铸态下稳定生产低温冲击球墨铸铁的制备方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及低温冲击球墨铸铁生产制造技术领域，尤其是铸态下稳定生产低温冲击球墨铸铁的制备方法及系统，包括如下步骤：第1步：将各原料组分经炉料配比；第2步：配比后的各原料组分分别进行组分充分混合；第3步：混合后的原料组分进行熔炼处理；第4步：熔炼处理过程中加入球化剂、多种孕育剂完成多效孕育处理；第5步：金相检验合格后出炉，将所得铸态低温球铁进行浇注成型；第6步：进行综合冷却；第7步：冷却处理完成后，开箱落砂清理，得球墨铸铁铸件。本制备方法通过采用优质原材料、并采用高效球化剂，通过多效孕育处理中的四次联合孕育及对铸件落砂时间、温度的管控等各个细节层层技术把关，实现了产品的稳定生产。实现了产品的稳定生产。实现了产品的稳定生产。

【技术实现步骤摘要】
铸态下稳定生产低温冲击球墨铸铁的制备方法及系统


[0001]本专利技术涉及低温冲击球墨铸铁生产制造
，特别涉及一种可以在铸态状态下快速完成低温冲击球墨铸铁高效制备的新技术及新的机械系统，尤其是铸态下稳定生产低温冲击球墨铸铁的制备方法及系统。

技术介绍

[0002]随着风力发电技术的日趋完善，依靠清洁、环保的自身优势风力发电得到长足的发展。由于风力发电设备用在环境多变的地区，使用环境恶劣。作为风电设备核心铸件的输出壳体、轮毂、轴承支座等，其自身机械性能要求也越来越高。特别是高寒地区，铸件的低温冲击性能要求尤为重要。
[0003]为了达到球墨铸铁冲击性能要求，95%以上的铁素体基体及85%的球化率是两个重要条件。
[0004]而在铸态下由于铸件冷却速度快，不利于石墨和铁素体的形成和析出；外加铸件铁水熔炼、成分、球化孕育等未进行科学管控，在铸态状况下铸件低温冲击性能达不到使用要求。
[0005]在现有技术中，为了达到这个要求，需要对铸件进行石墨化退火处理，使得铸件珠光体分解形成铁素体和石墨，使得球墨铸铁铸件达到95%以上的铁素体基体。例如在专利申请号为CN201210395218.2的专利文献中就公开了一种耐低温耐腐蚀风电球墨铸铁的制备方法，其以下步骤进行：熔炼铁液：先按Q10生铁和废钢的质量份数为60
‑
80和20
‑
40，称取Q10生铁和废钢，再按球磨铸铁用增碳剂的质量与Q10生铁和废钢的总质量之比为（3
‑
5）：100，按镍板的质量与Q10生铁和废钢的总质量之比为（1
‑
1.5）：100，称取球磨铸铁用增碳剂和镍 板，然后将称取的Q10生铁、废钢、球磨铸铁用增碳剂和镍板加入到中频炉中，升温至温度为1500
‑
1550℃，静置2
‑
4min，出炉，得到铁液；球化及孕育处理......得到热处理前的一种耐低温耐腐蚀风电球墨铸铁；退火热处理：将步骤二中得到的热处理前的一种耐低温耐腐蚀风电球墨铸铁装入热处理炉中进行石墨化退火，其中石墨化退火的过程为：先将炉温升温至温度为920
‑
940℃， 保温2
‑
3h，然后待炉冷至温度为730
‑
750℃，保温2
‑
3h，当炉冷至温度为600℃时，出炉空冷，完成热处理，得到耐低温耐腐蚀风电球墨铸铁。
[0006]但是，这种对球墨铸铁进行球化退火处理的方式又会在实际操作中带来如下问题：一是污染环境、浪费能源；二是延长低温冲击球墨铸铁铸件的生产周期，降低了球墨铸铁件的生产效率。
[0007]为此，本专利技术提出了一种可以在铸态下稳定生产低温冲击球墨铸铁的制备方法，其铸态下利用多效孕育处理实现力学性能改善、细化晶粒，得到晶粒比较细小的组织，不需要采取后续热处理的方式，在铸态下即可达到
‑
20℃低温冲击性能要求，同时满足其他机械性能要求，不再需要额外进行热处理，可以有效地解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术为解决上述技术问题之一，所采用的技术方案是：铸态下稳定生产低温冲击球墨铸铁的制备方法，包括如下步骤：第1步：将低温冲击球墨铸铁的各原料组分经炉料配比；在中频感应电炉中加入国产本溪生铁、优质低锰冲压废钢料、专用回炉料；其中，国产本溪生铁、优质低锰冲压废钢料以及回炉料的配料重量比例为40%：40%：20%，以减少过多Sn、Cr、Ti、V杂质元素的带入；第2步：配比后的各原料组分分别进行组分充分混合；第3步：混合后的原料组分进行熔炼处理；在1440℃
‑
1490℃温度下熔炼处理并将铁原料熔化为铁液，熔化完毕后用光谱仪，炉前碳硅仪，实验室碳硫仪联合对原铁水成分进行确认；第4步：熔炼处理过程中加入球化剂、多种孕育剂并利用低温冲击球墨铸铁生产系统完成多效孕育处理，处理后完成细化晶粒并得到铸态低温球铁，对所得铸态低温球铁取样后进行金相检验；第5步：金相检验合格后出炉，将所得铸态低温球铁进行浇注成型；第6步：进行综合冷却，冷却处理的时长为3
‑
4小时；第7步：冷却处理完成后，开箱落砂清理，得球墨铸铁铸件；铸件开箱落砂的温度稳定的控制在600℃以下。
[0009]在上述任一方案中优选的是，铁水熔化后，加入低硫低氮石墨型增碳剂，并以10kg/吨铁水的比例加入碳化硅。
[0010]在上述任一方案中优选的是，上述低温冲击球墨铸铁包括如下质量百分比的原料组分：C含量：3.55
‑
3.75% 、Si含量：1.90
‑
2.15%、Mn含量：0.25
‑
0.35%、残余Mg含量：0.03
‑
0.05%、P含量＜0.03%，、S含量＜0.015%、Cu含量：≤0.08%、Sn:≤0.01%、Cr≤0.06%、Ti≤0.025%、其余组分为铁。
[0011]在上述任一方案中优选的是，所述低温冲击球墨铸铁中的铁液的配料选用高纯生铁和高纯废钢以减少杂质元素的带入。
[0012]在上述任一方案中优选的是，其中球化剂加入时采用冲入法的球化方式加入。
[0013]在上述任一方案中优选的是，铸件浇注后对砂箱进行首末箱标识，管控砂型流转速度，确保落砂时间控制在3
‑
3.5小时内，同时对铸件落砂温度进行检测，把铸件落砂温度稳定的控制在500
‑
600℃之间。
[0014]在上述任一方案中优选的是，利用低温冲击球墨铸铁生产系统完成多效孕育处理的具体步骤包括：进行第一次孕育：铁液出炉前，利用低温冲击球墨铸铁生产系统向球化包内球化室内先加入重量百分比为1.0
‑
1.05%的5
‑
25mm高效球化剂，并在上面覆盖0.3%的3
‑
8硅铁粒一次孕育剂，然后上面再覆盖一层碎钢片，保证球化反应平稳；进行第二次孕育：在铁液从球化包转到浇注包时，利用低温冲击球墨铸铁生产系统并随浇注状态下的铁液均匀加入预先称量的重量百分比为0.5%的二次孕育剂，二次孕育剂采用1
‑
3高效硅
钙钡孕育剂，孕育剂中含有的Ga、Bi元素使得铁液得到充分孕育，并具有抗孕育衰退的能力；铁液一次孕育处理后在1380
‑
1400℃的温度下浇注到湿型砂铸型中；在浇注的过程中进行第三次孕育：利用低温冲击球墨铸铁生产系统实现随铁液均匀加入重量百分比为0.1%的0.2
‑
0.7mm稀土硅鉍随流孕育剂（三次孕育剂），孕育剂中含有的Bi元素使得石墨球更加圆，减少异型石墨的产生，确保球化率，并将浇注温度控制在1380
‑
1400℃；砂型合箱前进行第四次孕育：利用低温冲击球墨铸铁生产系统向过滤网前预制的凹槽内加入重量百分比为0.05%的3
‑
8硅铁粒孕育剂（四次孕育剂），在铁液浇注充型时，进行孕育处理，使得铁液得到更充分孕育，使得铸件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.铸态下稳定生产低温冲击球墨铸铁的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：第1步：将低温冲击球墨铸铁的各原料组分经炉料配比；在中频感应电炉中加入国产本溪生铁、优质低锰冲压废钢料、专用回炉料；其中，国产本溪生铁、优质低锰冲压废钢料以及回炉料的配料重量比例为40%：40%：20%，以减少过多Sn、Cr、Ti、V杂质元素的带入；第2步：配比后的各原料组分分别进行组分充分混合；第3步：混合后的原料组分进行熔炼处理；在1440℃
‑
1490℃温度下熔炼处理并将铁原料熔化为铁液，熔化完毕后用光谱仪，炉前碳硅仪，实验室碳硫仪联合对原铁水成分进行确认；第4步：熔炼处理过程中加入球化剂、多种孕育剂并利用低温冲击球墨铸铁生产系统完成多效孕育处理，处理后完成细化晶粒并得到铸态低温球铁，对所得铸态低温球铁取样后进行金相检验；第5步：金相检验合格后出炉，将所得铸态低温球铁进行浇注成型；第6步：进行综合冷却，冷却处理的时长为3
‑
4小时；第7步：冷却处理完成后，开箱落砂清理，得球墨铸铁铸件；铸件开箱落砂的温度稳定的控制在600℃以下。2.根据权利要求1所述的铸态下稳定生产低温冲击球墨铸铁的制备方法，其特征在于：铁水熔化后，加入低硫低氮石墨型增碳剂，并以10kg/吨铁水的比例加入碳化硅。3.根据权利要求2所述的铸态下稳定生产低温冲击球墨铸铁的制备方法，其特征在于：上述低温冲击球墨铸铁包括如下质量百分比的原料组分：C含量：3.55
‑
3.75% 、Si含量：1.90
‑
2.15%、Mn含量：0.25
‑
0.35%、残余Mg含量：0.03
‑
0.05%、P含量＜0.03%，、S含量＜0.015%、Cu含量：≤0.08%、Sn:≤0.01%、Cr≤0.06%、Ti≤0.025%、其余组分为铁。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱启军，胡福星，吕超，刘兴国，张海彪，申银菲，
申请(专利权)人：山东湖西王集团铸业有限公司，
类型：发明
国别省市：