[发明专利]一种合金钢铸件的铸造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及合金钢铸造领域，具体涉及一种合金钢铸件的铸造工艺。

背景技术

目前合金钢铸件应用领域十分广泛，涉及到汽车制造、航天航空、建筑装潢等等，尤其是在矿山与铁路方面尤为突出，用量最大。然而，合金钢铸件晶粒粗大严重影响了合金钢的使用性能。合金钢铸件晶粒粗大，使铸件中的夹杂物以及低熔点物质在晶界上富集，降低了铸件强度，导致合金钢铸件在使用过程中产生剥落、裂纹等缺陷，严重影响铸件的使用寿命。铁路辙叉为合金钢铸件，细晶化技术对于合金钢铁路辙叉尤为重要。过去由于铁路辙叉晶粒粗大，使大量夹杂物和低熔点物质在晶界上集聚，弱化了晶界强度，使合金钢在使用过程中发生非正常磨损，出现剥落掉块等问题。

我国以世界铁路6％营运里程，完成了24％运输总量，使得铁路处于极度繁忙状态，增加了铁路破损的几率，使铁路辙叉用量非常大，每年全国的铁路辙叉需要量大约在5万颗左右，并且这个数字随着铁路干线的增加还要增加。因此，合金钢的化学成分含量及其铸造工艺亟待改进。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种合金钢铸件的铸造工艺，该种铸造工艺解决了高锰钢铸件晶粒粗大、疏松、微裂纹等问题，生产出了晶粒细化、强度高的合金钢铸件，进一步地改善增强了合金钢铸件的理化性能。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

一种合金钢铸件的铸造工艺，按照以下步骤进行：

(1)先取氧化物或原料单质置于熔炼炉中冶炼，制得钢水母液，出炉后进行炉外吹氩气、喂丝精炼，控制钢水母液中化学成分的含量；

所述钢水母液按重量百分比计包括以下化学成分：C 0.18～0.36％、Si 0.21～0.37％、Mn 0.68～0.94％、Ni 0.27～0.45％、Al 0.12～0.30％、S≤0.008％、P≤0.006％，余量为Fe和不可避免的杂质。

(2)再对步骤(1)制得钢水母液进行浇注至模具中，浇注前对模具进行预热处理，预热温度为860-920℃；

(3)铸件要快速浇注，采用底漏包避免夹杂卷入，浇注完成后，将铸型空冷至480-520℃，得合金钢铸件半成品；

(4)最后将合金钢铸件半成品经退火热处理后即可。

进一步地，在步骤(1)中，所述钢水母液出炉温度为1480-1520℃。

进一步地，在步骤(1)中，所述氩气压力为0.3～0.6MPa，压力管道内径吹氩时间为45-55s/t钢水母液，喂丝量为浇注钢水重量的1～2％。

进一步地，在步骤(1)中，所述钢水母液按重量百分比计包括以下化学成分：C 0.21～0.33％、Si 0.24～0.34％、Mn 0.72～0.90％、Ni 0.32～0.40％、Al 0.15～0.27％、S≤0.006％、P≤0.004％，余量为Fe和不可避免的杂质。

更进一步地，所述钢水母液按重量百分比计包括以下化学成分：C 0.27％、Si 0.29％、Mn 0.81％、Ni 0.36％、Al 0.21％、S 0.005％、P 0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步地，在步骤(2)中，所述钢水母液的浇注温度为1280-1360℃，浇注速度为10kg/s～20kg/s，且在浇注过程中随流添加普碳钢或高锰钢金属颗粒。

进一步地，所述金属颗粒的添加量为浇注钢水重量的4～8％。

进一步地，所述金属颗粒从铸件的浇注系统随钢水母液加入，金属颗粒添加时间为铸件浇注时间的1/3～1/2。

进一步地，在步骤(4)中，所述退火处理是先将铸件加热至540-580℃，保温20-30min；再加热至640-720℃，保温30-40min；最后加热至760-840℃，保温35-45min。

本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明的合金钢铸件的铸造工艺科学合理、简单方便，大大地缩短了合金钢铸件凝固时间，降低铸件的生产周期，提高了生产效率；

(2)通过本发明的铸造工艺生产出来的合金钢铸件强度高，冲击韧性好，耐腐蚀耐高温，力学性能大大增强，经检测其σs≥960MPa，σb≥880MPa，ak≥350J/cm²，δ≥48％；

(3)本发明通过在浇注过程中添加金属颗粒，降低金属液的温度，增加形核质点细化晶粒，快速凝固铸件，显著细化了合金钢铸件的晶粒，同时减少夹杂物尺寸，显著提高了铸件质量。

具体实施方式