韧球墨铸铁，例如QT600
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10，QT700
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10，QT800
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5，QT900
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2等越来越受到青睐。
[0003]球墨铸铁的生产过程普遍包括以下几个环节：熔炼合格的铁液，球化处理，孕育处理，炉前检验，浇注铸件，铸件清理等，而球化和孕育处理是熔炼过程的核心技术，球化和孕育的好坏直接决定铸件的材料性能。为稳定生产铸态高强高韧球墨铸铁，通常需加入镍和钼等贵重合金，或采用铁型覆砂或者壳型埋钢丸工艺，前者制备成本高，后者生产效率低，因此均不适于大批量高效率低成本的工业化生产。
[0004]潮模砂工艺较之上述工艺，生产效率高，但目前能稳定达到QT700
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10性能要求的极少，其中主要原因是正常的球化处理工艺主要为冲入法或者喂丝法，铁水纯净度不够，铁水中残余硫含量高，残镁量不稳定；且孕育处理工艺主要为球化处理前加入、球化处理后半段加入和浇注时随流孕育，这种孕育处理工艺，因为浇注时随流孕育加入量受限(一般不超过0.15％，多了不能充分熔化，严重影响产品质量)，所以前期孕育量偏大，并且孕育效果衰减明显，造成石墨长大，石墨球数少，材料强度和延伸率同时下降，无法满足铸态高强度球墨铸铁抗拉强度和延伸率的要求。因此，目前亟需一种可高效、稳定地大批量生产铸态高强高韧球墨铸铁件的处理工艺。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种潮模砂造型生产高强高韧球墨铸铁的处理工艺，通过纯镁球化以及一次随流孕育处理工艺，可在潮模砂高效的造型工艺条件下，获得石墨球多且细小圆整、基体组织致密、晶间夹杂物少的球墨铸铁材料，大大提高了铸件的强度以及韧性，其抗拉强度达到700MPa以上，延伸率达到10％以上。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术第一方面提供了一种潮模砂造型生产高强高韧球墨铸铁的处理工艺，包括以下操作：将球化处理后的铁水倒入保温浇注炉中，再由保温浇注炉压进中间包，同时进行随流孕育处理，出铁孕育完成后，将铁水浇注进砂型获得铸件；所述随流孕育处理采用的孕育剂为含稀土含铋孕育剂，孕育剂加入量为铁水重量的0.3％
‑
0.5％。
[0008]进一步地，所述球化处理具体为：将球化剂加入平置的转包反应腔中，压盖密封，
将铁水出到转包中，然后将转包立起使铁水通过反应孔与转包反应腔中的球化剂反应，进行球化处理。
[0009]进一步地，转包平置时，所述转包中铁水的水平面低于反应孔设置的水平面，以避免铁水提前与镁锭接触。
[0010]进一步地，所述铁水加入量不超过转包容积的三分之二。
[0011]进一步地，所述转包内腔的高径比≥1.5，给球化反应时铁水沸腾保留足够的空间；所述转包通过一隔板将转包内腔分隔成反应室和铁液储存室，所述隔板上开设有呈等边三角形分布的三个反应孔，使铁水与球化剂充分的接触反应。
[0012]进一步地，所述反应孔的直径为20
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30mm。
[0013]进一步地，所述球化剂为纯镁锭，所述球化剂加入量为铁水重量的0.1％
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0.3％。
[0014]进一步地，所述球化处理的时间为70
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100s。
[0015]进一步地，加入转包铁液储存室的铁水由原料置于中频感应熔化电炉中熔化制备得到。
[0016]进一步地，铁水加入转包铁液储存室时，所述铁水包含按重量百分比计的以下元素：C：3.3％
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3.7％，Si：2.3％
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2.8％，Mn：0.2％
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0.4％，P：≤0.035％，S：≤0.01％，Cu：0.4％
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0.9％，其余为铁。
[0017]进一步地，铁水加入转包铁液储存室时，所述铁水的温度为1450
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1550℃。
[0018]进一步地，球化处理结束后，向铁水中加入铈合金，再倒入保温浇注炉中；所述铈合金中铈元素的含量不低于66wt％，稀土元素的总含量不低于99wt％；所述铈合金加入量为20
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100g/t铁水，优选为50
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80g/t铁水。
[0019]将铈合金加入球化处理后的铁水中，起到脱硫脱气净化铁液作用，同时形成结晶核心，有利于后续孕育处理后的形核。
[0020]进一步地，所述保温浇注炉为惰性气体保护的气压保温浇注炉，通过气压将铁水压出至中间包。
[0021]进一步地，向铁水中加入孕育剂至铁水浇注结束的时长不超过12s。
[0022]进一步地，将中间包内的铁水通过浇口盆浇注至砂型内。
[0023]本专利技术采用一次随流孕育处理的工艺，为保证足够的孕育量，先将铁水压至中间包同时进行随流孕育处理，使足够量的孕育剂在浇注前能够充分的熔化，保证后续的孕育效果；此外，铁水由中间包通过浇口盆快速注入铸件的型腔中，铁水中的浮渣留在浇口盆中，保证型腔中铁水的纯净度，避免浮渣进入铸件的型腔而影响铸件的力学性能。
[0024]进一步地，所述含稀土含铋孕育剂中稀土元素为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕中的一种或多种。
[0025]进一步地，所述含稀土含铋孕育剂包含按重量百分比计的以下元素：Si：70％
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75％，Ca：0.5％
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1.5％，Al＜1.5％，Bi：1％
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2％，稀有元素：1％
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2％，其余为铁。
[0026]本专利技术的有益效果在于：
[0027]1.本专利技术提供了一种潮模砂造型生产高强高韧球墨铸铁的处理工艺，其中包含纯镁球化处理工艺以及一次随流孕育处理工艺，通过加入纯镁锭球化剂，将铁水中的微观气体和夹杂物被球化处理过程中持续上浮的镁蒸气带走，获得低硫含量、纯净的铁水，以确保球化质量稳定；球化处理后加入铈合金，进一步脱硫脱气净化铁液，同时形成结晶核心以促
进后续孕育处理后的形核；本专利技术采用的孕育处理工艺，区别于现有技术中多步孕育处理工艺(球化处理前、球化处理后半段以及浇注时随流孕育)，浇注前的所有过程均不增硅无孕育，仅采用浇注时的随流孕育，配合含稀土含铋孕育剂，总孕育量小但随流孕育量大，孕育延后保证了孕育效果的同时降低了孕育剂的使用量。
[0028]2.本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种潮模砂造型生产高强高韧球墨铸铁的处理工艺，其特征在于，将球化处理后的铁水倒入保温浇注炉中，再由保温浇注炉压进中间包，同时进行随流孕育处理，出铁孕育完成后，将铁水浇注进砂型获得铸件；所述随流孕育处理采用的孕育剂为含稀土含铋孕育剂，孕育剂加入量为铁水重量的0.3％
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0.5％。2.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述球化处理具体为：将球化剂加入平置的转包反应腔中，压盖密封，将铁水出到转包中，然后将转包立起使铁水通过反应孔与转包反应腔中的球化剂反应，进行球化处理。3.根据权利要求2所述的处理工艺，其特征在于，所述球化剂为纯镁锭，所述球化剂加入量为铁水重量的0.1％
‑
0.3％；所述球化处理的时间为70
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100s。4.根据权利要求2所述的处理工艺，其特征在于，铁水加入转包铁液储存室时，所述铁水的温度为1450
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1550℃，所述铁水包含按重量百分比计的以下元素：C：3.3％
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3.7％，Si：2.3％
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2.8％，Mn：0.2％
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0.4％，P：≤0.035％，S：≤0....

【专利技术属性】
技术研发人员：闫兴义，丛建臣，于海明，丛红日，冯梅珍，
申请(专利权)人：天润工业技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：