一種低溫高韌性球墨鑄鐵卷筒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種低溫高初性球墨鑄鐵卷筒及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國東北、內(nèi)蒙和新疆W及俄羅斯、北美和北歐各國高寒地區(qū)的大型工程項(xiàng) 目的開發(fā)建設(shè)，國際上對低溫大型工程機(jī)械的需求日益迫切。高性能卷筒是大型起重機(jī)和 卷揚(yáng)減速機(jī)的關(guān)鍵部件之一，由于承重的鋼絲繩直接纏繞在卷筒上，卷筒直接承受起吊載 荷，其質(zhì)量優(yōu)劣對起重機(jī)和卷揚(yáng)減速機(jī)的安全運(yùn)行有著至關(guān)重要的影響。由于普通球墨鑄 鐵卷筒的低溫沖擊初性較低，在低溫條件下易于發(fā)生脆性斷裂，無法滿足低溫環(huán)境的技術(shù) 性能要求。低溫環(huán)境下工作的大型起重設(shè)備迫切需要使用低溫高初性球墨鑄鐵卷筒。在 低溫環(huán)境下工作的起重機(jī)和卷揚(yáng)減速機(jī)必須選用低溫高初性球墨鑄鐵卷筒，W此保證其運(yùn) 行可靠和使用安全。公開號為CN103556043A的中國專利公開了一種在超低溫條件下使用 的高初性高硬度球墨鑄鐵材料及其制備方法，主要應(yīng)用于超低溫條件下使用的機(jī)械產(chǎn)品 零件鑄件的制造，但該專利中球墨鑄鐵的成分含Ni20% -28% (質(zhì)量百分比），成本很高， 難W推廣。公開號為CN201210291659.8的中國專利公開了一種耐低溫高初性球墨鑄鐵 及其制備方法，采用該方法制備的球墨鑄鐵耐低溫、初性高，使用性能良好，但球墨鑄鐵成 分中含NiO. 6% -0. 9%，含BiO. 005-0. 01%，成本仍然偏高，不利于推廣應(yīng)用。公開號為 CN103757172A的中國專利公開了一種球墨鑄鐵的制備方法，運(yùn)種球墨鑄鐵可W滿足質(zhì)量 要求較高的風(fēng)電、核電、高鐵等低溫高性能鑄件的質(zhì)量需求，但僅保證在-20 °C條件下球墨 鑄鐵的低溫綜合性能。因此，研究開發(fā)可在《-40°C低溫條件下使用的球墨鑄鐵卷筒，對高 寒地區(qū)的工程建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝簡單、生產(chǎn)成本低、能 夠在《-40°c環(huán)境下使用的低溫高初性球墨鑄鐵卷筒及其制備方法。
[0004] 本發(fā)明是通過W下方式實(shí)現(xiàn)的：
[0005] 一種低溫高初性球墨鑄鐵卷筒，其特征是低溫高初性球墨鑄鐵的組分（質(zhì)量百分 tt)為：C3. 6-3. 8%，Si1. 8-2. 2%，Μη< 0. 2 %，MgO. 03-0. 05 %，RE0. 01-0. 025 %，S<0. 020 %，P<0.03%，Ti< 0.025%，Ni< 0. 15%，余量化。
[0006] 低溫高初性球墨鑄鐵的原材料由高碳低儘球鐵生鐵、工業(yè)廢鋼、回爐料、適量儀組 成；配成質(zhì)量百分比為：生鐵40-60 %，廢鋼10-20 %，回爐料30-40 %，再另外加入質(zhì)量百分 比0. 13-0. 15%的儀；W石墨化增碳劑調(diào)整碳含量，W娃領(lǐng)巧孕育劑（侶含量小于0. 5% ) 調(diào)整娃量；采用低稀±儀合金球化劑進(jìn)行球化處理，球化處理溫度1470-1490°C。球化劑組 成的質(zhì)量百分比為：Mg7-8%，RE1-1. 5%，Si40-44%，Ca2-2. 5%，BaO. 5-1. 0%，Mn/Al/Ti/ S/P等雜質(zhì)元素總量< 0. 5%，余量為鐵。球化劑加入量為鐵液總質(zhì)量的1. 3-1. 4% ;采用 二次孕育處理工藝；孕育劑加入量為鐵液總質(zhì)量的0. 8-1. 2%，瞬時(shí)孕育劑為含祕、鋼的娃 領(lǐng)巧合金孕育劑，其質(zhì)量百分比為：Si65-70%，Bil. 5-2. 5%，Mol. 0-1. 5%，Cal. 5-2. 0%，Ba3. 5-5. 0%，AKO. 5%，ΤΚΟ. 05%，Mn<0. 4%，S<0. 02%，P<0. 05%，余量為化，加入量為 0. 05-0. 1%。
[0007] 上述一種低溫高初性球墨鑄鐵卷筒的制備方法，其特征是包括W下步驟：
[0008] 1)烙煉：原料采用高碳低儘球鐵生鐵、工業(yè)廢鋼、回爐料和適量儀；先將質(zhì)量百分 比為40-60%生鐵、10-20%廢鋼和30-40%回爐料的原料配好后加熱烙化成鐵水；然后再 加入儀，為鐵水總質(zhì)量的0. 13-0. 15%;要求加入儀后的鐵液化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比分別 為：C3. 6-3. 8%，Sil. 3-1. 5%，MnO. 1-0. 25%，MgO. 03-0. 05%，RE0. 01-0. 0化％，S<0. 02%， P<0. 03%，Ti< 0. 025%，儀< 0. 15% ;當(dāng)鐵液溫度達(dá)到1470-1490°C時(shí)，保溫，然后化渣進(jìn) 行球化處理；
[0009] 2)球化處理：將低稀±儀合金球化劑置于誘包底部，其上覆蓋娃領(lǐng)巧合金孕育劑 (含娃質(zhì)量百分比為70-75% )，采用球化工藝對鑄鐵進(jìn)行球化處理；球化處理后儀殘余量 控制在0. 03-0. 05 %，稀±殘余量控制在0. 01-0. 025%，Ti殘余量控制在< 0. 025% ;
[0010] 3) -次孕育處理：球化完成后，加入娃領(lǐng)巧合金孕育劑進(jìn)行第一次孕育處理，W 消除球化元素所造成的白口傾向，并同時(shí)細(xì)化石墨球；一次孕育劑的加入量為鐵液總質(zhì)量 的 0. 3% -0. 5%;
[0011] 4)二次孕育處理：誘注過程中隨流加入鐵液總質(zhì)量0. 1 %含祕、鋼的娃巧領(lǐng)合 金孕育劑，進(jìn)行二次孕育處理；經(jīng)此處理后，巧含量控制在0. 005-0. 010 %，領(lǐng)含量控制在 0. 005-0. 010%，且 0. 010%《Ca+Ba《0. 020%，祕含量《0. 003%，鋼含量《0. 05%，W消 除凝固過程中的滲碳體、碳化物，延緩衰退時(shí)間，促進(jìn)石墨細(xì)化，彌散分布、增加石墨球數(shù) 量；
[0012] 5)退火：誘注12-24小時(shí)后，開箱、清理；然后，在500-550°C進(jìn)行去應(yīng)力退火處 理，保溫時(shí)間12-16小時(shí)后隨爐冷卻至室溫。
[0013] 上述一種低溫高初性球墨鑄鐵卷筒的制備方法，其特征是步驟2)中娃領(lǐng)巧合金 孕育劑含娃質(zhì)量百分比為70-75%。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0015] 1)本發(fā)明是一種低溫高初性球墨鑄鐵卷筒及其制備方法，通過控制球墨鑄鐵成 分，改進(jìn)球化及孕育工藝來控制球鐵中石墨球的數(shù)量、大小、形態(tài)和分布，采用電爐烙煉，制 備出可在《-40°C低溫條件下使用的球墨鑄鐵卷筒。本發(fā)明的工藝方法簡單，球鐵中不含 錠、銅等貴重金屬元素，原料和生產(chǎn)成本低廉，易于推廣應(yīng)用。
[0016] 2)本發(fā)明低溫高初性球墨鑄鐵的綜合力學(xué)性能良好，尤其是低溫沖擊初性高，其 抗拉強(qiáng)度MPa> 400MPa，屈服強(qiáng)度> 260MP