專利名稱：大型球墨鑄鐵件石墨畸變的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大型球墨鑄鐵件石墨畸變的控制方法，特別是涉及一種通過加強(qiáng) 型內(nèi)冷卻和型內(nèi)孕育縮短凝固時(shí)間，增加鐵液中形核核心，從而控制大型球墨鑄鐵件石墨 畸變、提高機(jī)械性能的方法，屬于大型鑄件制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，大型球墨鑄鐵件的生產(chǎn)和應(yīng)用日益受到人們重視。但是，大型球墨鑄鐵件 熱節(jié)模數(shù)大、凝固時(shí)間長，容易產(chǎn)生晶粒粗大、石墨畸變等組織缺陷，導(dǎo)致機(jī)械性能尤其是 延伸率低下，很難滿足使用要求，需要制定極為嚴(yán)格的生產(chǎn)控制工藝才有可能獲得合格的 鑄件，質(zhì)量控制較為困難。大型球墨鑄鐵件中石墨畸變的根本原因在于凝固時(shí)間過長，導(dǎo)致石墨球長大過程 中，無法保持球形。因此，要控制石墨畸變，必須從縮短凝固時(shí)間、增加石墨核心數(shù)量、防止 石墨球長得過大入手。改善球化劑、孕育劑成分及球化孕育工藝，改變鑄造工藝，加強(qiáng)鑄型 冷卻，縮短凝固時(shí)間，是目前控制石墨畸變較為普遍的方法。中國發(fā)明專利ZL200710194651. 9公開了一種超大型厚壁球墨鑄鐵件的熔煉及 現(xiàn)場變質(zhì)處理方法，主要涉及到熔煉工藝及球化、孕育劑的選用，以解決厚壁鑄件型內(nèi)衰 退問題以及厚壁處的石墨偏析；中國發(fā)明專利ZL92105964. 7公開了一種厚大斷面球墨鑄 鐵件用球墨鑄鐵件生產(chǎn)用球化劑，主要涉及大型球墨鑄鐵件球化劑的成分；中國發(fā)明專利 ZL9112688.0公開了一種用于大型球墨鑄鐵件的微量元素涂料，主要涉及該種涂料的成 分及使用該種涂料改善大型球墨鑄鐵件凝固組織的方法；中國發(fā)明專利申請公開說明書 200710144925. 3公開了一種厚大斷面鑄件的強(qiáng)制冷卻系統(tǒng)，通過加強(qiáng)冷卻控制凝固時(shí)間來 控制大型球墨鑄鐵件的凝固組織；中國發(fā)明專利申請公開說明書200510018502. 8涉及的 同樣是大型球墨鑄鐵件球化劑的成分；中國發(fā)明專利申請公開說明書200910010788. 3涉 及一種大型球墨鑄鐵件的瞬時(shí)孕育方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)型內(nèi)彌散激冷和型內(nèi)孕育，從而控制大型球墨鑄鐵件石 墨畸變的方法。本發(fā)明提供這樣一種大型球墨鑄鐵件石墨畸變的控制方法，它包括下列步驟A、用含F(xiàn)e量大于95% wt以上，余量為C，直徑為0. 1 3_的鐵絲編制絲網(wǎng)；B、在A步驟的鐵絲網(wǎng)網(wǎng)孔及縫隙中填入含硅量大于60% wt，余量為Fe，顆粒尺寸 為0. 01 Imm的硅粉，放入真空爐中，在1100 1450°C溫度下保溫2 5小時(shí)，使硅粉燒 結(jié)在鐵絲網(wǎng)上，獲得硅鐵絲網(wǎng)；C、將B步驟的硅鐵絲網(wǎng)按照鑄件熱節(jié)部位的形狀進(jìn)行裁剪后，固定在熱節(jié)部位的 型腔中；D、將球化孕育處理后的球墨鑄鐵鐵液澆入鑄型，控制澆鑄溫度為1280 1340°C，按常規(guī)冷卻得大型球墨鑄鐵件。所述A步驟的鐵絲網(wǎng)為一具有正方形網(wǎng)孔的單層網(wǎng)，鐵絲與鐵絲間的間距為 0. 1 20mm。所述B步驟的在鐵絲網(wǎng)網(wǎng)孔及縫隙中填入硅粉之前，先對鐵絲網(wǎng)進(jìn)行常規(guī)表面酸 洗、干燥處理，以去除表面鐵銹、油污。所述B步驟的真空爐為常規(guī)的真空燒結(jié)爐。所述C步驟的裁剪硅鐵絲網(wǎng)時(shí)，保持硅鐵絲網(wǎng)干燥、無油污。本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果采用上述方案，即在鑄型內(nèi)設(shè)置彌散分布的硅鐵絲 網(wǎng)，使鑄型型腔中同時(shí)具有孕育和激冷作用，澆注后，硅鐵絲網(wǎng)一方面吸熱熔化，起到大量 彌散分布內(nèi)冷鐵的作用的同時(shí)，促進(jìn)鐵液局部能量起伏和結(jié)構(gòu)起伏；另外一方面，熔化的硅 在鐵液內(nèi)部形成局部硅富集，促進(jìn)鐵液局部成分起伏和結(jié)構(gòu)起伏。這兩方面的作用使得大 型球墨鑄鐵件內(nèi)部有效形核核心大大增加，同時(shí)縮短凝固時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)大型球墨鑄鐵件 石墨畸變控制的工藝。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1本實(shí)施例是對直徑為600mm、高度為500mm的大型球墨鑄鐵件進(jìn)行澆鑄的過程及效果。1)、選用直徑為0. 1mm，含鐵量為99. 5% wt，余量為C的鐵絲，編織成長2000mm、寬 500mm、網(wǎng)孔尺寸3謹(jǐn)X 3謹(jǐn)、鐵絲間的間距為3謹(jǐn)?shù)蔫F絲網(wǎng)；2)、將1)步驟的鐵絲網(wǎng)經(jīng)常規(guī)酸洗除銹、除油污、干燥后，在其孔隙中填充顆粒 尺寸為0. 01mm、含硅量為99. 9 % wt,余量為Fe的硅粉，然后送入常規(guī)真空燒結(jié)爐中，在 1100°C下燒結(jié)2小時(shí)，使硅粉燒結(jié)在鐵絲表面，獲得硅鐵絲網(wǎng)；3)、按鑄件型腔要求，將2)步驟的硅鐵絲網(wǎng)剪裁成900mmX500mm的片，卷成直徑 為300mm的硅鐵網(wǎng)圓筒，然后將此圓筒固定在鑄型型腔中心后，合型待用；4)、將鐵液注入型腔中，并控制澆鑄溫度1300°C，之后按常規(guī)冷卻、凝固后，得大型 球墨鑄鐵件；5)、解剖4)步驟的大型球墨鑄鐵件進(jìn)行組織分析，結(jié)果表明與不使用本發(fā)明方 法澆鑄的鑄件相比較，鑄件中心的石墨球化率從73%提高為78%，單位面積石墨球數(shù)從25 個(gè)/mm2提高到44個(gè)/mm2，抗拉強(qiáng)度從308. 4MPa提高到341. 6MPa,延伸率從2. 4%提高到 4. 6%。實(shí)施例2本實(shí)施例是對熱節(jié)直徑500mm、厚度400mm、重量30噸的大型球墨鑄鐵件進(jìn)行澆鑄 的過程及效果。1)、選用直徑為3mm，含鐵量為99. 5% wt，余量為C的鐵絲，編織成長1000mm、寬 500mm、網(wǎng)孔尺寸為4謹(jǐn)X4謹(jǐn)、鐵絲間的間距為20謹(jǐn)?shù)蔫F絲網(wǎng)；2)、將1)步驟的鐵絲網(wǎng)按常規(guī)經(jīng)酸洗除銹、除油污、干燥后，在具孔隙中填充顆粒 尺寸為1mm、含硅量為99. 9% wt，余量為Fe的硅粉，然后送入常規(guī)真空燒結(jié)爐中，在1450°C下燒結(jié)5小時(shí)，使硅粉燒結(jié)在鐵絲表面，獲得硅鐵絲網(wǎng)；3)、按鑄件型腔要求，將2)步驟的硅鐵絲網(wǎng)剪裁成750mmX400mm的片，卷成直徑 為250mm的硅鐵網(wǎng)圓筒，然后將此圓筒固定在熱節(jié)部位的鑄型型腔中心，合型待用；4)、將鐵液注入型腔中，并控制澆鑄溫度1280°C，之后按常規(guī)冷卻、凝固后，得大型 球墨鑄鐵件；5)、對4)步驟的熱節(jié)部位進(jìn)行套料取樣分析，結(jié)果表明與不使用本發(fā)明方法的 鑄件相比，熱節(jié)部位石墨的球化率從71 %提高為77%，單位面積石墨球數(shù)從19個(gè)/平方毫 米提高到33個(gè)/平方毫米，抗拉強(qiáng)度從294. 4MPa提高到321. 6MPa,延伸率從2. 3%提高到
3.8%。實(shí)施例3本實(shí)施例是對熱節(jié)直徑400mm、厚度200mm、重量20噸的大型球墨鑄鐵件進(jìn)行澆鑄 的過程及效果。1)、選用直徑為1mm，含鐵量為99. 5% wt，余量為C的鐵絲，編織成長2000mm、寬 500mm、網(wǎng)孔尺寸為3mmX 3mm、鐵絲間的間距為IOmm的鐵絲網(wǎng)；2)、將1)步驟的鐵絲網(wǎng)按常規(guī)經(jīng)酸洗除銹、除油污、干燥后，在其孔隙中填充顆 粒尺寸為0. 5mm、含硅量為99. 9% wt,余量為Fe的硅粉，然后送入常規(guī)真空燒結(jié)爐中，在 1300°C下燒結(jié)4小時(shí)，使硅粉燒結(jié)在鐵絲表面，獲得硅鐵絲網(wǎng)；3)、按鑄件型腔要求，將2)步驟的硅鐵絲網(wǎng)剪裁成620mmX200mm的片，卷成直徑 為200mm的硅鐵網(wǎng)圓筒，然后將此圓筒固定在熱節(jié)部位的鑄型型腔中心，合型待用；4)、將鐵液注入型腔中，并控制澆鑄溫度1340°C，之后按常規(guī)冷卻、凝固后，得大型 球墨鑄鐵件；5)、對4)步驟的熱節(jié)部位進(jìn)行套料取樣分析，結(jié)果表明與不使用本發(fā)明方法的 鑄件相比，熱節(jié)部位石墨的球化率從75 %提高為81 %，單位面積石墨球數(shù)從23個(gè)/平方毫 米提高到32個(gè)/平方毫米，抗拉強(qiáng)度從304. 4MPa提高到326. 6MPa,延伸率從3. 4%提高到
4.6%。
權(quán)利要求
一種大型球墨鑄鐵件石墨畸變的控制方法，其特征在于包括下列步驟A、用含F(xiàn)e量大于95％wt以上，余量為C，直徑為0.1～3mm的鐵絲編制絲網(wǎng)；B、在A步驟的鐵絲網(wǎng)網(wǎng)孔及縫隙中填入含硅量大于60％wt，余量為Fe，顆粒尺寸為0.01～1mm的硅粉，放入真空爐中，在1100～1450℃溫度下保溫2～5小時(shí)，使硅粉燒結(jié)在鐵絲網(wǎng)上，獲得硅鐵絲網(wǎng)；C、將B步驟的硅鐵絲網(wǎng)按照鑄件熱節(jié)部位的形狀進(jìn)行裁剪后，固定在熱節(jié)部位的型腔中；D、將球化孕育處理后的球墨鑄鐵鐵液澆入鑄型，控制澆鑄溫度為1280～1340℃，按常規(guī)冷卻得大型球墨鑄鐵件。
2.如權(quán)利要求1所述的大型球墨鑄鐵件石墨畸變的控制方法，其特征在于所述A步驟 的鐵絲網(wǎng)為一具有正方形網(wǎng)孔的單層網(wǎng)，鐵絲與鐵絲間的間距為0. 1 20mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制大型球墨鑄鐵件石墨畸變的工藝，其主要特征和步驟是1)用鐵絲編制鐵絲網(wǎng)；2)在鐵絲網(wǎng)網(wǎng)孔及縫隙中填滿硅粉末，并放入真空爐中，在1100℃～1450℃溫度下保溫2～5小時(shí)，使硅粉燒結(jié)在鐵絲網(wǎng)上，獲得硅鐵絲網(wǎng)；3)將硅鐵絲網(wǎng)按照鑄件熱節(jié)部位的形狀裁剪后，固定在熱節(jié)部位的型腔中；4)將球墨鑄鐵鐵液澆入鑄型中，控制澆鑄溫度為1280～1340℃，按常規(guī)冷卻得大型球墨鑄鐵件。硅鐵絲網(wǎng)吸熱熔化，起到大量彌散分布內(nèi)冷鐵的作用，同時(shí)促進(jìn)鐵液局部能量起伏和結(jié)構(gòu)起伏，熔化的硅在鐵液內(nèi)部形成局部硅富集，使得大型球墨鑄鐵件內(nèi)部有效形核核心大大增加，同時(shí)縮短凝固時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)大型球墨鑄鐵件石墨畸變控制的工藝。
文檔編號B22D27/00GK101979186SQ20101054496
公開日2011年2月23日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者周榮, 周榮鋒, 岑啟宏, 李祖來, 蔣業(yè)華, 黎振華 申請人:昆明理工大學(xué)