CN103924148A - 一种大断面低温球墨铸铁及其铸造方法 - Google Patents
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Abstract
一种大断面低温球墨铸铁及其铸造方法，本发明通过控制球墨铸铁中各元素的合理配比，并采用喂线法进行球化处理，通过瞬时孕育能获得圆整、细小的石墨球，同时本发明不添加合金元素，就能使生产出的低温球墨铸铁在-20～-40℃低温下具有较强的抗冲击能力等，本发明具有制造成本低，力学性能优异的特点，特别适用于制作低温大断面球墨铸铁的风力发电机主轴。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种铸铁及其铸造方法,尤其涉及一种能工作在-20℃～-40℃温度下的壁厚超过200mm的球墨铸铁及其铸造方法。
【背景技术】
已知的，风力发电机组中主轴的作用是连接风轮与齿轮箱，一般安装在几十米甚至上百米的高空，而高空中的温度可低至-20～-40℃，且风速变化极大，为了降低风力发电机组的生产成本，要求主轴的寿命通常不低于20年，但是主轴如果发生意外失效，则更换费用和相关损失巨大，所以风力发电机组的主轴对材料性能要求极高，必须满足高疲劳强度和低脆性断裂敏感性要求，目前，常规材料主要为锻钢件，但锻造生产工艺复杂，产品成型率不高，后续加工材料消耗大等；为了改善锻钢件的缺陷，用球墨铸铁代替锻钢件，由于球墨铸铁具有生产成本低、机械性能优异的特点，目前已用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件，而针对一些常规的风力发电机组用主轴材料已采用QT400-18AL代替通用的锻钢件，有效的降低了生产成本，缩短了生产周期，创造了可观的经济效益；而针对一些兆瓦级风力发电机组中的主轴，其主轴的重量为十几吨甚至几十吨，主要壁厚超过200mm，属于厚大断面，目前生产此类球墨铸铁主轴的材料和方法易于发生石墨畸变、石墨球数减少及形成缩孔缩松等缺陷，并且难以保证超声波探伤和磁粉探伤要求等。
【发明内容】
为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种大断面低温球墨铸铁及其铸造方法，本发明通过采用喂线法进行球化处理，通过瞬时孕育能获得圆整、细小的石墨球，同时本发明不添加合金元素，就能使生产出的低温球墨铸铁在-20～-40℃低温下具有较强的抗冲击能力等，本发明具有制造成本低，力学性能优异的特点。
为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：
一种大断面低温球墨铸铁，所述球墨铸铁中各元素按重量百分比包括：
碳 3.4～3.8%；
硅 1.7～2.0%；
锰 ＜0.2%；
磷 ＜0.04%；
硫 ＜0.012%；
镁 0.04～0.07%；
稀土 0.01～0.03%；
余量为铁。
一种大断面低温球墨铸铁的铸造方法，所述方法包括以下步骤：
第一步、先将新生铁、废钢投入中频感应电炉中加热熔化，熔化后继续加热至1500℃～1510℃，保持5～10分钟；
第二步、接上步，用工具扒去铁液表面的熔渣；
第三步、对第二步获取的铁液浇注光谱试样，用光谱分析仪进行成分分析；
第四步、根据第三步中获取的光谱分析结果，分别加入适量的碳和硅；
第五步、接上步，停止加温，当铁液温度降至1420℃～1450℃时，除去铁液表面熔渣，出炉；
第六步、接上步，待温度降至1350℃～1380℃后，铁水在球化处理站进行喂线法球化和孕育处理，并扒去液面熔渣；
第七步、接上步，将孕育剂置于浇口箱进行瞬时孕育；
第八步、接上步，进行浇注，得到大断面低温球墨铸铁。
所述的大断面低温球墨铸铁的铸造方法，所述第一步中的中频感应电炉为苏州振吴电炉有限公司生产，采用DX系列多供电变频电源。
所述的大断面低温球墨铸铁的铸造方法，所述第三步中的光谱分析仪为德国OBLF公司生产，型号为QSN750。
所述的大断面低温球墨铸铁的铸造方法，所述第七步中的孕育剂为高钙钡孕育剂，所述高钙钡孕育剂为块状，预铺在浇口箱内。
采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：
本发明所述的一种大断面低温球墨铸铁及其铸造方法，本发明通过采用喂线法进行球化处理，通过瞬时孕育能获得圆整、细小的石墨球，同时本发明不添加合金元素，就能使生产出的低温球墨铸铁在-20～-40℃低温下具有较强的抗冲击能力等，本发明具有制造成本低，力学性能优异的特点，特别适用于制作低温大断面球墨铸铁的风力发电机主轴。
【具体实施方式】
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；
本发明所述的一种大断面低温球墨铸铁，所述球墨铸铁中各元素按重量百分比包括：
碳 3.4～3.8%；
硅 1.7～2.0%；
锰 ＜0.2%；
磷 ＜0.04%；
硫 ＜0.012%；
镁 0.04～0.07%；
稀土 0.01～0.03%；
余量为铁。
实施一种大断面低温球墨铸铁的一种大断面低温球墨铸铁的铸造方法，所述方法包括以下步骤：
第一步、先将新生铁、废钢投入中频感应电炉中加热熔化，熔化后继续加热至1500℃～1510℃，保持5～10分钟，为了更好的实施本发明，所述中频感应电炉为苏州振吴电炉有限公司生产，采用DX系列多供电变频电源；
第二步、接上步，用工具扒去铁液表面的熔渣；
第三步、对第二步获取的铁液浇注光谱试样，用光谱分析仪进行成分分析，为了更好的实施本发明，所述光谱分析仪为德国OBLF公司生产，型号为QSN750；
第四步、根据第三步中获取的光谱分析结果，分别加入适量的碳和硅；
第五步、接上步，停止加温，当铁液温度降至1420℃～1450℃时，除去铁液表面熔渣，出炉；
第六步、接上步，待温度降至1350℃～1380℃后，铁水在球化处理站进行喂线法球化和孕育处理，并扒去液面熔渣；
第七步、接上步，将孕育剂置于浇口箱进行瞬时孕育，所述孕育剂为高钙钡孕育剂，所述高钙钡孕育剂为块状，预铺在浇口箱内；
第八步、接上步，进行浇注，得到大断面低温球墨铸铁。
本发明的具体实施例如下：
生产风力发电机主轴的球墨铸件毛重16t，其中各元素按重量百分比为：
碳 3.43%；
硅 1.78%；
锰 0.19%；
磷 0.03%；
硫 0.011%；
镁 0.062%；
稀土 0.019%；
余量为铁。
铸造方法为：
第一步、将新生铁、废钢依次投入中频感应电炉中加热熔化，熔化后继续加热至1500℃～1510℃，保持5分钟；
第二步、接上步，用工具扒去铁液表面的熔渣；
第三步、对第二步获取的铁液浇注光谱试样，用光谱分析仪进行成分分析；
第四步、根据第三步中获取的光谱分析结果，分别加入适量的碳、硅；
第五步、接上步，停止加温，当铁液温度降至1430℃时，除去铁水表面熔渣，出炉；
第六步、接上步，待温度降至1360℃后，铁水在球化处理站进行喂线法球化和孕育处理，并扒去液面熔渣。
第七步、接上步，将高钙钡孕育块置于浇口箱进行瞬时孕育；
第八步、接上步，进行浇注，得到能在-20～-40℃工作的大断面低温球墨铸铁。
根据GB/T 228.1-2010测得上述铸件的性能为：抗拉强度为430MPa，屈服强度为305MPa，延伸率为18%；根据GB/T 229 测得铸件的冲击功为12J；根据GB/T 9441-2009测得铸件金相组织基体为铁素体95%，石墨大小5级，球化级别2级；根据EN 12680-3-2003超声波探伤没有发现超过2级的铸造缺陷。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。
Claims (5)
1.一种大断面低温球墨铸铁，其特征是：所述球墨铸铁中各元素按重量百分比包括：
碳 3.4～3.8%；
硅 1.7～2.0%；
锰 ＜0.2%；
磷 ＜0.04%；
硫 ＜0.012%；
镁 0.04～0.07%；
稀土 0.01～0.03%；
余量为铁。
2.根据权利要求1所述的一种大断面低温球墨铸铁的一种大断面低温球墨铸铁的铸造方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：
第一步、先将新生铁、废钢投入中频感应电炉中加热熔化，熔化后继续加热至1500℃～1510℃，保持5～10分钟；
第二步、接上步，用工具扒去铁液表面的熔渣；
第三步、对第二步获取的铁液浇注光谱试样，用光谱分析仪进行成分分析；第四步、根据第三步中获取的光谱分析结果，分别加入适量的碳和硅；
第五步、接上步，停止加温，当铁液温度降至1420℃～1450℃时，除去铁液表面熔渣，出炉；
第六步、接上步，待温度降至1350℃～1380℃后，铁水在球化处理站进行喂线法球化和孕育处理，并扒去液面熔渣；
第七步、接上步，将孕育剂置于浇口箱进行瞬时孕育；
第八步、接上步，进行浇注，得到大断面低温球墨铸铁。
3.根据权利要求2所述的大断面低温球墨铸铁的铸造方法，其特征是：所述第一步中的中频感应电炉为苏州振吴电炉有限公司生产，采用DX系列多供电变频电源。
4.根据权利要求2所述的大断面低温球墨铸铁的铸造方法，其特征是：所述第三步中的光谱分析仪为德国OBLF公司生产，型号为QSN750。
5.根据权利要求2所述的大断面低温球墨铸铁的铸造方法，其特征是：所述第七步中的孕育剂为高钙钡孕育剂，所述高钙钡孕育剂为块状，预铺在浇口箱内。
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