一种薄壁球墨铸铁的铸造方法
【专利摘要】本发明提供一种薄壁球墨铸铁的铸造方法，其依次包括以下步骤，炉料熔炼、出铁球化和孕育处理、浇注成型。本发明采用球化处理和两次随流孕育处理，并在球化处理中控制球化剂的加入量、球化剂的粒度和储存条件、球化剂的组成及其所占的重量百分比，在两次孕育处理中控制孕育剂的加入量、孕育剂的组成及其所占的重量百分比，以及控制炉料中微量有害元素硫、锰、磷的含量，使得采用本发明的铸造方法生产的薄壁球墨铸铁件球化不良现象消除，球化衰退、皮下气孔废品率均趋近于零。
【专利说明】一种薄壁球墨铸铁的铸造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铸造方法，具体涉及一种薄壁球墨铸铁的铸造方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中由于结构复杂、壁薄(壁厚4±0.75mm)等原因使得一些球墨铸铁件按照常规的铸造工艺很难取得好的效果，比如球化和孕育处理工艺是控制难点，尤其是工艺中使用的球化剂和孕育剂的含量以及各组分所占百分比最为影响铸铁件的石墨形态、力学性能，在现有技术中往往球化剂和孕育剂的投入量大但效果不佳，具体表现在球化不良、球化衰退、皮下气孔现象，据相关统计显示因皮下气孔产生的铸件废品率高达4.3%，占球墨铸铁件总废品率的15%，球化衰退造成的铸件废品率平均达12%，占球墨铸铁件总废品率的60%。
【发明内容】
[0003]为了解决【背景技术】中的不足，本发明的目的在于克服【背景技术】的缺陷，提供一种薄壁球墨铸铁的铸造方法，降低球化剂使用量的同时解决球化不良、球化衰退现象，同时降低铸件的废品率。
[0004]为达到上述目的，本发明采用的技术方案为:一种薄壁球墨铸铁的铸造方法，其依次包括以下步骤，炉料熔炼、出铁球化和孕育处理、浇注成型，其特征在于:
所述炉料熔炼步骤包括炉料配置及熔炼，炉料配置的重量百分比为:生铁30-55%、废钢15~30%、球铁回炉料30~45% ;中频感应熔炼炉，出铁水温度148(Tl530°C ；
所述出铁球化和孕育处理步骤包括采用球化剂和硅铁一起加入的浇包内凹坑冲入法球化处理，和二次随流孕育处理，且二次孕育处理分别为:第一次浇包内随流孕育处理，第二次型内随流孕育处理，所述球化剂的加入量为出炉铁水总重量的0.8^1.3%，且其组成成分及重量百分比为:Mg 5~10%、Ca I~6.5%、Ba I~8%、Bi 0.3~0.8%、Si 38~50%、占Ba使用量0.3~0.8的Al，其余为Fe ；
所述浇注成型步骤中，浇注温度为1340-1440°C。
[0005]本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述球化剂的加入量为出炉铁水总重量的1.1%，且其组成成分及重量百分比为:Mg 6~8%、Ca2.5~5%、Ba 3~6%、Bi 0.5~0.7%、Si40~46%、占Ba使用量0.4~0.6的Al，其余为Fe。
[0006]本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述球化剂碾碎烘干后置于80-100?下封存待用，且碾碎后的球化剂粒度为1.2^1.5mm。
[0007]本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述第一次孕育处理和第二次孕育处理中加入孕育剂的量分别为出炉铁水总重量的0.3%、0.1-0.15%，且其组成成分及重量百分比为:Si 73~78%、Ba 1.0~2.0%、Ca 1.0~2.0%、Al 1.0~2.0%。
[0008]本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述炉料的加入顺序依次为:球铁回炉料-生铁-废钢-球铁回炉料。[0009]本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述生铁为小块生铁，其直径为3~5mm，且其硫含量的重量百分比小于0.025%、锰含量的重量百分比小于0.2%、磷含量的重量百分比小于 0.045%ο
[0010]本发明的有益之处在于:本发明的一种薄壁球墨铸铁的铸造方法，采用球化处理和两次随流孕育处理，并在球化处理中控制球化剂的加入量、球化剂的粒度和储存条件、球化剂的组成及其所占的重量百分比，在两次孕育处理中控制孕育剂的加入量、孕育剂的组成及其所占的重量百分比，以及控制炉料中微量有害元素硫、锰、磷的含量，使得采用本发明的铸造方法生产的薄壁球墨铸铁件球化不良现象消除，球化衰退、皮下气孔废品率均趋近于零。
【具体实施方式】
[0011]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本发明方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0012]一种薄壁球墨铸铁的铸造方法，其依次包括以下步骤，炉料熔炼、出铁球化和孕育处理、浇注成型，
所述炉料熔炼步骤包括炉料配置及熔炼，炉料配置的重量百分比为:生铁30-55%、废钢15~30%、球铁回炉料30~45% ;中频感应熔炼炉，出铁水温度148(Tl530°C ；
所述出铁球化和孕育处理步骤包括采用球化剂和硅铁一起加入的浇包内凹坑冲入法球化处理，和二次随流孕育处理，且二次孕育处理分别为:第一次浇包内随流孕育处理，第二次型内随流孕育处理，所述球化剂的加入量为出炉铁水总重量的0.8^1.3%，且其组成成分及重量百分比为:Mg 5~10%、Ca I~6.5%、Ba I~8%、Bi 0.3~0.8%、Si 38~50%、占Ba使用量
0.3~0.8的Al，其 余为Fe ；
所述浇注成型步骤中，浇注温度为134(T1440°C。
[0013]进一步的，所述球化剂的加入量为出炉铁水总重量的1.1%，且其组成成分及重量百分比为:Mg 6~8%、Ca2.5~5%、Ba 3~6%、Bi 0.5~0.7%、Si 40~46%、占 Ba 使用量 0.4~0.6 的Al，其余为Fe。Mg是球化剂的主要组成成分，Mg含量不足，将导致炉前球化不良，炉后球化衰退，而Mg过量，球墨恶化为椭圆、残缺圆形、蠕虫状，同时出现大量渗碳体，并导致球数减少，本发明球化剂中Mg含量的最终确定，是综合考虑上述因素得出；Ca能有效抑制镁的反映速度，提高镁的利用率和稳定残留镁；Ba的加入使得球化剂的抗球化衰退能力大大增强，Ba在球化处理的同时，也发挥自己的孕育作用，有棉线的球化长效性；Bi是一种表面活性元素，可在小截面得到显著增加的石墨球数，使石墨分布更加均匀；A1强烈促进石墨化元素，具有增加铁素体含量、抑制游离渗碳体析出的作用，又是钡合金与水反应的最有效抑制剂。本发明球化剂的组成成分及其重量百分比均是考虑球化剂的综合特性，以解决球化不良、球化衰退、皮下气孔为最终目的。
[0014]所述球化剂碾碎烘干后置于80-100?下封存待用，且碾碎后的球化剂粒度为
1.2~L 5mm。
[0015]进一步的，所述第一次孕育处理和第二次孕育处理中加入孕育剂的量分别为出炉铁水总重量的0.3%、0.I~0.15%，且其组成成分及重量百分比为=Si 73~78%、Ba 1.0~2.0%、Ca l.(T2.0%、Al 1.0-2.0%，本发明球化剂的加入量、组成成分及其重量百分比均是以考虑孕育处理的充分性为最终目的而经过多次试验得出的最佳参数结果。
[0016]所述炉料的加入顺序依次为:球铁回炉料-生铁-废钢-球铁回炉料。
[0017]所述生铁为小块生铁，其直径为:T5mm，且其硫含量的重量百分比小于0.025%、锰含量的重量百分比小于0.2%、磷含量的重量百分比小于0.045%。
[0018]用本发明的铸造方法生产QT420-15排气歧管:
实施例1
依次经过炉料熔炼、出铁球化和孕育处理、浇注成型；
炉料熔炼步骤包括炉料配置及熔炼，炉料配置的重量百分比为:生铁30-55%、废钢15~30%、球铁回炉料30-45%，且加入顺序为球铁回炉料-生铁-废钢-球铁回炉料，其中生铁为小块生铁，其直径为:T5mm，且其硫含量的重量百分比小于0.025%、锰含量的重量百分比小于0.2%、磷含量的重量百分比小于0.045% ;中频感应熔炼炉，出铁水温度148(Tl530°C ；
出铁球化处理，采用球化剂和硅铁一起加入的浇包内凹坑冲入法球化处理，球化剂碾碎烘干后置于8(T10(TC下封存待用，且碾碎后的球化剂粒度为1.2~1.5mm。所述球化剂的加入量为出炉铁水总重量的1.1%，且其组成成分及重量百分比为=Mg 6%、Ca2.5%、Ba 3%、Bi 0.5%、Si 40%、占Ba使用量0.4的Al，其余为Fe。
[0019]孕育处理，采用二次随流孕育处理，且二次孕育处理分别为:第一次浇包内随流孕育处理，第二次型内随流 孕育处理，两次孕育处理中孕育剂的加入量分别为出炉铁水总重量的0.3%、0.I~0.15%，且其组成成分及重量百分比为:Si 73~78%、Ba 1.0~2.0%、Ca1.0-2.0%、A1 1.0-2.0%。
[0020]浇注成型中，浇注温度为1340~1440°C。
[0021]实施例2
与实施例1的区别仅在于，球化剂的组成成分及重量百分比为=Mg 7%、Ca3.8%、Ba
4.5%, Bi 0.6%、Si 43%、占 Ba 使用量 0.5 的 Al，其余为 Fe。
[0022]实施例3
与实施例1的区别仅在于，球化剂的组成成分及重量百分比为:Mg 8%、Ca5%、Ba 6%、Bi
0.7%、Si 46%、占Ba使用量0.6的Al，其余为Fe。
[0023]采用本发明的铸造方法之后，球化处理后的铁液在15min时浇注的排气歧管的金相组织具有以下特点:石墨球数多、球墨圆整度高、石墨球径小、均匀，石墨分布均匀性高、铁素体99%、珠光体1%、碳化物为零。这样铸件不但全部实现了铸态工艺生产，而且解决了球化不良、球化衰退问题，皮下气孔废品率趋近于零，并且减少了球化剂的消耗，从开始的
1.8%的使用量缩减为1.1%。
[0024]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种薄壁球墨铸铁的铸造方法，其依次包括以下步骤，炉料熔炼、出铁球化和孕育处理、浇注成型，其特征在于: 所述炉料熔炼步骤包括炉料配置及熔炼，炉料配置的重量百分比为:生铁30-55%、废钢15~30%、球铁回炉料30~45% ;中频感应熔炼炉，出铁水温度148(Tl530°C ； 所述出铁球化和孕育处理步骤包括采用球化剂和硅铁一起加入的浇包内凹坑冲入法球化处理，和二次随流孕育处理，且二次孕育处理分别为:第一次浇包内随流孕育处理，第二次型内随流孕育处理，所述球化剂的加入量为出炉铁水总重量的0.8^1.3%，且其组成成分及重量百分比为:Mg 5~10%、Ca I~6.5%、Ba I~8%、Bi 0.3~0.8%、Si 38~50%、占Ba使用量0.3~0.8的Al，其余为Fe ； 所述浇注成型步骤中，浇注温度为134(T1440°C。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁球墨铸铁的铸造方法，其特征在于:所述球化剂的加入量为出炉铁水总重量的1.1%，且其组成成分及重量百分比为=Mg 6~8%、Ca2.5飞％、Ba3~6%、Bi 0.5~0.7%、Si 40~46%、占Ba使用量0.4~0.6的Al，其余为Fe。
3.根据权利要求2所述的一种薄壁球墨铸铁的铸造方法，其特征在于:所述球化剂碾碎烘干后置于80-100?下封存待用，且碾碎后的球化剂粒度为1.2^1.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种薄壁球墨铸铁的铸造方法，其特征在于:所述第一次孕育处理和第二次孕育处理中加入孕育剂的量分别为出炉铁水总重量的0.3%、0.1~0.15%，且其组成成分及重量百分比为:Si 73~78%、Ba 1.0~2.0%、Ca 1.0~2.0%, Al 1.0~2.0%。
5.根据权利要求4所述的一种薄壁球墨铸铁的铸造方法，其特征在于:所述炉料的加入顺序依次为:球铁回炉料-生铁-废钢-球铁回炉料。
6.根据权利要求5所述的一种薄壁球墨铸铁的铸造方法，其特征在于:所述生铁为小块生铁，其直径为3~5mm，且其硫含量的重量百分比小于0.025%、锰含量的重量百分比小于0.2%、磷含量的重量百分比小于0.045%。
【文档编号】C21C7/00GK103589940SQ201310523858
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】浦巧生 申请人:吴江市液铸液压件铸造有限公司