專利名稱：一種球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及球墨鑄鐵件鑄造工藝，具體地說是一種球墨鑄鐵件的脫臘鑄造工藝。
背景技術(shù)：
目前球墨鑄鐵件在世界上約70%以上的造型工藝還是傳統(tǒng)的濕型砂造型，采用濕型砂造型生產(chǎn)的球墨鑄鐵件的表觀質(zhì)量較粗糙，尺寸波動(dòng)較大，且型砂中含有3% 4%的水分，因此鑄件機(jī)械加工后容易出現(xiàn)皮下氣孔、針孔等鑄造缺陷，很難滿足高質(zhì)量或出口件的工藝要求。同時(shí)，對(duì)于帶有中空部位的球墨鑄鐵件，其中空部分在造型時(shí)必須放置泥蕊， 增加了工序與成本的負(fù)擔(dān)。脫蠟鑄造工藝，又稱熔模法或包模鑄造法，其屬于精密鑄造的一種，可以制得尺寸精確、表面光滑且形狀復(fù)雜的鑄件，鑄件可不加工或少加工就可直接使用，是一種近凈形的金屬液態(tài)成形工藝，應(yīng)用非常廣泛。因此，采用脫蠟鑄造工藝來取代濕型砂造型工藝已成為球墨鑄鐵件的生產(chǎn)趨勢(shì)。然而，由于脫蠟鑄造工藝生產(chǎn)過程中，模殼需經(jīng)KKKTC左右的高溫?zé)Y(jié)以保證模殼在澆注過程中具備足夠的強(qiáng)度，而燒結(jié)后要立刻澆注熔化后的球墨鐵水，澆注時(shí)模殼的溫度仍然為燒結(jié)溫度，導(dǎo)致澆注后的鐵水在模殼中的冷卻速度緩慢，使球墨鑄鐵件的組織晶粒粗大，石墨畸形，球化衰退，導(dǎo)致球墨鑄鐵件的力學(xué)性能大大降低。如何利用脫蠟鑄造工藝來制得力學(xué)性能優(yōu)異的球墨鑄鐵件，則成為本發(fā)明的研究方向。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝，以制得力學(xué)性能優(yōu)異的球墨鑄鐵件。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝，包括熔煉步驟、球化處理步驟和澆注步驟，在所述熔煉步驟中，熔煉設(shè)備為中頻感應(yīng)電爐，原料為低碳廢鋼、增碳劑和硅鐵，原料配比應(yīng)使鐵水的爐前成分含量控制在以下范圍C:3. 75 3. 85wt%，Si :1. 45 I. 55wt%, Mn 0. 35 O. 45wt%, P ( O. 05wt%, S ^ O. 02wt% ；在所述球化處理步驟中，添加劑為稀土球化劑、合金體、一次孕育劑和覆蓋劑；所述稀土球化劑的粒度為5 20mm，Hg含量為4. 5 5. 0wt%,Re含量為O. 5 I. 5wt%,Ca含量為I. 5 2. 5wt% ;所述合金體為鉍、硅鋇合金和鑭的混合物；所述一次孕育劑是粒度為I 3mm，Ba含量為I 3wt%的一次孕育劑；所述添加劑的配比為按鐵水處理量,力口入占鐵水重量I 2. 5%的稀土球化劑，O. 5 I. 5%的一次孕育劑，O. 02 O. 05%的鉍，O. I %的硅鋇合金，O. 02 O. 05%的鑭，O. 5%的覆蓋劑；球化設(shè)備為底部帶堤壩的球化包，球化包的高度大于或等于球化包的平均直徑的I. 5倍；球化時(shí)，先在球化包底部的堤壩一側(cè)放入合金體，另一側(cè)放入稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑，所述一次孕育劑覆蓋在稀土球化劑上，所述覆蓋劑覆蓋在一次孕育劑上，然后將熔煉好的鐵水從放有合金體的堤壩一側(cè)沖入球化包中直至鐵水漫過堤壩與另一側(cè)的稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑混合；
在所述澆注步驟中，添加劑為二次孕育劑，所述二次孕育劑與一次孕育劑的成分相同而粒度小于1_ ;澆注溫度為1450°c，澆注時(shí)隨澆注流加入占鐵水重量O. 1%的二次孕育劑，每噸鐵水在10分鐘以內(nèi)澆注完。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)I、熔煉原料全部采用低碳廢鋼而不用生鐵，大大降低了生產(chǎn)成本；2、通過將出爐前的鐵水成分含量控制在特定范圍內(nèi)，有利于提高球墨鑄鐵的球化和孕育效果，并使球墨鑄鐵件的最終成分含量控制在一定范圍內(nèi)，從而提高球墨鑄鐵件的力學(xué)性能；3、通過優(yōu)化球化添加劑的配方，促進(jìn)球化和孕育效果，通過設(shè)計(jì)合金體并優(yōu)化球化順序，使鐵水在球化前與合金體進(jìn)行預(yù)處理來延緩球化衰退，使球化后析出的石墨往晶面發(fā)展，避免析出團(tuán)片狀或厚片狀石墨，通過在澆注步驟中進(jìn)行二次孕育，促進(jìn)石墨化，減少白口傾向，改善石墨形態(tài)和分布狀況，增加共晶團(tuán)數(shù)量，細(xì)化基體組織，從而提高球墨鑄鐵件的力學(xué)性能。采用本發(fā)明的球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝，所制得的球墨鑄鐵件的最終成分為C :3· 7 3. 75wt%,Si :2. 5 2. 6wt%,Hu :0. 35 O. 45wt%,P^0. 05wt%,S^0. 02wt%,Hg 0. 035 O. 045wt%, Re :0. 015 O. 025wt% ;經(jīng)取樣金相分析，珠光體約占30%，鐵素體約占70%，球化率大于80%，球墨大小級(jí)數(shù)為5. 6級(jí)，游離滲碳體和碳化物的總和小于
I% ;經(jīng)力學(xué)性能測(cè)試，抗拉強(qiáng)度可達(dá)541MPa，屈服強(qiáng)度可達(dá)365MPa，延伸度可達(dá)11. 8 %，硬度可達(dá)HB182。由上述分析測(cè)試數(shù)據(jù)可知，采用本發(fā)明的球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝所制得的球墨鑄鐵件完全達(dá)到球墨鑄鐵QT500-10的要求標(biāo)準(zhǔn)。
圖I所示為本發(fā)明的實(shí)施例I 3的球化處理步驟中所測(cè)得的球化衰退曲線與對(duì)比例的球化處理步驟中所測(cè)得的球化衰退曲線的對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施例詳予說明。實(shí)施例I本發(fā)明的球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝，可參照現(xiàn)有的工藝流程進(jìn)行，其中包括熔煉步驟、球化處理步驟和澆注步驟，在所述熔煉步驟中，熔煉設(shè)備為中頻感應(yīng)電爐，原料為低碳廢鋼、增碳劑和硅鐵，通過調(diào)整原料的配比，使鐵水的爐前成分含量控制在C:3. 75wt %, Si 1.45wt%, Mn O. 35wt%, P 0. 05wt%, S 0. 02wt% ；在所述球化處理步驟中，添加劑為稀土球化劑、合金體、一次孕育劑和覆蓋劑；所述稀土球化劑的粒度為5mm，Hg含量為4. 5wt %，Re含量為O. 5wt %，Ca含量為I. 5wt % ;所 述合金體為鉍、硅鋇合金和鑭的混合物；所述一次孕育劑可選用現(xiàn)有的含鋇的一次孕育劑，其粒度為Imm, Ba含量為lwt% ;所述添加劑的配比為按鐵水處理量,加入占鐵水重量1%的稀土球化劑，O. 5%的一次孕育劑，O. 02%的鉍，O. 1%的硅鋇合金，O. 02%的鑭，O. 5%的覆蓋劑；球化設(shè)備為底部帶堤壩的球化包，球化包的高度為球化包的平均直徑的I. 5倍；球化時(shí)，先在球化包底部的堤壩一側(cè)放入合金體，另一側(cè)放入稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋齊 ，所述一次孕育劑覆蓋在稀土球化劑上，所述覆蓋劑覆蓋在一次孕育劑上，然后將熔煉好的鐵水從放有合金體的堤壩一側(cè)沖入球化包中直至鐵水漫過堤壩與另一側(cè)的稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑混合；在所述澆注步驟中，添加劑為二次孕育劑，所述二次孕育劑與一次孕育劑的成分相同而粒度為O. 9mm;澆注溫度為1450°C，澆注時(shí)隨澆注流加入占鐵水重量O. 1%的二次孕育劑，每噸鐵水在10分鐘以內(nèi)澆注完。實(shí)施例2本發(fā)明的球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝，可參照現(xiàn)有的工藝流程進(jìn)行，其中包括熔煉步驟、球化處理步驟和澆注步驟， 在所述熔煉步驟中，熔煉設(shè)備為中頻感應(yīng)電爐，原料為低碳廢鋼、增碳劑和硅鐵，通過調(diào)整原料的配比，使鐵水的爐前成分含量控制在C 3. 85wt %, Si 1. 55wt %, Mn O. 45wt%，P :0. 04wt%，S :0. Olwt% ；在所述球化處理步驟中，添加劑為稀土球化劑、合金體、一次孕育劑和覆蓋劑；所述稀土球化劑的粒度為20mm，Hg含量為5. Owt %, Re含量為I. 5wt%, Ca含量為2. 5wt% ；所述合金體為鉍、硅鋇合金和鑭的混合物；所述一次孕育劑可選用現(xiàn)有的含鋇的一次孕育齊U，其粒度為3mm，Ba含量為3wt% ;所述添加劑的配比為按鐵水處理量,加入占鐵水重量2. 5%的稀土球化劑，I. 5%的一次孕育劑，O. 05%的鉍，O. I %的硅鋇合金，O. 05%的鑭，O. 5%的覆蓋劑；球化設(shè)備為底部帶堤壩的球化包，球化包的高度為球化包的平均直徑的2倍；球化時(shí)，先在球化包底部的堤壩一側(cè)放入合金體，另一側(cè)放入稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑，所述一次孕育劑覆蓋在稀土球化劑上，所述覆蓋劑覆蓋在一次孕育劑上，然后將熔煉好的鐵水從放有合金體的堤壩一側(cè)沖入球化包中直至鐵水漫過堤壩與另一側(cè)的稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑混合；在所述澆注步驟中，添加劑為二次孕育劑，所述二次孕育劑與一次孕育劑的成分相同而粒度為O. 6mm;澆注溫度為1450°C，澆注時(shí)隨澆注流加入占鐵水重量O. 1%的二次孕育劑，每噸鐵水在10分鐘以內(nèi)澆注完。實(shí)施例3本發(fā)明的球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝，可參照現(xiàn)有的工藝流程進(jìn)行，其中包括熔煉步驟、球化處理步驟和澆注步驟，在所述熔煉步驟中，熔煉設(shè)備為中頻感應(yīng)電爐，原料為低碳廢鋼、增碳劑和硅鐵，通過調(diào)整原料的配比，使鐵水的爐前成分含量控制在C:3. 80wt %, Si 1. 50wt%, Mn O. 40wt%, P 0. 01wt%, S 0. 005wt% ；在所述球化處理步驟中，添加劑為稀土球化劑、合金體、一次孕育劑和覆蓋劑；所述稀土球化劑的粒度為10mm，Hg含量為4. 8wt%, Re含量為1.0wt%，Ca含量為2. Owt % ；所述合金體為鉍、硅鋇合金和鑭的混合物；所述一次孕育劑可選用現(xiàn)有的含鋇的一次孕育齊U，其粒度為2mm，Ba含量為2wt% ;所述添加劑的配比為按鐵水處理量,加入占鐵水重量2. 0%的稀土球化劑，I. 0%的一次孕育劑，O. 03%的鉍，O. I %的硅鋇合金，O. 03%的鑭，O. 5%的覆蓋劑；球化設(shè)備為底部帶堤壩的球化包，球化包的高度為球化包的平均直徑的2倍；球化時(shí)，先在球化包底部的堤壩一側(cè)放入合金體，另一側(cè)放入稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑，所述一次孕育劑覆蓋在稀土球化劑上，所述覆蓋劑覆蓋在一次孕育劑上，然后將熔煉好的鐵水從放有合金體的堤壩一側(cè)沖入球化包中直至鐵水漫過堤壩與另一側(cè)的稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑混合；在所述澆注步驟中，添加劑為二次孕育劑，所述二次孕育劑與一次孕育劑的成分相同而粒度為O. Imm;澆注溫度為1450°C，澆注時(shí)隨澆注流加入占鐵水重量O. 1%的二次孕育劑，每噸鐵水在10分鐘以內(nèi)澆注完。測(cè)試分析I、化學(xué)成分檢測(cè)通過對(duì)實(shí)施例I 3所制得的球墨鑄鐵件進(jìn)行化學(xué)成分檢測(cè)得到，球墨鑄鐵件的最終成分為C 3. 7 3. 75wt%,Si :2. 5 2. 6wt%,Hu :0. 35 O. 45wt%,P ^ O. 05wt%,S 彡 O. 02wt%, Hg 0. 035 O. 045wt%, Re :0. 015 O. 025wt%。2、金相分析通過對(duì)實(shí)施例I 3所制得的球墨鑄鐵件進(jìn)行取樣金相分析得到，在球墨鑄鐵件中，珠光體約占30 %，鐵素體約占70 %，球化率大于80 %，球墨大小級(jí)數(shù)為5. 6級(jí)，游離滲碳體和碳化物的總和小于I%。3、力學(xué)性能測(cè)試通過對(duì)實(shí)施例I 3所制得的球墨鑄鐵件進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試得到，球墨鑄鐵件的抗拉強(qiáng)度可達(dá)541MPa，屈服強(qiáng)度可達(dá)365MPa，延伸度可達(dá)11. 8 %，硬度可達(dá)HB182。通過實(shí)驗(yàn)I 3可知，采用本發(fā)明的球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝所制得的球墨鑄鐵件完全達(dá)到了球墨鑄鐵QT500-10的要求標(biāo)準(zhǔn)。4、球化衰退對(duì)比對(duì)比例在球化處理步驟中，添加劑不包含合金體；球化時(shí)，熔煉好的鐵水直接沖入放有稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑的球化包中。其他步驟均與本發(fā)明相同。將實(shí)施例I 3的球化處理步驟中所測(cè)得的球化衰退曲線與對(duì)比例的球化處理步驟中所測(cè)得的球化衰退曲線進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如圖I所示，其中實(shí)線表示實(shí)施例I 3的球化衰退曲線，虛線表示對(duì)比例的球化衰退曲線。由圖I所示可知，在球化處理步驟中，加入本發(fā)明的合金體進(jìn)行預(yù)處理之后，球化率可以保持18分鐘不衰退，而不經(jīng)過合金體預(yù)處理的對(duì)比例，球化率從一開始就衰退，不能保持球化率，不能保證球化級(jí)數(shù)和鑄件球化質(zhì)量。從上述分析可知，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)I、熔煉原料全部采用低碳廢鋼而不用生鐵，大大降低了生產(chǎn)成本；2、通過將出爐前的鐵水成分含量控制在特定范圍內(nèi)，有利于提高球墨鑄鐵的球化和孕育效果，并使球墨鑄鐵件的最終成分含量控制在一定范圍內(nèi)，從而提高球墨鑄鐵件的力學(xué)性能；3、通過優(yōu)化球化添加劑的配方，促進(jìn)球化和孕育效果，通過設(shè)計(jì)合金體并優(yōu)化球化順序，使鐵水在球化前與合金體進(jìn)行預(yù)處理來延緩球化衰退，使球化后析出的石墨往晶面發(fā)展，避免析出團(tuán)片狀或厚片狀石墨，通過在澆注步驟中進(jìn)行二次孕育，促進(jìn)石墨化，減少白口傾向，改善石墨形態(tài)和分布狀況，增加共晶團(tuán)數(shù)量，細(xì)化基體組織，從而提高球墨鑄、鐵件的力學(xué)性能。以上所述僅為 本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝，包括熔煉步驟、球化處理步驟和澆注步驟，其特征在于: 在所述熔煉步驟中，熔煉設(shè)備為中頻感應(yīng)電爐，原料為低碳廢鋼、增碳劑和硅鐵，原料配比應(yīng)使鐵水的爐前成分含量控制在以下范圍C:3. 75 3. 85wt%，Si :1. 45 I. 55wt%, Mn 0. 35 O. 45wt%, P ( O. 05wt%, S ^ O. 02wt% ； 在所述球化處理步驟中，添加劑為稀土球化劑、合金體、一次孕育劑和覆蓋劑；所述稀土球化劑的粒度為5 20_，Hg含量為4. 5 5. Owt %, Re含量為O. 5 I. 5wt%, Ca含量為I. 5 2. 5wt% ;所述合金體為鉍、硅鋇合金和鑭的混合物；所述一次孕育劑是粒度為I 3mm，Ba含量為I 3wt%的一次孕育劑；所述添加劑的配比為按鐵水處理量,加入占鐵水重量I 2. 5%的稀土球化劑，O. 5 I. 5%的一次孕育劑，O. 02 O. 05%的鉍，O. 1%的硅鋇合金，O. 02 O. 05%的鑭，O. 5%的覆蓋劑；球化設(shè)備為底部帶堤壩的球化包，球化包的高度大于或等于球化包的平均直徑的I. 5倍；球化時(shí)，先在球化包底部的堤壩一側(cè)放入合金體，另一側(cè)放入稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑，所述一次孕育劑覆蓋在稀土球化劑上，所述覆蓋劑覆蓋在一次孕育劑上，然后將熔煉好的鐵水從放有合金體的堤壩一側(cè)沖入球化包中直至鐵水漫過堤壩與另一側(cè)的稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑混合； 在所述澆注步驟中，添加劑為二次孕育劑，所述二次孕育劑與一次孕育劑的成分相同 而粒度小于Imm;燒注溫度為1450°C,燒注時(shí)隨燒注流加入占鐵水重量O. I %的二次孕育齊U，每噸鐵水在10分鐘以內(nèi)澆注完。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝，通過對(duì)熔煉步驟、球化處理步驟和澆注步驟進(jìn)行優(yōu)化，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、熔煉原料全部采用低碳廢鋼而不用生鐵，大大降低了生產(chǎn)成本；2、通過將出爐前的鐵水成分含量控制在特定范圍內(nèi)，從而提高球墨鑄鐵件的力學(xué)性能；3、通過優(yōu)化球化添加劑的配方，促進(jìn)球化和孕育效果，通過設(shè)計(jì)合金體并優(yōu)化球化順序，使鐵水在球化前與合金體進(jìn)行預(yù)處理來延緩球化衰退，使球化后析出的石墨往晶面發(fā)展，避免析出團(tuán)片狀或厚片狀石墨，通過在澆注步驟中進(jìn)行二次孕育，促進(jìn)石墨化，減少白口傾向，改善石墨形態(tài)和分布狀況，增加共晶團(tuán)數(shù)量，細(xì)化基體組織，從而提高球墨鑄鐵件的力學(xué)性能。
文檔編號(hào)C22C37/04GK102644017SQ20121012978
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者林永豊, 黃方敏 申請(qǐng)人:福建省鐵城精密鑄造有限公司