专利名称：大型球墨铸铁件石墨畸变的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种大型球墨铸铁件石墨畸变的控制方法，特别是涉及一种通过加强 型内冷却和型内孕育缩短凝固时间，增加铁液中形核核心，从而控制大型球墨铸铁件石墨 畸变、提高机械性能的方法，属于大型铸件制造领域。
背景技术：
近年来，大型球墨铸铁件的生产和应用日益受到人们重视。但是，大型球墨铸铁件 热节模数大、凝固时间长，容易产生晶粒粗大、石墨畸变等组织缺陷，导致机械性能尤其是 延伸率低下，很难满足使用要求，需要制定极为严格的生产控制工艺才有可能获得合格的 铸件，质量控制较为困难。大型球墨铸铁件中石墨畸变的根本原因在于凝固时间过长，导致石墨球长大过程 中，无法保持球形。因此，要控制石墨畸变，必须从缩短凝固时间、增加石墨核心数量、防止 石墨球长得过大入手。改善球化剂、孕育剂成分及球化孕育工艺，改变铸造工艺，加强铸型 冷却，缩短凝固时间，是目前控制石墨畸变较为普遍的方法。中国发明专利ZL200710194651. 9公开了一种超大型厚壁球墨铸铁件的熔炼及 现场变质处理方法，主要涉及到熔炼工艺及球化、孕育剂的选用，以解决厚壁铸件型内衰 退问题以及厚壁处的石墨偏析；中国发明专利ZL92105964. 7公开了一种厚大断面球墨铸 铁件用球墨铸铁件生产用球化剂，主要涉及大型球墨铸铁件球化剂的成分；中国发明专利 ZL9112688.0公开了一种用于大型球墨铸铁件的微量元素涂料，主要涉及该种涂料的成 分及使用该种涂料改善大型球墨铸铁件凝固组织的方法；中国发明专利申请公开说明书 200710144925. 3公开了一种厚大断面铸件的强制冷却系统，通过加强冷却控制凝固时间来 控制大型球墨铸铁件的凝固组织；中国发明专利申请公开说明书200510018502. 8涉及的 同样是大型球墨铸铁件球化剂的成分；中国发明专利申请公开说明书200910010788. 3涉 及一种大型球墨铸铁件的瞬时孕育方法。
发明内容
本发明提出一种同时实现型内弥散激冷和型内孕育，从而控制大型球墨铸铁件石 墨畸变的方法。本发明提供这样一种大型球墨铸铁件石墨畸变的控制方法，它包括下列步骤A、用含Fe量大于95% wt以上，余量为C，直径为0. 1 3_的铁丝编制丝网；B、在A步骤的铁丝网网孔及缝隙中填入含硅量大于60% wt，余量为Fe，颗粒尺寸 为0. 01 Imm的硅粉，放入真空炉中，在1100 1450°C温度下保温2 5小时，使硅粉烧 结在铁丝网上，获得硅铁丝网；C、将B步骤的硅铁丝网按照铸件热节部位的形状进行裁剪后，固定在热节部位的 型腔中；D、将球化孕育处理后的球墨铸铁铁液浇入铸型，控制浇铸温度为1280 1340°C，按常规冷却得大型球墨铸铁件。所述A步骤的铁丝网为一具有正方形网孔的单层网，铁丝与铁丝间的间距为 0. 1 20mm。所述B步骤的在铁丝网网孔及缝隙中填入硅粉之前，先对铁丝网进行常规表面酸 洗、干燥处理，以去除表面铁锈、油污。所述B步骤的真空炉为常规的真空烧结炉。所述C步骤的裁剪硅铁丝网时，保持硅铁丝网干燥、无油污。本发明具有下列优点和效果采用上述方案，即在铸型内设置弥散分布的硅铁丝 网，使铸型型腔中同时具有孕育和激冷作用，浇注后，硅铁丝网一方面吸热熔化，起到大量 弥散分布内冷铁的作用的同时，促进铁液局部能量起伏和结构起伏；另外一方面，熔化的硅 在铁液内部形成局部硅富集，促进铁液局部成分起伏和结构起伏。这两方面的作用使得大 型球墨铸铁件内部有效形核核心大大增加，同时缩短凝固时间，从而实现大型球墨铸铁件 石墨畸变控制的工艺。
具体实施例方式下面结合实施例，对本发明做进一步说明。实施例1本实施例是对直径为600mm、高度为500mm的大型球墨铸铁件进行浇铸的过程及效果。1)、选用直径为0. 1mm，含铁量为99. 5% wt，余量为C的铁丝，编织成长2000mm、宽 500mm、网孔尺寸3謹X 3謹、铁丝间的间距为3謹的铁丝网；2)、将1)步骤的铁丝网经常规酸洗除锈、除油污、干燥后，在其孔隙中填充颗粒 尺寸为0. 01mm、含硅量为99. 9 % wt,余量为Fe的硅粉，然后送入常规真空烧结炉中，在 1100°C下烧结2小时，使硅粉烧结在铁丝表面，获得硅铁丝网；3)、按铸件型腔要求，将2)步骤的硅铁丝网剪裁成900mmX500mm的片，卷成直径 为300mm的硅铁网圆筒，然后将此圆筒固定在铸型型腔中心后，合型待用；4)、将铁液注入型腔中，并控制浇铸温度1300°C，之后按常规冷却、凝固后，得大型 球墨铸铁件；5)、解剖4)步骤的大型球墨铸铁件进行组织分析，结果表明与不使用本发明方 法浇铸的铸件相比较，铸件中心的石墨球化率从73%提高为78%，单位面积石墨球数从25 个/mm2提高到44个/mm2，抗拉强度从308. 4MPa提高到341. 6MPa,延伸率从2. 4%提高到 4. 6%。实施例2本实施例是对热节直径500mm、厚度400mm、重量30吨的大型球墨铸铁件进行浇铸 的过程及效果。1)、选用直径为3mm，含铁量为99. 5% wt，余量为C的铁丝，编织成长1000mm、宽 500mm、网孔尺寸为4謹X4謹、铁丝间的间距为20謹的铁丝网；2)、将1)步骤的铁丝网按常规经酸洗除锈、除油污、干燥后，在具孔隙中填充颗粒 尺寸为1mm、含硅量为99. 9% wt，余量为Fe的硅粉，然后送入常规真空烧结炉中，在1450°C下烧结5小时，使硅粉烧结在铁丝表面，获得硅铁丝网；3)、按铸件型腔要求，将2)步骤的硅铁丝网剪裁成750mmX400mm的片，卷成直径 为250mm的硅铁网圆筒，然后将此圆筒固定在热节部位的铸型型腔中心，合型待用；4)、将铁液注入型腔中，并控制浇铸温度1280°C，之后按常规冷却、凝固后，得大型 球墨铸铁件；5)、对4)步骤的热节部位进行套料取样分析，结果表明与不使用本发明方法的 铸件相比，热节部位石墨的球化率从71 %提高为77%，单位面积石墨球数从19个/平方毫 米提高到33个/平方毫米，抗拉强度从294. 4MPa提高到321. 6MPa,延伸率从2. 3%提高到
3.8%。实施例3本实施例是对热节直径400mm、厚度200mm、重量20吨的大型球墨铸铁件进行浇铸 的过程及效果。1)、选用直径为1mm，含铁量为99. 5% wt，余量为C的铁丝，编织成长2000mm、宽 500mm、网孔尺寸为3mmX 3mm、铁丝间的间距为IOmm的铁丝网；2)、将1)步骤的铁丝网按常规经酸洗除锈、除油污、干燥后，在其孔隙中填充颗 粒尺寸为0. 5mm、含硅量为99. 9% wt,余量为Fe的硅粉，然后送入常规真空烧结炉中，在 1300°C下烧结4小时，使硅粉烧结在铁丝表面，获得硅铁丝网；3)、按铸件型腔要求，将2)步骤的硅铁丝网剪裁成620mmX200mm的片，卷成直径 为200mm的硅铁网圆筒，然后将此圆筒固定在热节部位的铸型型腔中心，合型待用；4)、将铁液注入型腔中，并控制浇铸温度1340°C，之后按常规冷却、凝固后，得大型 球墨铸铁件；5)、对4)步骤的热节部位进行套料取样分析，结果表明与不使用本发明方法的 铸件相比，热节部位石墨的球化率从75 %提高为81 %，单位面积石墨球数从23个/平方毫 米提高到32个/平方毫米，抗拉强度从304. 4MPa提高到326. 6MPa,延伸率从3. 4%提高到
4.6%。
权利要求
一种大型球墨铸铁件石墨畸变的控制方法，其特征在于包括下列步骤A、用含Fe量大于95％wt以上，余量为C，直径为0.1～3mm的铁丝编制丝网；B、在A步骤的铁丝网网孔及缝隙中填入含硅量大于60％wt，余量为Fe，颗粒尺寸为0.01～1mm的硅粉，放入真空炉中，在1100～1450℃温度下保温2～5小时，使硅粉烧结在铁丝网上，获得硅铁丝网；C、将B步骤的硅铁丝网按照铸件热节部位的形状进行裁剪后，固定在热节部位的型腔中；D、将球化孕育处理后的球墨铸铁铁液浇入铸型，控制浇铸温度为1280～1340℃，按常规冷却得大型球墨铸铁件。
2.如权利要求1所述的大型球墨铸铁件石墨畸变的控制方法，其特征在于所述A步骤 的铁丝网为一具有正方形网孔的单层网，铁丝与铁丝间的间距为0. 1 20mm。
全文摘要
本发明公开了一种控制大型球墨铸铁件石墨畸变的工艺，其主要特征和步骤是1)用铁丝编制铁丝网；2)在铁丝网网孔及缝隙中填满硅粉末，并放入真空炉中，在1100℃～1450℃温度下保温2～5小时，使硅粉烧结在铁丝网上，获得硅铁丝网；3)将硅铁丝网按照铸件热节部位的形状裁剪后，固定在热节部位的型腔中；4)将球墨铸铁铁液浇入铸型中，控制浇铸温度为1280～1340℃，按常规冷却得大型球墨铸铁件。硅铁丝网吸热熔化，起到大量弥散分布内冷铁的作用，同时促进铁液局部能量起伏和结构起伏，熔化的硅在铁液内部形成局部硅富集，使得大型球墨铸铁件内部有效形核核心大大增加，同时缩短凝固时间，从而实现大型球墨铸铁件石墨畸变控制的工艺。
文档编号B22D27/00GK101979186SQ20101054496
公开日2011年2月23日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者周荣, 周荣锋, 岑启宏, 李祖来, 蒋业华, 黎振华 申请人:昆明理工大学