球墨铸铁的制备方法
【专利摘要】本发明公开一种球墨铸铁的制备方法：用粒径为0.2～0.3mm的可发性共聚树脂珠粒为原始粒料，进行预发泡和二次发泡成型即得到铸件模型，成型后烘干组合得到模组；将模组烘干进行填砂造型，然后在浇口杯上对接型上球化装置；将球化剂放入型上球化装置中的反应室中，球化剂为含镁量为6-8％的稀土硅铁镁合金，加入量为铁水重量的0.6-0.9％；然后将铁水即QT400-18球墨铸铁原料熔融后所得的金属液浇注到型上球化装置中，然后流入装有造型的的铸型型腔内，待产品材料合金液冷却凝固1小时以上后翻箱清理得铸件。本发明具有能有效实现孕育处理的效果，所得的球墨铸铁无白口组织出现，且简化处理步骤、生产成本低的优点。
【专利说明】球墨铸铁的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及球墨铸铁的制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，在球墨铸铁的生产过程需要对材料进行球化处理和孕育处理，球化处理的 作用是使石墨在结晶生长时长成球状来改善基体形貌提高铸件的力学性能，而孕育的目的 是消除白口、增加共晶团和石墨球并细化、消除偏析、消除结晶过冷倾向等。
[0003] 特别是在球墨铸铁的生产过程，现有技术一般必须经过上述球化处理和孕育处理 之后，才能获得机械性能优异的球墨铸铁。但是上述这两种处理过程时间长，而且在孕育处 理过程中，孕育剂多采用Si-Fe为主，为了改善孕育效果又增加了锶、铈、钡、钛、锆等强化 孕育元素的特种孕育剂。但是上述这些元素多属于贵金属领域，增加了孕育成本。
[0004] 此外，在进行球化处理和孕育处理两种步骤时，如果球化剂和孕育剂选择的种类 和添加量不合适，很容易造成球化衰退和孕育衰退的缺陷，严重影响产品质量性能不稳定。 而目前的改进方案往往都是将问题的落脚点落于球化剂和孕育剂的种类配方上，没有想到 省略其中一个步骤而能实现原来两个步骤实现的技术效果，这是因为，在球化处理过程中， 往往关注的是球化作用，如脱硫去氧等能力的体现，至于球化剂本身是否能实现消除白口 的作用，以及如何调配球化剂的种类和添加量以及采用的球化装置本身的结构特性来同时 实现球化和孕育效果现有技术均没有过报道和记载。本领域的技术人员根据现有技术很难 想到在球化处理过程中如何控制反应条件实现两种功能。
[0005] 因此，如何提供一种常规元素，既能起到孕育处理的效果，同时又能降低成本，简 化处理步骤的球墨铸铁的制备方法，成为本领域亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0006] 本发明针对现有技术的上述不足，提供一种能有效实现孕育处理的效果，所得的 球墨铸铁无白口组织出现，且简化处理步骤、生产成本低的球墨铸铁的制备方法。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种球墨铸铁的制备方法，制 备步骤包括：
[0008] (1)选用粒径为0. 2?0. 3_的可发性共聚树脂珠粒为原始粒料，将原始粒料进行 预发泡，预发温度为90?100°C，预发时间为20-25秒，预发压力为0. 03-0. 05MPa，预发密 度为20-25g/L ;然后在压力为0· 05-0. 08MPa，时间为70-80秒，温度110?115°C条件下二 次发泡成型即得到铸件模型，成型后，进行烘干20-24小时，烘干温度控制在45?55°C ;
[0009] (2)将烘干后的模型进行修模、组粘、涂挂涂料、检验得到组合好的模组；
[0010] (3)将组合好的模组进行烘干，烘干温度控制在40-55°C，烘干时间6-8小时；
[0011] (4)将烘干后的模型组（模组）填砂造型，然后在浇口杯上对接型上球化装置；
[0012] (5)将称量好的球化剂放入型上球化装置中的反应室中，球化剂采用含镁量为 6-8%的稀土硅铁镁合金，加入量为铁水重量的0. 6-0. 9% ;
[0013] (6)然后将铁水即QT400-18球墨铸铁熔融后所得的金属液浇注到型上球化装置 中，然后流入装有造型的的铸型型腔内，待产品材料合金液冷却凝固1小时以上后翻箱清 理得铸件。
[0014] 本发明上述步骤（1)二次发泡成型的成型产品选择拉线棒，制作产品泡沫模型 120 件。
[0015] 作为优选，步骤（5)所述的球化剂采用含镁量为8%的稀土硅铁镁合金，加入量为 铁水重量的〇. 8% ;采用该配比可以保证制备的最终产品没有白口组织，铸件性能更加稳 定。
[0016] 本发明步骤（5)所述铁水为QT400-18球墨铸铁配方原料混合在熔化炉中熔融后 所得的金属液。
[0017] 本发明步骤（4)所述的型上球化装置，它包括有耐高温材料制得的基座，所述的 基座上设有铁水注入口、铁水通道和装有球化剂的反应室，所述的铁水通道的一端与铁水 注入口的底部连通，铁水通道的另一端与反应室连通，所述的反应室上部设有铁水出口；所 述的铁水通道的另一端与反应室连通处位于反应室内壁近底部的位置上；所述的铁水通道 与铁水注入口连通的一端距基座底面的距离高于铁水通道与反应室连通的另一端距基座 底面的距离；所述的反应室的侧边设有混合室，所述的混合室的上端与铁水出口连通，混合 室的底部设有浇注口；所述的混合室的内壁设有用于铁水混合的螺旋形结构；所述的反应 室的上端设有盖子；它还包括浇口杯，所述的浇口杯位于铁水注入口的正上方，且浇口杯与 铁水注入口连通。由于采用上述特殊的球化装置，使得球化效果好，同时保证其中的球化剂 能够充分球化并能达到孕育的效果保证产品无白口组织出现。
[0018] 本发明的优点和有益效果：
[0019] 1.在生产球墨铸铁采用型内或型上球化中发现，本发明球化剂中的镁可以起到瞬 时的孕育作用，采用以上两种球化处理方式，无需再加孕育剂进行孕育处理，不会出现白口 组织。
[0020] 2.本发明所述的球墨铸铁的制备方法，所述的镁在稀土硅铁镁合金球化剂中的含 量为6-8%，球化剂加入量为铁水（即原料合金熔融后所得的液态钢水）重量的0. 6-0. 9% 通过这两个用量的控制同时结合本发明上述描述的特殊结构的型上球化装置，从而使得制 备出的球墨铸铁没有白口组织，也无需再进行孕育处理，因此制备工艺简单，后处理容易， 节省了原料用量，降低了生产成本。本发明是首次在生产球墨铸铁的过程中不采用孕育处 理步骤，而是采用球化剂中镁含量的控制和占铁水总量的比例来实现不产生白口组织的优 点。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1本发明不加孕育剂仅仅添加球化剂后所得的产品取样其金相组织照片。
[0022] 图2本发明球化处理的型上球化装置结构示意图。
[0023] 图3本发明球化处理的型上球化装置在型砂上使用的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024] 下面通过实施例进一步详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
[0025] 本发明实施例的原料和设备不做特殊说明，均为行业常规产品。
[0026] 实施例
[0027] 制备步骤：（1)选用粒径为0. 2?0. 3_的可发性共聚树脂珠粒（可发性共聚树 脂珠粒购自杭州凯斯特化工有限公司的STMMA可发性共聚树脂珠粒）为原始粒料，将原始 粒料进行预发泡，预发温度为90?KKTC，预发时间为25秒，预发压力为0. 05MPa，预发密 度为23g/L ;然后在压力为0. 08MPa，时间为80秒，温度110?115°C条件下二次发泡成型， 成型产品选择拉线棒，（铸件材料为球墨铸铁标准材料，牌号为QT400-18)制作产品泡沫模 型120件，成型后，进行烘干24小时，烘干温度控制在45?55°C ;
[0028] (2)将烘干后的模型进行修模、组粘、涂挂涂料、检验（均为行业常规处理过程，如 可参考cn200910095699中相关内容）；
[0029] (3)将组合好的模组进行烘干，烘干温度控制在40_55°C，烘干时间8小时；
[0030] (4)将烘干后的模型组填砂造型（造型为铸造行业常规造型工艺，如可参考 cn200910095699中相关内容），然后在上面浇口杯上对接型上球化装置，如附图2所示：它 包括有耐高温材料（耐火陶瓷如熔融温度在氧化硅熔点（1728°C )以上的陶瓷材料）制得 的基座1，所述的基座1上设有铁水注入口 2、铁水通道3和装有球化剂的反应室4,所述的 铁水通道3的一端与铁水注入口 2的底部连通，铁水通道3的另一端与反应室4连通，所述 的反应室4上部设有铁水出口 5 ;所述的铁水通道3的另一端与反应室4连通处位于反应 室4内壁近底部的位置上；所述的铁水通道3与铁水注入口 2连通的一端距基座1底面的 距离高于铁水通道3与反应室4连通的另一端距基座4底面的距离；所述的反应室4的侧 边设有混合室6,所述的混合室6的上端与铁水出口 5连通，混合室6的底部设有浇注口 7 ; 所述的混合室6的内壁设有用于铁水混合的螺旋形结构；所述的反应室4的上端设有盖子 9 ;它还包括浇口杯8,所述的浇口杯8位于铁水注入口 2的正上方，且浇口杯8与铁水注入 口 2连通。
[0031] (5)将称量好的球化剂放入型上球化装置中的反应室（球化剂采用含镁量为8% 的稀土硅铁镁合金，块度在lOmmXIOmm，加入量为铁水即QT400-18球墨铸铁原料熔融后的 金属液重量的0.8% )
[0032] (6)然后将在1350-1550°C熔融后浇注到型上球化装置中，然后流入装有造型的 的铸型型腔内，待产品材料合金液冷却凝固1小时以上后翻箱清理得铸件。然后进行清理 工艺与传统消失模铸造浇注工艺相同；（上述QT400-18球墨铸铁生产工艺，除不添加孕育 剂以及球化剂重量和用量控制外，其他为常规工艺，可参考《QT400-18高韧性球墨铸铁的 生产》），同时，为了理解本发明型上球化浇注过程，可参考附图3的型上球化装置在型砂上 使用的结构示意图。
[0033] 本发明QT400-18球墨铸铁各元素配方重量百分比为：碳3. 2-3. 8 %，硅 2. 1-2.5%。锰〈0.4%，磷〈0.05%，硫〈0.03%，余量为铁。
[0034] 上述产品模型的制作、模型进行修模、组粘、检验及与浇注系统组合、涂挂涂料、浇 注等过程基本和常规消失模铸造技术相同，在此不再赘述；本发明主要发明点在于使用型 上球化或者型内球化方式生产球墨铸铁产品，并使用含镁的球化剂，无需加入孕育剂就可 以得到无白口组织的合格铸件。
[0035] 将本发明的产品取样其金相组织照片如附图1所示，从附图1可以看出本发明的 方法获得的产品无白口组织的出现，因此，具有节省孕育处理工序，且获得的产品无白口组 织的优点。
【权利要求】
1. 一种球墨铸铁的制备方法，其特征在于，制备步骤包括： (1) 选用粒径为0. 2?0. 3mm的可发性共聚树脂珠粒为原始粒料，将原始粒料进行预发 泡，预发温度为90?100°C，预发时间为20-25秒，预发压力为0.03-0. 05MPa，预发密度为 20-25g/L ;然后在压力为0· 05-0. 08MPa，时间为70-80秒，温度110?115°C条件下二次发 泡成型即铸件模型，成型后，进行烘干20-24小时，烘干温度控制在45?55°C ; (2) 将烘干后的模型进行修模、组粘、涂挂涂料、检验得到组合好的模组； (3) 将组合好的模组进行烘干，烘干温度控制在40-55°C，烘干时间6-8小时； (4) 将烘干后的模组造型，然后在造型后的浇口杯上对接型上球化装置； (5) 将称量好的球化剂放入型上球化装置中的反应室中，球化剂采用含镁量为6-8% 的稀土硅铁镁合金，加入量为铁水重量的0. 6-0. 9% ; (6) 然后将铁水即QT400-18球墨铸铁原料熔融后所得的金属液浇注到型上球化装置 中，然后流入装有造型的的铸型型腔内，待产品材料合金液冷却凝固1小时以上后翻箱清 理得铸件。
2. 根据权利要求1所述的球墨铸铁的制备方法，其特征在于，步骤（5)所述的球化剂采 用含镁量为8%的稀土硅铁镁合金，加入量为铁水重量的0. 8%。
3. 根据权利要求1所述的球墨铸铁的制备方法，其特征在于，步骤（4)所述的型上球化 装置，它包括有耐高温材料制得的基座，所述的基座上设有铁水注入口、铁水通道和装有球 化剂的反应室，所述的铁水通道的一端与铁水注入口的底部连通，铁水通道的另一端与反 应室连通，所述的反应室上部设有铁水出口；所述的铁水通道的另一端与反应室连通处位 于反应室内壁近底部的位置上；所述的铁水通道与铁水注入口连通的一端距基座底面的距 离高于铁水通道与反应室连通的另一端距基座底面的距离；所述的反应室的侧边设有混合 室，所述的混合室的上端与铁水出口连通，混合室的底部设有浇注口；所述的混合室的内壁 设有用于铁水混合的螺旋形结构；所述的反应室的上端设有盖子；它还包括浇口杯，所述 的浇口杯位于铁水注入口的正上方，且浇口杯与铁水注入口连通。
【文档编号】B22C9/02GK104099511SQ201410369556
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】赵晓航, 丁素华, 王亚伟 申请人:宁波通达精密铸造有限公司