本发明涉及合金钢铸造领域，具体涉及一种合金钢铸件的铸造工艺。
背景技术：
目前合金钢铸件应用领域十分广泛，涉及到汽车制造、航天航空、建筑装潢等等，尤其是在矿山与铁路方面尤为突出，用量最大。然而，合金钢铸件晶粒粗大严重影响了合金钢的使用性能。合金钢铸件晶粒粗大，使铸件中的夹杂物以及低熔点物质在晶界上富集，降低了铸件强度，导致合金钢铸件在使用过程中产生剥落、裂纹等缺陷，严重影响铸件的使用寿命。铁路辙叉为合金钢铸件，细晶化技术对于合金钢铁路辙叉尤为重要。过去由于铁路辙叉晶粒粗大，使大量夹杂物和低熔点物质在晶界上集聚，弱化了晶界强度，使合金钢在使用过程中发生非正常磨损，出现剥落掉块等问题。
我国以世界铁路6％营运里程，完成了24％运输总量，使得铁路处于极度繁忙状态，增加了铁路破损的几率，使铁路辙叉用量非常大，每年全国的铁路辙叉需要量大约在5万颗左右，并且这个数字随着铁路干线的增加还要增加。因此，合金钢的化学成分含量及其铸造工艺亟待改进。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种合金钢铸件的铸造工艺，该种铸造工艺解决了高锰钢铸件晶粒粗大、疏松、微裂纹等问题，生产出了晶粒细化、强度高的合金钢铸件，进一步地改善增强了合金钢铸件的理化性能。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种合金钢铸件的铸造工艺，按照以下步骤进行：
(1)先取氧化物或原料单质置于熔炼炉中冶炼，制得钢水母液，出炉后进行炉外吹氩气、喂丝精炼，控制钢水母液中化学成分的含量；
所述钢水母液按重量百分比计包括以下化学成分：c0.18～0.36％、si0.21～0.37％、mn0.68～0.94％、ni0.27～0.45％、al0.12～0.30％、s≤0.008％、p≤0.006％，余量为fe和不可避免的杂质。
(2)再对步骤(1)制得钢水母液进行浇注至模具中，浇注前对模具进行预热处理，预热温度为860-920℃；
(3)铸件要快速浇注，采用底漏包避免夹杂卷入，浇注完成后，将铸型空冷至480-520℃，得合金钢铸件半成品；
(4)最后将合金钢铸件半成品经退火热处理后即可。
进一步地，在步骤(1)中，所述钢水母液出炉温度为1480-1520℃。
进一步地，在步骤(1)中，所述氩气压力为0.3～0.6mpa，压力管道内径吹氩时间为45-55s/t钢水母液，喂丝量为浇注钢水重量的1～2％。
进一步地，在步骤(1)中，所述钢水母液按重量百分比计包括以下化学成分：c0.21～0.33％、si0.24～0.34％、mn0.72～0.90％、ni0.32～0.40％、al0.15～0.27％、s≤0.006％、p≤0.004％，余量为fe和不可避免的杂质。
更进一步地，所述钢水母液按重量百分比计包括以下化学成分：c0.27％、si0.29％、mn0.81％、ni0.36％、al0.21％、s0.005％、p0.003％，余量为fe和不可避免的杂质。
进一步地，在步骤(2)中，所述钢水母液的浇注温度为1280-1360℃，浇注速度为10kg/s～20kg/s，且在浇注过程中随流添加普碳钢或高锰钢金属颗粒。
进一步地，所述金属颗粒的添加量为浇注钢水重量的4～8％。
进一步地，所述金属颗粒从铸件的浇注系统随钢水母液加入，金属颗粒添加时间为铸件浇注时间的1/3～1/2。
进一步地，在步骤(4)中，所述退火处理是先将铸件加热至540-580℃，保温20-30min；再加热至640-720℃，保温30-40min；最后加热至760-840℃，保温35-45min。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的合金钢铸件的铸造工艺科学合理、简单方便，大大地缩短了合金钢铸件凝固时间，降低铸件的生产周期，提高了生产效率；
(2)通过本发明的铸造工艺生产出来的合金钢铸件强度高，冲击韧性好，耐腐蚀耐高温，力学性能大大增强，经检测其σs≥960mpa，σb≥880mpa，ak≥350j/cm2，δ≥48％；
(3)本发明通过在浇注过程中添加金属颗粒，降低金属液的温度，增加形核质点细化晶粒，快速凝固铸件，显著细化了合金钢铸件的晶粒，同时减少夹杂物尺寸，显著提高了铸件质量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种合金钢铸件的铸造工艺，按照以下步骤进行：
(1)取铁、硅、锰、镍等氧化物置于熔炼炉中冶炼，制得钢水母液，待钢水母液温度为1480℃出炉，出炉后先进行炉外吹氩气，其压力设定为0.3mpa，且压力管道内径吹氩时间为45s/t钢水母液，再喂丝精炼，喂丝量为浇注钢水重量的1％，并控制钢水母液中化学成分的含量；
所述钢水母液按重量百分比计包括以下化学成分：c0.18％、si0.21％、mn0.68％、ni0.27％、al0.12％、s0.008％、p0.006％，余量为fe和不可避免的杂质。
(2)再对步骤(1)制得钢水母液进行浇注至模具中，浇注前对模具进行预热处理，预热温度为860℃，其中浇注温度为1280℃，浇注速度为10kg/s，且在浇注过程中随流添加普碳钢金属颗粒，该金属颗粒的添加量为浇注钢水重量的4％，且该金属颗粒从铸件的浇注系统随钢水母液加入，金属颗粒添加时间为铸件浇注时间的1/3；
(3)铸件要快速浇注，采用底漏包避免夹杂卷入，浇注完成后，将铸型空冷至480℃，得合金钢铸件半成品；
(4)最后将合金钢铸件半成品经退火热处理后即完成本发明合金钢铸件的铸造工艺，其中，退火处理具体步骤是先将铸件加热至540℃，保温20min；再加热至640℃，保温30min；最后加热至760℃，保温35min。
实施例2
一种合金钢铸件的铸造工艺，按照以下步骤进行：
(1)取铁、硅、锰、镍等原料单质置于熔炼炉中冶炼，制得钢水母液，待钢水母液温度为1490℃出炉，出炉后先进行炉外吹氩气，其压力设定为0.4mpa，且压力管道内径吹氩时间为48s/t钢水母液，再喂丝精炼，喂丝量为浇注钢水重量的1.2％，并控制钢水母液中化学成分的含量；
所述钢水母液按重量百分比计包括以下化学成分：c0.21％、si0.24％、mn0.72％、ni0.32％、al0.15％、s0.006％、p0.004％，余量为fe和不可避免的杂质。
(2)再对步骤(1)制得钢水母液进行浇注至模具中，浇注前对模具进行预热处理，预热温度为870℃，其中浇注温度为1290℃，浇注速度为12kg/s，且在浇注过程中随流添加高锰钢金属颗粒，该金属颗粒的添加量为浇注钢水重量的5％，且该金属颗粒从铸件的浇注系统随钢水母液加入，金属颗粒添加时间为铸件浇注时间的1/3；
(3)铸件要快速浇注，采用底漏包避免夹杂卷入，浇注完成后，将铸型空冷至490℃，得合金钢铸件半成品；
(4)最后将合金钢铸件半成品经退火热处理后即完成本发明合金钢铸件的铸造工艺，其中，退火处理具体步骤是先将铸件加热至550℃，保温22min；再加热至660℃，保温32min；最后加热至780℃，保温38min。
实施例3
一种合金钢铸件的铸造工艺，按照以下步骤进行：
(1)取铁、硅、锰、镍等氧化物置于熔炼炉中冶炼，制得钢水母液，待钢水母液温度为1500℃出炉，出炉后先进行炉外吹氩气，其压力设定为0.4mpa，且压力管道内径吹氩时间为50s/t钢水母液，再喂丝精炼，喂丝量为浇注钢水重量的1.5％，并控制钢水母液中化学成分的含量；
所述钢水母液按重量百分比计包括以下化学成分：c0.27％、si0.29％、mn0.81％、ni0.36％、al0.21％、s0.005％、p0.003％，余量为fe和不可避免的杂质。
(2)再对步骤(1)制得钢水母液进行浇注至模具中，浇注前对模具进行预热处理，预热温度为890℃，其中浇注温度为1320℃，浇注速度为15kg/s，且在浇注过程中随流添加普碳钢金属颗粒，该金属颗粒的添加量为浇注钢水重量的6％，且该金属颗粒从铸件的浇注系统随钢水母液加入，金属颗粒添加时间为铸件浇注时间的1/2；
(3)铸件要快速浇注，采用底漏包避免夹杂卷入，浇注完成后，将铸型空冷至500℃，得合金钢铸件半成品；
(4)最后将合金钢铸件半成品经退火热处理后即完成本发明合金钢铸件的铸造工艺，其中，退火处理具体步骤是先将铸件加热至560℃，保温25min；再加热至680℃，保温35min；最后加热至800℃，保温40min。
实施例4
一种合金钢铸件的铸造工艺，按照以下步骤进行：
(1)取铁、硅、锰、镍等原料单质置于熔炼炉中冶炼，制得钢水母液，待钢水母液温度为1510℃出炉，出炉后先进行炉外吹氩气，其压力设定为0.5mpa，且压力管道内径吹氩时间为52s/t钢水母液，再喂丝精炼，喂丝量为浇注钢水重量的1.8％，并控制钢水母液中化学成分的含量；
所述钢水母液按重量百分比计包括以下化学成分：c0.33％、si0.34％、mn0.90％、ni0.40％、al0.27％、s0.006％、p0.004％，余量为fe和不可避免的杂质。
(2)再对步骤(1)制得钢水母液进行浇注至模具中，浇注前对模具进行预热处理，预热温度为900℃，其中浇注温度为1340℃，浇注速度为18kg/s，且在浇注过程中随流添加高锰钢金属颗粒，该金属颗粒的添加量为浇注钢水重量的7％，且该金属颗粒从铸件的浇注系统随钢水母液加入，金属颗粒添加时间为铸件浇注时间的1/2；
(3)铸件要快速浇注，采用底漏包避免夹杂卷入，浇注完成后，将铸型空冷至510℃，得合金钢铸件半成品；
(4)最后将合金钢铸件半成品经退火热处理后即完成本发明合金钢铸件的铸造工艺，其中，退火处理具体步骤是先将铸件加热至570℃，保温28min；再加热至700℃，保温38min；最后加热至820℃，保温42min。
实施例5
一种合金钢铸件的铸造工艺，按照以下步骤进行：
(1)取铁、硅、锰、镍等氧化物置于熔炼炉中冶炼，制得钢水母液，待钢水母液温度为1520℃出炉，出炉后先进行炉外吹氩气，其压力设定为0.6mpa，且压力管道内径吹氩时间为55s/t钢水母液，再喂丝精炼，喂丝量为浇注钢水重量的2％，并控制钢水母液中化学成分的含量；
所述钢水母液按重量百分比计包括以下化学成分：c0.36％、si0.37％、mn0.94％、ni0.45％、al0.30％、s0.008％、p0.006％，余量为fe和不可避免的杂质。
(2)再对步骤(1)制得钢水母液进行浇注至模具中，浇注前对模具进行预热处理，预热温度为920℃，其中浇注温度为1360℃，浇注速度为20kg/s，且在浇注过程中随流添加普碳钢金属颗粒，该金属颗粒的添加量为浇注钢水重量的8％，且该金属颗粒从铸件的浇注系统随钢水母液加入，金属颗粒添加时间为铸件浇注时间的1/2；
(3)铸件要快速浇注，采用底漏包避免夹杂卷入，浇注完成后，将铸型空冷至520℃，得合金钢铸件半成品；
(4)最后将合金钢铸件半成品经退火热处理后即完成本发明合金钢铸件的铸造工艺，其中，退火处理具体步骤是先将铸件加热至580℃，保温30min；再加热至720℃，保温40min；最后加热至840℃，保温45min。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。