[发明专利]-40℃低温铸态大断面球墨铸铁生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温球墨铸铁铸造工艺，尤其涉及一种-40℃低温铸态大断面球墨铸铁件——兆瓦级风电机组部件轮毂、底座类厚壁件的生产工艺。属砂型铸造技术领域。

背景技术

大断面高韧性低温球墨铸铁在风力发电及轨道交通领域内得到广泛应用。铸件一般采用欧洲EN-1563标准(EN-GJS-400-18U-LT、EN-GJS-350-22U-LT)，采用70mm附铸试块试验要求。铸件质量要求极为严格，铸件使用要求：部件工作条件恶劣，可靠性要求高，材料性能要求高，铸件要经过UT、MT、RT无损检测。

-40℃低温铸态大断面球墨铸铁要求：在确保力学性能δb≥400Mpa的同时，70mm附铸试块-40℃低温铸态韧性平均值≥10J，不仅为国家标准中未有的材料，同时超过EN-GJS-400-18U-LT、EN-GJS-350-22U-LT的性能要求。

发明内容

本发明的目的在于针对上述大断面高韧性低温球墨铸铁的问题，提供了一种设计工艺先进，产品强度高，低温冲击性能好的-40℃低温铸态大断面球墨铸铁生产工艺。

为了达到上述目的，本发明采用的-40℃低温铸态大断面球墨铸铁的生产工艺是：通过优化铸型工艺，选择合理的化学成分，采用国产优质球墨生铁，控制球化和孕育处理工艺，采用石墨预处理及过滤浇注技术，生产出-40℃低温铸态球墨铸铁合格铸件。

本发明的工艺流程是：

原材料选择-电炉熔炼-球化孕育处理-石墨预处理-过滤浇注-附铸试块-抛丸清理-加工试块-低温冲击拉伸试验-UT、MT、RT探伤。

(1)原材料选择

为了达到低温冲击韧性的要求，要求炉料必须纯净，选用国产优质球铁生铁，原材料中的锰、磷、硫、钛等杂质必须控制在最低水平，其中微量无素Pb、Bi、Sb、Te含量在10PPM以下，且废钢中杂质元素含量控制在最低水平。

(2)熔炼浇注

采用12T中频感应电炉熔炼，将炉料加热到1490-1510℃，经化验，调整成分，使-40℃低温铸态大断面球墨铸铁化学成分如下：

C3.4％～3.7％，Si1.9％～2.3％，Mn≤0.15％，Mg0.035％～0.055％，S≤0.025％，P≤0.04％。

调整成分后到1450-1460℃出炉，浇注温度控制在1350±10℃。

(3)球化孕育处理

球化处理工艺采用冲入法处理工艺，球化剂采用特殊配制的球化剂，其中成份配方是：Re1～2％、Mg7～9％、Si41～46％、Al≤1.0％，加入量控制在1.2～1.4％；孕育剂采用高效复合孕育剂+特种随流孕育剂，其中成份配方是：Si70～75％、Ca1～2％、Ba3～5％、Al≤1.0％。三次孕育处理：覆盖加入、出铁加入、随流孕育。

(4)石墨预处理

采用石墨预处理技术，因为铁水的晶核预处理很重要，可提高材质的致密度，减少缩孔缩松倾向，采用石墨预处理方法，可细化石墨，提高石墨的圆整度。具体的操作方法是：调整化学成分后，由于预处理剂有增碳效果，因此要使铁水碳含量低于目标值0.2％，在铁水包内脱硫后将铁水倒回电炉，当1/4铁水倒入电炉时，在液面上加入0.2-0.25％石墨预处理剂，然后将剩余铁水全部倒回，升温搅拌5min，待到出铁温度1450±10℃时，出铁进行球化孕育处理。

(5)过滤浇注

选用泡沫陶瓷过滤器，铁水净化效果最佳。过滤可使球墨铸铁的石墨细化，球数增加，圆整度提高，基体中铁素体量增多，珠光体量减少；过滤是改善球墨铸铁的塑性与韧性的有效途径，经过过滤，低温球墨铸铁的延伸与低温冲击值显著提高。

本发明与现有技术相比，具有以下明显的优点和创新。(1)工艺先进。本发明采用国产优质球铁生铁，石墨预处理和过滤浇注技术具有创新性。(2)产品性能强度高，低温冲击性能好。本发明的球墨铸铁在确保力学性能δb≥400Mpa的同时，70mm附铸试块-40℃低温铸态韧性平均值≥10J，不仅为中家标准中未有的材料，同时超过EN-GJS-400-18U-LT、ENGJS-350-22U-LT的性能要求。