专利名称：立浇制备adi球墨铸铁垫块铸件的方法
技术领域：
本发明涉及一种ADI球墨铸铁垫块铸件的制备方法。
背景技术：
球墨铸铁项目是国家重点支持项目，国内制造业发展迅速，球墨铸铁需求不断增大，而多数球墨生产企业已经转产钢材，预计未来10年内球墨铸铁供不应求，市场前景十分看好，球墨铸铁具有良好的力学性能和较好的铸造性能，在整个铸件生产中占有优势地位，但球墨铸铁凝固过程中由于石墨的析出将带来体积膨胀，导致铸型型壁变形和位移，形成收缩缺陷，尤其缩松是球墨铸铁铸件最常见的缺陷，也是导致铸件报废的主要原因之一， 垫块是紧固载重汽车弹簧垫片的部件，材质为球墨铸铁。该件由于受力比较复杂，因此对铸件的性能要求非常高，其中对铸件的致密性要求X光等级必须不小于3级，也就是说铸件内部不能有肉眼可见的缩松，目前现有的球墨铸铁垫块铸件浇注方法为平式浇注，这种情况下浇注的铸件经X光检验，铸件内部至少有三处级别在3级以上的缩松，有的部位的缩松级别甚至达到5级，最严重的部位，也是铸件最厚大部位，最厚部位厚度达40mm，并且受产品形状的限制，该缩松很难采用加冒口的方式来消除，为满足对重型载重汽车紧固垫块的要求的提闻，降低废品率，制备一种具有X光闻等级组织的ADI球墨铸铁塾块铸件是非常必要的。发明内容
本发明是为解决现有的球墨铸铁铸件平式浇注方法，导致铸件X光等级低的技术问题，而提供一种立浇制备ADI球墨铸铁垫块铸件的方法。
本发明的立浇制备ADI球墨铸铁垫块铸件的方法按以下步骤进行
一、熔炼铁液先按质量份数称取40 60份QlO生铁、15 25份废钢和25 35份回炉料，再按球墨铸铁用增碳剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为(3飞)100， 按CaO-Al2O3基钢液净化剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为(O. 5^0. 7) 100，称取球墨铸铁用增碳剂和CaO-Al2O3基钢液净化剂，然后将称取的QlO生铁、废钢、 回炉料、球墨铸铁用增碳剂和CaO-Al2O3基钢液净化剂加入到中频炉中，升温至温度为 146(Tl490°C，静置2 4min，出炉，得到铁液；
二、球化及孕育处理按硅钙孕育剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为(O. 8^1.5) :100，按稀土镁球化剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为 (I. 3^1. 5) :100，称取硅钙孕育剂和稀土镁球化剂，然后将硅钙孕育剂放于铁水包底部，再将步骤一的铁液在温度为130(Tl38(rC的条件下，浇注到立式合箱的垫块铸型内，浇注完成立即用保温剂覆盖冒口，完成浇注过程，得到球墨铸铁垫块铸件；其中垫块铸型顶部设置一个冒口，冒口尺寸为长48 52mm、宽18 22mm、高为33 37mm ；
三、热处理将步骤二得到的球墨铸铁垫块铸件装入热处理炉中，升温至温度为 89(T920°C，恒温6(T70min，并保温I I. 5h，然后取出并在5s内放入温度为280_300°C的盐浴中，恒温f I. 5h，完成热处理，然后取出空冷，得到ADI球墨铸铁垫块铸件。
本发明的有益效果
本发明的制备ADI球墨铸铁铸件的方法，通过改变铸件的浇注方式，将传统的平浇方式变为立式浇注，并在铸件的顶面最高处增加一个冒口，根据重力铸造原理，铸件的补缩的普遍规律是高处的铁液可以对低处的铁液进行补缩，即铸件越是下部越不容易产生缩松缺陷。但本产品的上部非常厚大，增加的冒口的作用就是为上部厚大部位进行充分补缩， 使铸件内部缺陷完全消除，获得厚大的球墨铸铁高等级致密组织，经X光检验，最差部位也完全达到X光2级水平，降低了废品率，传统方法浇注的垫块由于X光等级较低，只能用在载重量12吨以下的载重汽车上，否则必须使用锻钢垫块，加大了汽车制造成本。锻钢垫块成本一般是ADI球墨铸铁垫块的2 3倍，每台汽车需要4块。使用ADI球墨铸铁垫块每台载重汽车仅4个垫块既可以节省费用800元以上。本发明的制备ADI球墨铸铁铸件的方法， 可在汽车制造业激烈竞争的条件下，大幅降低成本，显著提高经济效益，可应用于汽车制造业球墨铸铁垫块铸件的制造中。
片；
图I为实施例I的制备方法中步骤二得到的球墨铸铁垫块铸件的金相显微镜照图2为实施例I制备的ADI球墨铸铁垫块铸件的金相显微镜照片；图3为实施例I制备的ADI球墨铸铁垫块铸件的示意图；图4为实施例I制备的ADI球墨铸铁垫块铸件的X光检测照片。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的任意组合。
具体实施方式
一本实施方式的立浇制备ADI球墨铸铁垫块铸件的方法按以下步骤进行
一、熔炼铁液先按质量份数称取40 60份QlO生铁、15 25份废钢和25 35份回炉料，再按球墨铸铁用增碳剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为(3飞)100， 按CaO-Al2O3基钢液净化剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为(O. 5^0. 7) 100，称取球墨铸铁用增碳剂和CaO-Al2O3基钢液净化剂，然后将称取的QlO生铁、废钢、 回炉料、球墨铸铁用增碳剂和CaO-Al2O3基钢液净化剂加入到中频炉中，升温至温度为 146(Tl490°C，静置2 4min，出炉，得到铁液；
二、球化及孕育处理按硅钙孕育剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为(O. 8^1.5) :100，按稀土镁球化剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为 (I. 3^1. 5) :100，称取硅钙孕育剂和稀土镁球化剂，然后将硅钙孕育剂放于铁水包底部，再将步骤一的铁液在温度为130(Tl38(rC的条件下，浇注到立式合箱的垫块铸型内，浇注完成立即用保温剂覆盖冒口，完成浇注过程，得到球墨铸铁垫块铸件；其中垫块铸型顶部设置一个冒口，冒口尺寸为长48 52mm、宽18 22mm、高为33 37mm ；
三、热处理将步骤二得到的球墨铸铁垫块铸件装入热处理炉中，升温至温度为89(T920°C，恒温6(T70min，并保温I I. 5h，然后取出并在5s内放入温度为280_300°C的盐浴中，恒温f I. 5h，完成热处理，然后取出空冷，得到ADI球墨铸铁垫块铸件。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中废钢中成分及各成分质量分数为C :0. 17% 0· 21%、S 0. 012% 0· 016%、P 0. 020% 0· 025%、Mn O.249Γ0. 28%、Si 0. 30% 0. 40%，其他步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是步骤一中QlO生铁、废钢和球铁回炉料的质量份数分别为50、20和30，其他步骤及参数与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一至三之一不同的是步骤一中球墨铸铁用增碳剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为4 :100，其他步骤及参数与具体实施方式
一至三之一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一至四之一不同的是步骤一中 CaO-Al2O3基钢液净化剂的主要成分及各成分质量分数为Ca :30% 35%、CaO :45% 50%、 A1203 :159T20%，CaO-Al2O3基钢液净化剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为O.6 :100，其他步骤及参数与具体实施方式
一至四之一相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同的是步骤二中娃钙孕育剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为I :100，硅钙孕育剂中Ca的质量分数为I. 0%-2. 5%，硅钙孕育剂的粒度为5 8mm，其他步骤及参数与具体实施方式
一至五之一相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一至六之一不同的是步骤二中稀土镁球化剂中Mg的质量分数为6%-9%，粒度为5 15_，其他步骤及参数与具体实施方式
一至六之一相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一至七之一不同的是步骤二中步骤二中稀土镁球化剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为I. 4 :100，其他步骤及参数与具体实施方式
一至七之一相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
一至八之一不同的是步骤二中保温剂为稻草灰类保温剂，其他步骤及参数与具体实施方式
一至八之一相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
一至九之一不同的是步骤二中垫块铸型顶部设置的冒口尺寸为长50mm、宽20mm、高为35mm，其他步骤及参数与具体实施方式
一至九之一相同。
用以下试验验证本发明的有益效果
实施例I、立浇制备ADI球墨铸铁垫块铸件的方法按以下步骤进行
一、熔炼铁液先按质量份数称取50份QlO生铁、20份废钢和30份回炉料，再按G-HIGH球墨铸铁用增碳剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为4 :100，按 DFC-800Ca0-Al203基钢液净化剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为O. 6 100，称取G-HIGH球墨铸铁用增碳剂和DFC-800Ca0-Al203基钢液净化剂，然后将称取的QlO 生铁、废钢、回炉料、G-HIGH球墨铸铁用增碳剂和DFC-800Ca0-Al203基钢液净化剂加入到中频炉中，升温至温度为1480°C，静置4min，出炉，得到铁液；
二、球化及孕育处理按硅钙孕育剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为(O. 8^1. 5) :100，按T-I稀土镁球化剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为(I. 3^1. 5) :100，称取硅钙孕育剂和T-I稀土镁球化剂，然后将硅钙孕育剂放于铁水包底部，再将步骤一的铁液在温度为130(Tl38(rC的条件下，浇注到立式合箱的垫块铸型内，浇注完成立即用保温剂覆盖冒口，完成浇注过程，得到球墨铸铁垫块铸件；其中垫块铸型顶部设置一个冒口，冒口尺寸为长50mm、宽20mm、高为35mm ；
三、热处理将步骤二得到的球墨铸铁垫块铸件装入热处理炉中，升温至温度为900°C，恒温65min，并保温I. 5h，然后取出并在5s内放入温度为290°C的盐浴中，恒温I.5h，完成热处理，然后取出空冷，得到ADI球墨铸铁垫块铸件。
试验一、对实施例I制备的热处理前和热处理后的ADI球墨铸铁垫块铸件进行金相组织分析试验，试验过程如下
在室温条件下，采用4XB型金相显微镜，对实施例I制备的热处理前和热处理后的 ADI球墨铸铁垫块铸件进行金相组织分析，得到如图I和图2所示的金相显微镜照片，从图 I可以看出，球化率为96%，球径小，球数多，且石墨细小，分布均匀，从图2可以看出，其组织为5%左右的奥氏体，其余为针状贝氏体，组织细密，分布均匀。
试验二、对实施例I制备的ADI球墨铸铁垫块铸件进行磁粉探伤试验，试验过程如下
现根据GB/T 9444-1988测试标准，用CDX-III型磁轭磁粉探伤仪，在室温25°C条件下，对实施例I制备的ADI球墨铸铁垫块铸件进行磁粉探伤试验，铸件任何区域没有显示有裂纹或毛细裂纹缺陷。
试验三、对实施例I制备的ADI球墨铸铁垫块铸件进行X光检验，试验过程如下
现根据GB/T16921-2005测试标准，对实施例I制备的ADI球墨铸铁垫块铸件进行 X光检验，ADI球墨铸铁垫块铸件的示意图如图3所示，图3中A、B、C和D位置处的X光检测结果如表I所示，
表IADI球墨铸铁垫块铸件A、B、C和D位置处的X光检测结果
权利要求
1.立浇制备ADI球墨铸铁垫块铸件的方法，其特征在于该制备方法按以下步骤进行一、熔炼铁液先按质量份数称取4(Γ60份QlO生铁、15 25份废钢和25 35份回炉料，再按球墨铸铁用增碳剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为(3飞)100， 按CaO-Al2O3基钢液净化剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为(O. 5^0. 7) 100，称取球墨铸铁用增碳剂和CaO-Al2O3基钢液净化剂，然后将称取的QlO生铁、废钢、 回炉料、球墨铸铁用增碳剂和CaO-Al2O3基钢液净化剂加入到中频炉中，升温至温度为 146(Tl490°C，静置2 4min，出炉，得到铁液；二、球化及孕育处理按硅钙孕育剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为(O. 8^1.5) :100，按稀土镁球化剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为 (I. 3^1. 5) :100，称取硅钙孕育剂和稀土镁球化剂，然后将硅钙孕育剂放于铁水包底部，再将步骤一的铁液在温度为130(Tl38(rC的条件下，浇注到立式合箱的垫块铸型内，浇注完成立即用保温剂覆盖冒口，完成浇注过程，得到球墨铸铁垫块铸件；其中垫块铸型顶部设置一个冒口，冒口尺寸为长48 52mm、宽18 22mm、高为33 37mm ；三、热处理将步骤二得到的球墨铸铁垫块铸件装入热处理炉中，升温至温度为 89(T920°C，恒温6(T70min，并保温I I. 5h，然后取出并在5s内放入温度为280_300°C的盐浴中，恒温f I. 5h，完成热处理，然后取出空冷，得到ADI球墨铸铁垫块铸件。
2.根据权利要求I所述的立浇制备ADI球墨铸铁垫块铸件的方法，其特征在于步骤一中废钢中成分及各成分质量分数为=C :0. 179ΓΟ. 21%、S 0. 0129Π). 016%、P O. 020%"0. 025%、Mn 0. 24%"0. 28%、Si 0. 30%"0. 40%。
3.根据权利要求I或2所述的立浇制备ADI球墨铸铁垫块铸件的方法，其特征在于步骤一中QlO生铁、废钢和球铁回炉料的质量份数分别为50、20和30。
4.根据权利要求3所述的立浇制备ADI球墨铸铁垫块铸件的方法，其特征在于步骤一中球墨铸铁用增碳剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为4 100o
5.根据权利要求3所述的立浇制备ADI球墨铸铁垫块铸件的方法，其特征在于步骤一中CaO-Al2O3基钢液净化剂的主要成分及各成分质量分数为Ca :30% 35%、CaO :45% 50%、 Al2O3 :15°/Γ20%，CaO-Al2O3基钢液净化剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为O.6 :100。
6.根据权利要求3所述的立浇制备ADI球墨铸铁垫块铸件的方法，其特征在于步骤二中硅钙孕育剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为I :100，硅钙孕育剂中Ca 的质量分数为I. 0%-2. 5%，硅钙孕育剂的粒度为5 8mm。
7.根据权利要求3所述的立浇制备ADI球墨铸铁垫块铸件的方法，其特征在于步骤二中稀土镁球化剂中Mg的质量分数为6%-9%，粒度为5 15mm。
8.根据权利要求3所述的立浇制备ADI球墨铸铁垫块铸件的方法，其特征在于步骤二中稀土镁球化剂的质量与QlO生铁、废钢和回炉料的总质量之比为I. 4 100o
9.根据权利要求3所述的立浇制备ADI球墨铸铁垫块铸件的方法，其特征在于步骤二中保温剂为稻草灰类保温剂。
10.根据权利要求3所述的立浇制备ADI球墨铸铁垫块铸件的方法，其特征在于步骤二中垫块铸型顶部设置的冒口尺寸为长50mm、宽20mm、高为35mm。
全文摘要
立浇制备ADI球墨铸铁垫块铸件的方法，它涉及一种ADI球墨铸铁垫块铸件的制备方法，本发明是为解决现有的球墨铸铁铸件平式浇注方法，导致铸件X光等级低的技术问题，制备方法如下一、熔炼铁液；二、球化及孕育处理；三、热处理。本发明制备的ADI球墨铸铁垫块铸件经X光检验，最差部位也完全达到X光2级水平，降低了废品率，传统方法浇注的垫块由于X光等级较低，只能用在载重量12吨以下的载重汽车上，否则必须使用锻钢垫块，加大了汽车制造成本，本发明的制备方法每台载重汽车可以节省费用800元以上，可应用于汽车制造业球墨铸铁垫块铸件的制造中。
文档编号C22C33/08GK102925785SQ20121047251
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者王德军 申请人:齐齐哈尔市精铸良铸造有限责任公司