一种低温高韧性球墨铸铁卷筒及其制备方法

文档序号:9502144阅读:483来源:国知局
一种低温高韧性球墨铸铁卷筒及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于铸造技术领域,设及一种低溫高初性球墨铸铁卷筒及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国东北、内蒙和新疆W及俄罗斯、北美和北欧各国高寒地区的大型工程项 目的开发建设,国际上对低溫大型工程机械的需求日益迫切。高性能卷筒是大型起重机和 卷扬减速机的关键部件之一,由于承重的钢丝绳直接缠绕在卷筒上,卷筒直接承受起吊载 荷,其质量优劣对起重机和卷扬减速机的安全运行有着至关重要的影响。由于普通球墨铸 铁卷筒的低溫冲击初性较低,在低溫条件下易于发生脆性断裂,无法满足低溫环境的技术 性能要求。低溫环境下工作的大型起重设备迫切需要使用低溫高初性球墨铸铁卷筒。在 低溫环境下工作的起重机和卷扬减速机必须选用低溫高初性球墨铸铁卷筒,W此保证其运 行可靠和使用安全。公开号为CN103556043A的中国专利公开了一种在超低溫条件下使用 的高初性高硬度球墨铸铁材料及其制备方法,主要应用于超低溫条件下使用的机械产品 零件铸件的制造,但该专利中球墨铸铁的成分含Ni20% -28% (质量百分比),成本很高, 难W推广。公开号为CN201210291659.8的中国专利公开了一种耐低溫高初性球墨铸铁 及其制备方法,采用该方法制备的球墨铸铁耐低溫、初性高,使用性能良好,但球墨铸铁成 分中含NiO. 6% -0. 9%,含BiO. 005-0. 01%,成本仍然偏高,不利于推广应用。公开号为 CN103757172A的中国专利公开了一种球墨铸铁的制备方法,运种球墨铸铁可W满足质量 要求较高的风电、核电、高铁等低溫高性能铸件的质量需求,但仅保证在-20 °C条件下球墨 铸铁的低溫综合性能。因此,研究开发可在《-40°C低溫条件下使用的球墨铸铁卷筒,对高 寒地区的工程建设与经济发展具有重要的现实意义和应用价值。

【发明内容】

[0003] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种工艺简单、生产成本低、能 够在《-40°c环境下使用的低溫高初性球墨铸铁卷筒及其制备方法。
[0004] 本发明是通过W下方式实现的:
[0005] 一种低溫高初性球墨铸铁卷筒,其特征是低溫高初性球墨铸铁的组分(质量百分 tt)为:C3. 6-3. 8%,Si1. 8-2. 2%,Μη< 0. 2 %,MgO. 03-0. 05 %,RE0. 01-0. 025 %,S<0. 020 %,P<0.03%,Ti< 0.025%,Ni< 0. 15%,余量化。
[0006] 低溫高初性球墨铸铁的原材料由高碳低儘球铁生铁、工业废钢、回炉料、适量儀组 成;配成质量百分比为:生铁40-60 %,废钢10-20 %,回炉料30-40 %,再另外加入质量百分 比0. 13-0. 15%的儀;W石墨化增碳剂调整碳含量,W娃领巧孕育剂(侣含量小于0. 5% ) 调整娃量;采用低稀±儀合金球化剂进行球化处理,球化处理溫度1470-1490°C。球化剂组 成的质量百分比为:Mg7-8%,RE1-1. 5%,Si40-44%,Ca2-2. 5%,BaO. 5-1. 0%,Mn/Al/Ti/ S/P等杂质元素总量< 0. 5%,余量为铁。球化剂加入量为铁液总质量的1. 3-1. 4% ;采用 二次孕育处理工艺;孕育剂加入量为铁液总质量的0. 8-1. 2%,瞬时孕育剂为含祕、钢的娃 领巧合金孕育剂,其质量百分比为:Si65-70%,Bil. 5-2. 5%,Mol. 0-1. 5%,Cal. 5-2. 0%,Ba3. 5-5. 0%,AKO. 5%,ΤΚΟ. 05%,Mn<0. 4%,S<0. 02%,P<0. 05%,余量为化,加入量为 0. 05-0. 1%。
[0007] 上述一种低溫高初性球墨铸铁卷筒的制备方法,其特征是包括W下步骤:
[0008] 1)烙炼:原料采用高碳低儘球铁生铁、工业废钢、回炉料和适量儀;先将质量百分 比为40-60%生铁、10-20%废钢和30-40%回炉料的原料配好后加热烙化成铁水;然后再 加入儀,为铁水总质量的0. 13-0. 15%;要求加入儀后的铁液化学成分及其质量百分比分别 为:C3. 6-3. 8%,Sil. 3-1. 5%,MnO. 1-0. 25%,MgO. 03-0. 05%,RE0. 01-0. 0化%,S<0. 02%, P<0. 03%,Ti< 0. 025%,儀< 0. 15% ;当铁液溫度达到1470-1490°C时,保溫,然后化渣进 行球化处理;
[0009] 2)球化处理:将低稀±儀合金球化剂置于诱包底部,其上覆盖娃领巧合金孕育剂 (含娃质量百分比为70-75% ),采用球化工艺对铸铁进行球化处理;球化处理后儀残余量 控制在0. 03-0. 05 %,稀±残余量控制在0. 01-0. 025%,Ti残余量控制在< 0. 025% ;
[0010] 3) -次孕育处理:球化完成后,加入娃领巧合金孕育剂进行第一次孕育处理,W 消除球化元素所造成的白口倾向,并同时细化石墨球;一次孕育剂的加入量为铁液总质量 的 0. 3% -0. 5%;
[0011] 4)二次孕育处理:诱注过程中随流加入铁液总质量0. 1 %含祕、钢的娃巧领合 金孕育剂,进行二次孕育处理;经此处理后,巧含量控制在0. 005-0. 010 %,领含量控制在 0. 005-0. 010%,且 0. 010%《Ca+Ba《0. 020%,祕含量《0. 003%,钢含量《0. 05%,W消 除凝固过程中的渗碳体、碳化物,延缓衰退时间,促进石墨细化,弥散分布、增加石墨球数 量;
[0012] 5)退火:诱注12-24小时后,开箱、清理;然后,在500-550°C进行去应力退火处 理,保溫时间12-16小时后随炉冷却至室溫。
[0013] 上述一种低溫高初性球墨铸铁卷筒的制备方法,其特征是步骤2)中娃领巧合金 孕育剂含娃质量百分比为70-75%。
[0014] 本发明与现有技术相比,具有W下优点:
[0015] 1)本发明是一种低溫高初性球墨铸铁卷筒及其制备方法,通过控制球墨铸铁成 分,改进球化及孕育工艺来控制球铁中石墨球的数量、大小、形态和分布,采用电炉烙炼,制 备出可在《-40°C低溫条件下使用的球墨铸铁卷筒。本发明的工艺方法简单,球铁中不含 锭、铜等贵重金属元素,原料和生产成本低廉,易于推广应用。
[0016] 2)本发明低溫高初性球墨铸铁的综合力学性能良好,尤其是低溫冲击初性高,其 抗拉强度MPa> 400MPa,屈服强度> 260MP
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