本发明属于铸铁材料及铸造冶金技术领域，特别涉及一种大断面高强度高韧性球墨铸铁型材及其制备方法。
背景技术：
球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。
球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效的提高铸铁的机械性能，特别是提高塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。所以石墨的球化级别影响球墨铸铁的性能。根据gb/t9441-2009，根据石墨的形态及其分布和球化率，参考其对机械性能影响的趋势和工艺特点，将球化分为六级，具体为1-6级，1级最好，石墨球化率不低于95％；石墨大小的球化分级为3-8级，8级最好，球状石墨直径在100倍显微镜下的实际石墨长度为0.06-0.015mm。所以在制备球墨铸铁时，提高石墨球化率，获得更好等级的石墨是制造球墨铸铁的关键。
大断面球墨铸铁是指最大厚度大于100毫米的球墨铸件所用的球墨铸铁，现有的大断面球墨铸铁由于断面过厚，冷却速度缓慢，大断面球墨铸铁的心部液心内容易球化与孕育衰退，石墨汇聚合并，石墨晶核数量少，石墨畸变，使得铸铁整体球化率低，石墨粗大，石墨畸形，铸件性能下降，严重时，甚至会造成铸件报废。本发明针对这一问题，探索出了一种实用可行的制备方法。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种大断面高强度高韧性球墨铸铁型材及其制备方法，其解决了一种大断面球墨铸铁型材在生产时，该型材的心部液心内的球化与孕育衰退，石墨汇聚合并，石墨晶核数量少，石墨畸变，使得该型材整体球化率低，球墨粗大，石墨畸形，铸件性能下降，严重时，甚至会造成铸件报废的问题。
一种大断面高强度高韧性球墨铸铁型材，该型材是由下列元素按照质量百分比制备而成：碳：3.45％-3.55％，硅：2.60％-2.70％，锰：0.30％-0.40％，镁：0.04％-0.06％，磷：0.025％-0.06％，硫：0.008％-0.015％，其余为铁。
采用上述技术方案，得到的大断面球墨铸铁型材的石墨形态好，石墨圆整度高，石墨细小，石墨球化率高，且得到的大断面球墨铸铁型材强度高、韧性好。
进一步优选为：该型材是由下列元素按照质量百分比制备而成：碳：3.48％，硅：2.65％，锰：0.37％，镁：0.048％，磷：0.035％，硫：0.01％，其余为铁。
一种大断面高强度高韧性球墨铸铁型材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)炉前准备，将水冷石墨结晶器与连铸拉拔的保温炉组合安装完毕后，使用天然气烘烤连铸拉拔的保温炉，烘烤时间为3-5小时，生产前连铸拉拔的保温炉内的温度为500-600℃；
(2)配料，将生铁、废钢、回炉料、增碳剂、硅铁块以及锰铁按下列目标值计算称取以上金属材料：碳：3.55％-3.65％，硅：1.3％-1.4％，锰：0.32％-0.42％，其中生铁的选用量为配料总质量的50％-55％,废钢的选用量为配料总质量的30％-35％；
(3)熔炼，采用中频感应电炉熔炼，将称量好的生铁、废钢、回炉料、增碳剂、硅铁块以及锰铁投入中频感应电炉熔炼，所述增碳剂的加入量为铁水总质量的0.7％-0.82％，铁水升高到1500-1550℃之间，过热完成后，转入连续往铁水包内出铁水的保温炉，与连续往铁水包内出铁水的保温炉内储存的铁液混合，同时温度降至合适出炉的温度范围1430-1450℃；
(4)铁水球化和孕育，称取计算量的球化剂、硅铁块以及孕育剂用铁水包内冲入法进行球化和孕育，球化剂加入量为铁水质量的1.7％-1.9％，硅铁块加入量为铁水质量的0.4％-0.6％，所述硅铁块分为两部分添加，一部分在熔炼阶段添加，添加量为使硅含量达到步骤(2)中要求的硅量，另一部分在球化处理时覆盖在球化剂上，孕育剂加入量为铁水质量的0.4％-0.6％；
(5)检测，孕育处理后的铁水取样化验，并根据化验结果补充相关配料使铁水中各元素的质量百分比为：碳：3.45％-3.55％，硅：2.60％-2.70％，锰：0.30％-0.40％，镁：0.04％-0.06％，磷：0.025％-0.06％，硫：0.008％-0.015％，其余为铁；
(6)水平连铸拉拔：扒完渣后对铁水进行温度测试，铁水温度控制在1375-1390℃之间，然后将铁水倾倒入连铸拉拔的保温炉，倾倒完成后控制连铸拉拔的保温炉内铁液温度在1335-1350℃；根据需要补给铁水；铁水注入连铸拉拔的保温炉内之后停留3分钟，然后启动水平连铸拉拔的拉拔设备，所述拉拔设备以步长35-50mm/步并以拉-停-拉的方式进行拉拔，在拉拔过程中控制所述水冷石墨结晶器中的循环水的出水温度不高于50℃。
进一步优选为：步骤(2)中称取的炉后配料中生铁、废钢、回炉料称取量按以下质量份数比称取：生铁：废钢：回炉料是55:35:15。
进一步优选为：步骤(2)中所述生铁为生铁q10。
进一步优选为：步骤(4)中所述球化剂为稀土镁硅铁合金，所述球化剂的粒度大小为10-30mm，所述球化剂加入量为铁水质量的1.8％。
进一步优选为：步骤(4)中所述硅铁块为75#硅铁块，所述硅铁块粒度大小为15-35mm，所述硅铁块的加入量为铁水质量的0.5％。
进一步优选为：步骤(4)中所述孕育剂为钡硅铁，所述孕育剂的粒度大小为3-8mm，所述孕育剂加入量为铁水质量的0.5％。
进一步优选为：步骤(6)中所述拉拔设备包括牵引机组和主控操作盘，拉拔时待所述牵引机组启动稳定，红热的型材上辊之后，根据拉出的步长显示的颜色，判定是否需要提速，然后确定所述主控操作盘上拉拔与停留的正常生产的参数。
进一步优选为：步骤(6)中给连铸拉拔的保温炉补给铁水时，每次补给铁水的时间间隔控制在9-11分钟。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
传统球墨铸铁制备中，一般用10％-20％的废钢和80％-90％的生铁和少量增碳剂铸造球墨铸铁。由于生铁中原生态石墨很粗大，且有遗传性，含碳量在4.0％左右，虽然经过熔炼，但由于铁水熔点为1100-1200℃，石墨熔点在3602-3702℃，没有把石墨有效熔化至微小，碳没有完全熔解在纯铁基体中，有害元素多，石墨数量少、不规则、粗大。本发明通过增大废钢用量，降低生铁的用量，从而降低了生铁中石墨遗传性的影响，通过增碳剂细化石墨，削弱了生铁中粗大石墨的遗传性的影响。在熔解的过程中加入较多的增碳剂，增碳剂在铁液中形成碳素显微团粒，大量的碳素显微团粒在球化处理后随着温度的降低呈稳定长大状态，且其初始直径要大于其他孕育化合物的外来晶核，孕育晶核稳定，稳定的孕育晶核有着绝对的长效孕育性质和促进球化的效果，可以防止大断面心部液心内的球化与孕育衰退。同时由于石墨晶核的增加，有限的碳分配到增量的石墨上，其长大的平均直径小，直径小的石墨球浮力也小，不容易发生上浮运动，可以有效地降低石墨球汇聚合并的机率，防止石墨的畸变与漂浮。金相的石墨球形好，球化率高，对碎块状石墨缺陷的产生也能起到预防的作用。
具体实施方式
实施例1：
一种大断面高强度高韧性球墨铸铁型材，本型材为qt500-7材质的
实施例2：
一种大断面高强度高韧性球墨铸铁型材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)炉前准备，将水冷石墨结晶器与连铸拉拔的保温炉组合安装完毕后，使用天然气烘烤连铸拉拔的保温炉，烘烤时间为3-5小时，生产前连铸拉拔的保温炉内的温度为500-600℃；
(2)配料，将以生铁、废钢、回炉料、增碳剂、硅铁块及锰铁按下列目标值计算称取以上金属材料：碳：3.55％-3.65％，硅：1.3％-1.4％，锰：0.32％-0.42％，其中生铁的选用量为配料总质量的50％-55％,废钢的选用量为配料总质量的30％-35％；
(3)熔炼，采用中频感应电炉熔炼，将称量好的生铁、废钢、回炉料、增碳剂、硅铁块以及锰铁投入中频感应电炉熔炼，所述增碳剂的加入量为铁水总质量的0.7％-0.82％，铁水升高到1500-1550℃之间，过热完成后，转入连续往铁水包内出铁水的保温炉，与连续往铁水包内出铁水的保温炉内储存的铁液混合，同时温度降至合适出炉的温度范围1430-1450℃；
(4)铁水球化和孕育，称取计算量的球化剂、硅铁块以及孕育剂用铁水包内冲入法进行球化和孕育，球化剂加入量为铁水质量的1.7％-1.9％，硅铁块加入量为铁水质量的0.4％-0.6％，所述硅铁块分为两部分添加，一部分在熔炼阶段添加，添加量为使硅含量达到步骤(2)中要求的硅量，另一部分在球化处理时覆盖在球化剂上，孕育剂加入量为铁水质量的0.4％-0.6％；
(5)检测，孕育处理后的铁水取样化验，并根据化验结果补充相关配料使铁水中各元素的质量百分比为：碳：3.45％-3.55％，硅：2.60％-2.70％，锰：0.30％-0.40％，镁：0.04％-0.06％，磷：0.025％-0.06％，硫：0.008％-0.015％，其余为铁；
(6)水平连铸拉拔：扒完渣后对铁水进行温度测试，铁水温度控制在1375-1390℃之间，然后将铁水倾倒入连铸拉拔的保温炉，倾倒完成后控制连铸拉拔的保温炉内铁液温度在1335-1350℃；根据需要补给铁水；铁水注入连铸拉拔的保温炉内之后停留3分钟，然后启动水平连铸拉拔的拉拔设备，所述拉拔设备以步长35-50mm/步并以拉-停-拉的方式进行拉拔，在拉拔过程中控制所述水冷石墨结晶器中的循环水的出水温度不高于50℃。
本实施例中，通过增大废钢用量，降低生铁的用量，从而降低了生铁中石墨遗传性的影响，通过增碳剂细化石墨，削弱了生铁中粗大石墨的遗传性的影响。在熔解的过程中加入较多的增碳剂，增碳剂在铁液中形成碳素显微团粒，大量的碳素显微团粒在球化处理后随着温度的降低呈稳定长大状态，且其初始直径要大于其他孕育化合物的外来晶核，孕育晶核稳定，稳定的孕育晶核有着绝对的长效孕育性质和促进球化的效果，可以防止大断面心部液心内的球化与孕育衰退。同时由于石墨晶核的增加，有限的碳分配到增量的石墨上，其长大的平均直径小，直径小的石墨球浮力也小，不容易发生上浮运动，可以有效地降低石墨球汇聚合并的机率，防止石墨的畸变与漂浮。金相的石墨球形好，球化率高，对碎块状石墨缺陷的产生也能起到预防的作用。
实施例3：
一种大断面高强度高韧性球墨铸铁型材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)炉前准备，将水冷石墨结晶器与连铸拉拔的保温炉组合安装完毕后，使用天然气烘烤连铸拉拔的保温炉，烘烤时间为4小时，生产前连铸拉拔的保温炉内的温度为600℃；
(2)配料，将生铁、废钢、回炉料、增碳剂、硅铁块以及锰铁按下列目标值计算称取以上金属材料：碳：3.55％，硅：1.4％，锰：0.35％，其中生铁的选用量为配料总质量的50％,废钢的选用量为配料总质量的35％；
(3)熔炼，采用中频感应电炉熔炼，将称量好的生铁、废钢、回炉料、增碳剂、硅铁块以及锰铁投入中频感应电炉熔炼，增碳剂加入量为铁水质量的0.7％，铁水升高到1550℃，过热完成后，转入连续往铁水包内出铁水的保温炉，与连续往铁水包内出铁水的保温炉内储存的铁液混合，同时温度降至合适出炉的温度1440℃；
(4)铁水球化和孕育，称取计算量的球化剂、硅铁块以及孕育剂用铁水包内冲入法进行球化和孕育，球化剂加入量为铁水质量的1.9％，硅铁块加入量为铁水质量的0.6％，孕育剂加入量为铁水质量的0.4％；
(5)检测，孕育处理后的铁水取样化验，并根据化验结果补充相关配料使铁水中各元素的质量百分比为：碳：3.45％，硅：2.60％，锰：0.32％，镁：0.06％，磷：0.035％，硫：0.008％，其余为铁；
(6)水平连铸拉拔：扒完渣后对铁水进行温度测试，铁水温度控制在1390℃之间，然后将铁水倾倒入连铸拉拔的保温炉，倾倒完成后控制连铸拉拔的保温炉内铁液温度在1335℃；根据需要补给铁水；铁水注入连铸拉拔的保温炉内之后停留3分钟，然后启动水平连铸拉拔的拉拔设备，所述拉拔设备以步长40mm/步并以拉-停-拉的方式进行拉拔，在拉拔过程中控制所述水冷石墨结晶器中的循环水的出水温度不高于50℃。
所述拉拔设备包括牵引机组和主控操作盘，拉拔时待所述牵引机组启动稳定，红热的型材上辊之后，根据拉出的步长显示的颜色，判定是否需要提速，然后确定所述主控操作盘上拉拔与停留的正常生产的参数。所述牵引机组包括牵引头，生产前严格按照生产型材的尺寸制作牵引头。同时选择大小合适的水冷石墨结晶器。在给连铸拉拔的保温炉补给铁水时，每次补给铁水的时间间隔控制在11分钟。
此类型材截面断面较大，液心在拉拔出口之外很远的距离仍会存在。生产时切忌拉拔速度偏快，液面过低等，会影响断面组织的质量，同时注意水冷石墨结晶器内的循环水的水量、水压、水温的控制，以出口端型材的颜色反差小，相对均匀为标准，禁止拉拔速度过快，这样容易使型材形成的结晶壳层薄且大面积的液芯形成，型材在水冷石墨结晶器外凝固时容易膨胀失圆。
所述生铁采用生铁q10，所述生铁q10按质量比由以下组分组成：碳：4.4％，硅：0.095％，磷：0.036％，锰：0.086％，硫：0.018％，钛：0.052％，其余为铁。所述废钢按质量比由以下组分组成：碳：0.41％，硅：0.16％，磷：0.036％，锰：0.49％，硫：0.022％，钛：0.042％，其余为铁。所述回炉料按质量比由以下组分组成：碳：3.5％，硅：2.65％，磷：0.046％，锰：0.32％，硫：0.011％，其余为铁。所述增碳剂为高温石墨化后的低硫增碳剂，含碳量为95％以上。所述球化剂为稀土镁硅铁合金，所述球化剂的粒度大小为10-30mm，所述球化剂按质量比由以下组分组成：镁：6％-6.5％；硅：41-44％；其余为铁。所述硅铁块为75#硅铁块，所述硅铁块粒度大小为15-35mm，所述硅铁块按质量比由以下组分组成：硅：65％-75％，其余为铁。所述孕育剂为钡硅铁，所述孕育剂的粒度大小为3-8mm，所述孕育剂按质量比由以下组分组成：硅：70％-75％，钙：0.8％-2.2％，铝：1％-2％，钡：4％-6％，其余为铁。
原理：制备过程中增碳剂在铁液中形成碳素显微团粒，对石墨的形成具有良好的孕育作用，特别是加大使用增碳剂，孕育作用更为明显，利用增碳剂的弥散熔解形成的碳素显微团粒，其可以作为凝固过程中的孕育石墨晶核，这种孕育石墨晶核性质稳定，有着绝对的长效孕育性质和促进球化的效应，可以防止大断面心部液心内的球化与孕育衰退，同时由于孕育石墨晶核的增加，有限的碳分配到增量的孕育石墨晶核上，其长大的平均直径减小。直径小的石墨浮力也小，不容易发生上浮运动，可以有效地降低石墨汇聚合并的机率，防止石墨的畸变与漂浮。这使得大断面心部之内获得更多数量的石墨，石墨球化率高，石墨的圆整度高，石墨细小。铸铁整体球化率低，球墨粗大，石墨畸形的情况得到了预防，从而大大提高了型材的质量。
实施例4：
一种大断面高强度高韧性球墨铸铁型材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)炉前准备，将水冷石墨结晶器与连铸拉拔的保温炉组合安装完毕后，使用天然气烘烤连铸拉拔的保温炉，烘烤时间为3小时，生产前连铸拉拔的保温炉内的温度为550℃；
(2)配料，将生铁、废钢、回炉料、增碳剂、硅铁块以及锰铁按下列目标值计算称取以上金属材料：碳：3.65％，硅：1.3％，锰：0.42％，其中生铁的选用量为配料总质量的55％,废钢的选用量为配料总质量的32％；
(3)熔炼，采用中频感应电炉熔炼，将称量好的生铁、废钢、回炉料、增碳剂、硅铁块以及锰铁投入中频感应电炉熔炼，增碳剂加入量为铁水质量的0.8％，铁水升高到1500℃，过热完成后，转入连续往铁水包内出铁水的保温炉，与连续往铁水包内出铁水的保温炉内储存的铁液混合，同时温度降至合适出炉的温度1450℃；
(4)铁水球化和孕育，称取计算量的球化剂、硅铁块以及孕育剂用铁水包内冲入法进行球化和孕育，球化剂加入量为铁水质量的1.7％，硅铁块加入量为铁水质量的0.5％，所述硅铁块分为两部分添加，一部分在熔炼阶段添加，添加量为使硅含量达到步骤(2)中要求的硅量，另一部分在球化处理时覆盖在球化剂上，孕育剂加入量为铁水质量的0.5％；
(5)检测，孕育处理后的铁水取样化验，并根据化验结果补充相关配料使铁水中各元素的质量百分比为：碳：3.55％，硅：2.65％，锰：0.40％，镁：0.04％，磷：0.006％，硫：0.015％，其余为铁；
(6)水平连铸拉拔：扒完渣后对铁水进行温度测试，铁水温度控制在1380℃之间，然后将铁水倾倒入连铸拉拔的保温炉，倾倒完成后控制连铸拉拔的保温炉内铁液温度在1350℃；根据需要补给铁水；铁水注入连铸拉拔的保温炉内之后停留3分钟，然后启动水平连铸拉拔的拉拔设备，所述拉拔设备以步长50mm/步并以拉-停-拉的方式进行拉拔，在拉拔过程中控制所述水冷石墨结晶器中的循环水的出水温度不高于50℃。
所述拉拔设备包括牵引机组和主控操作盘，拉拔时待所述牵引机组启动稳定，红热的型材上辊之后，根据拉出的步长显示的颜色，判定是否需要提速，然后确定所述主控操作盘上拉拔与停留的正常生产的参数。所述牵引机组包括牵引头，生产前严格按照生产型材的尺寸制作牵引头。同时选择大小合适的水冷石墨结晶器。在给连铸拉拔的保温炉补给铁水时，每次补给铁水的时间间隔控制在10分钟。
此类型材截面断面较大，液心在拉拔出口之外很远的距离仍会存在。生产时切忌拉拔速度偏快，液面过低等，会影响断面组织的质量，同时注意水冷石墨结晶器内的循环水的水量、水压、水温的控制，以出口端型材的颜色反差小，相对均匀为标准，禁止拉拔速度过快，这样容易使型材形成的结晶壳层薄且大面积的液芯形成，型材在水冷石墨结晶器外凝固时容易膨胀失圆。
所述生铁采用生铁q10，所述生铁q10按质量比由以下组分组成：碳：4.4％，硅：0.095％，磷：0.036％，锰：0.086％，硫：0.018％，钛：0.052％，其余为铁。所述废钢按质量比由以下组分组成：碳：0.41％，硅：0.16％，磷：0.036％，锰：0.49％，硫：0.022％，钛：0.042％，其余为铁。所述回炉料按质量比由以下组分组成：碳：3.5％，硅：2.65％，磷：0.046％，锰：0.32％，硫：0.011％，其余为铁。所述增碳剂为高温石墨化后的低硫增碳剂，含碳量为95％以上。所述球化剂为稀土镁硅铁合金，所述球化剂的粒度大小为10-30mm，所述球化剂按质量比由以下组分组成：镁：6％-6.5％；硅：41-44％；其余为铁。所述硅铁块为75#硅铁块，所述硅铁块粒度大小为15-35mm，所述硅铁块按质量比由以下组分组成：硅：65％-75％，其余为铁。所述孕育剂为钡硅铁，所述孕育剂的粒度大小为3-8mm，所述孕育剂按质量比由以下组分组成：硅：70％-75％，钙：0.8％-2.2％，铝：1％-2％，钡：4％-6％，其余为铁。
原理：制备过程中增碳剂在铁液中形成碳素显微团粒，对石墨的形成具有良好的孕育作用，特别是加大使用增碳剂，孕育作用更为明显，利用增碳剂的弥散熔解形成的碳素显微团粒，其可以作为凝固过程中的孕育石墨晶核，这种孕育石墨晶核性质稳定，有着绝对的长效孕育性质和促进球化的效应，可以防止大断面心部液心内的球化与孕育衰退，同时由于孕育石墨晶核的增加，有限的碳分配到增量的孕育石墨晶核上，其长大的平均直径减小。直径小的石墨浮力也小，不容易发生上浮运动，可以有效地降低石墨汇聚合并的机率，防止石墨的畸变与漂浮。这使得大断面心部之内获得更多数量的石墨，石墨球化率高，石墨的圆整度高，石墨细小。铸铁整体球化率低，球墨粗大，石墨畸形的情况得到了预防，从而大大提高了型材的质量。
实施例5：
一种大断面高强度高韧性球墨铸铁型材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)炉前准备，将水冷石墨结晶器与连铸拉拔的保温炉组合安装完毕后，使用天然气烘烤连铸拉拔的保温炉，烘烤时间为5小时，生产前连铸拉拔的保温炉内的温度为500℃；
(2)配料，将生铁、废钢、回炉料、增碳剂、硅铁块以及锰铁按下列目标值计算称取以上金属材料：碳：3.6％，硅：1.35％，锰：0.32％，其中生铁的选用量为配料总质量的52％,废钢的选用量为配料总质量的33％；
(3)熔炼，采用中频感应电炉熔炼，将称量好的生铁、废钢、回炉料、增碳剂、硅铁块以及锰铁投入中频感应电炉熔炼，增碳剂加入量为铁水质量的0.82％，铁水升高到1520℃，过热完成后，转入连续往铁水包内出铁水的保温炉，与连续往铁水包内出铁水的保温炉内储存的铁液混合，同时温度降至合适出炉的温度1430℃；
(4)铁水球化和孕育，称取计算量的球化剂、硅铁块以及孕育剂用铁水包内冲入法进行球化和孕育，球化剂加入量为铁水质量的1.8％，硅铁块加入量为铁水质量的0.4％，所述硅铁块分为两部分添加，一部分在熔炼阶段添加，添加量为使硅含量达到步骤(2)中要求的硅量，另一部分在球化处理时覆盖在球化剂上，孕育剂加入量为铁水质量的0.6％；
(5)检测，孕育处理后的铁水取样化验，并根据化验结果补充相关配料使铁水中各元素的质量百分比为：碳：3.5％，硅：2.70％，锰：0.3％，镁：0.05％，磷：0.025％，硫：0.01％，其余为铁；
(6)水平连铸拉拔：扒完渣后对铁水进行温度测试，铁水温度控制在1375℃之间，然后将铁水倾倒入连铸拉拔的保温炉，倾倒完成后控制连铸拉拔的保温炉内铁液温度在1340℃；根据需要补给铁水；铁水注入连铸拉拔的保温炉内之后停留3分钟，然后启动水平连铸拉拔的拉拔设备，所述拉拔设备以步长35mm/步并以拉-停-拉的方式进行拉拔，在拉拔过程中控制所述水冷石墨结晶器中的循环水的出水温度不高于50℃。
所述拉拔设备包括牵引机组和主控操作盘，拉拔时待所述牵引机组启动稳定，红热的型材上辊之后，根据拉出的步长显示的颜色，判定是否需要提速，然后确定所述主控操作盘上拉拔与停留的正常生产的参数。所述牵引机组包括牵引头，生产前严格按照生产型材的尺寸制作牵引头。同时选择大小合适的水冷石墨结晶器。在给连铸拉拔的保温炉补给铁水时，每次补给铁水的时间间隔控制在9分钟。
此类型材截面断面较大，液心在拉拔出口之外很远的距离仍会存在。生产时切忌拉拔速度偏快，液面过低等，会影响断面组织的质量，同时注意水冷石墨结晶器内的循环水的水量、水压、水温的控制，以出口端型材的颜色反差小，相对均匀为标准，禁止拉拔速度过快，这样容易使型材形成的结晶壳层薄且大面积的液芯形成，型材在水冷石墨结晶器外凝固时容易膨胀失圆。
所述生铁采用生铁q10，所述生铁q10按质量比由以下组分组成：碳：4.4％，硅：0.095％，磷：0.036％，锰：0.086％，硫：0.018％，钛：0.052％，其余为铁。所述废钢按质量比由以下组分组成：碳：0.41％，硅：0.16％，磷：0.036％，锰：0.49％，硫：0.022％，钛：0.042％，其余为铁。所述回炉料按质量比由以下组分组成：碳：3.5％，硅：2.65％，磷：0.046％，锰：0.32％，硫：0.011％，其余为铁。所述增碳剂为高温石墨化后的低硫增碳剂，含碳量为95％以上。所述球化剂为稀土镁硅铁合金，所述球化剂的粒度大小为10-30mm，所述球化剂按质量比由以下组分组成：镁：6％-6.5％；硅：41-44％；其余为铁。所述硅铁块为75#硅铁块，所述硅铁块粒度大小为15-35mm，所述硅铁块按质量比由以下组分组成：硅：65％-75％，其余为铁。所述孕育剂为钡硅铁，所述孕育剂的粒度大小为3-8mm，所述孕育剂按质量比由以下组分组成：硅：70％-75％，钙：0.8％-2.2％，铝：1％-2％，钡：4％-6％，其余为铁。
原理：制备过程中增碳剂在铁液中形成碳素显微团粒，对石墨的形成具有良好的孕育作用，特别是加大使用增碳剂，孕育作用更为明显，利用增碳剂的弥散熔解形成的碳素显微团粒，其可以作为凝固过程中的孕育石墨晶核，这种孕育石墨晶核性质稳定，有着绝对的长效孕育性质和促进球化的效应，可以防止大断面心部液心内的球化与孕育衰退，同时由于孕育石墨晶核的增加，有限的碳分配到增量的孕育石墨晶核上，其长大的平均直径减小。直径小的石墨浮力也小，不容易发生上浮运动，可以有效地降低石墨汇聚合并的机率，防止石墨的畸变与漂浮。这使得大断面心部之内获得更多数量的石墨，石墨球化率高，石墨的圆整度高，石墨细小。铸铁整体球化率低，球墨粗大，石墨畸形的情况得到了预防，从而大大提高了型材的质量。
实施例6
一种大断面高强度高韧性球墨铸铁型材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)炉前准备，将水冷石墨结晶器与连铸拉拔的保温炉组合安装完毕后，使用天然气烘烤连铸拉拔的保温炉，烘烤时间为4小时，生产前连铸拉拔的保温炉内的温度为550℃；
(2)配料，将生铁、废钢、回炉料、增碳剂、硅铁块以及锰铁按下列目标值计算称取以上金属材料：碳：3.62％，硅：1.38％，锰：0.40％，其中生铁的选用量为配料总质量的52％,废钢的选用量为配料总质量的32％；
(3)熔炼，采用中频感应电炉熔炼，将称量好的生铁、废钢、回炉料、增碳剂、硅铁块以及锰铁投入中频感应电炉熔炼，所述增碳剂加入量为铁水质量的0.82％，铁水升高到1530℃，过热完成后，转入连续往铁水包内出铁水的保温炉，与连续往铁水包内出铁水的保温炉内储存的铁液混合，同时温度降至合适出炉的温度1440℃；
(4)铁水球化和孕育，称取计算量的球化剂、硅铁块以及孕育剂用铁水包内冲入法进行球化和孕育，球化剂加入量为铁水质量的1.9％，硅铁块加入量为铁水质量的0.6％，所述硅铁块分为两部分添加，一部分在熔炼阶段添加，添加量为使硅含量达到步骤(2)中要求的硅量，另一部分在球化处理时覆盖在球化剂上，孕育剂加入量为铁水质量的0.5％；
(5)检测，孕育处理后的铁水取样化验，并根据化验结果补充相关配料使铁水中各元素的质量百分比为：碳：3.48％，硅：2.65％，锰：0.37％，镁：0.048％，磷：0.035％，硫：0.01％，其余为铁；
(6)水平连铸拉拔：扒完渣后对铁水进行温度测试，铁水温度控制在1390℃之间，然后将铁水倾倒入连铸拉拔的保温炉，倾倒完成后控制连铸拉拔的保温炉内铁液温度在1345℃；根据需要补给铁水；铁水注入连铸拉拔的保温炉内之后停留3分钟，然后启动水平连铸拉拔的拉拔设备，所述拉拔设备以步长45mm/步并以拉-停-拉的方式进行拉拔，在拉拔过程中控制所述水冷石墨结晶器中的循环水的出水温度不高于50℃。
所述拉拔设备包括牵引机组和主控操作盘，拉拔时待所述牵引机组启动稳定，红热的型材上辊之后，根据拉出的步长显示的颜色，判定是否需要提速，然后确定所述主控操作盘上拉拔与停留的正常生产的参数。所述牵引机组包括牵引头，生产前严格按照生产型材的尺寸制作牵引头。同时选择大小合适的水冷石墨结晶器。在给连铸拉拔的保温炉补给铁水时，每次补给铁水的时间间隔控制在10分钟。
此类型材截面断面较大，液心在拉拔出口之外很远的距离仍会存在。生产时切忌拉拔速度偏快，液面过低等，会影响断面组织的质量，同时注意水冷石墨结晶器内的循环水的水量、水压、水温的控制，以出口端型材的颜色反差小，相对均匀为标准，禁止拉拔速度过快，这样容易使型材形成的结晶壳层薄且大面积的液芯形成，型材在水冷石墨结晶器外凝固时容易膨胀失圆。
所述生铁采用生铁q10，所述生铁q10按质量比由以下组分组成：碳：4.4％，硅：0.095％，磷：0.036％，锰：0.086％，硫：0.018％，钛：0.052％，其余为铁。所述废钢按质量比由以下组分组成：碳：0.41％，硅：0.16％，磷：0.036％，锰：0.49％，硫：0.022％，钛：0.042％，其余为铁。所述回炉料按质量比由以下组分组成：碳：3.5％，硅：2.65％，磷：0.046％，锰：0.32％，硫：0.011％，其余为铁。所述增碳剂为高温石墨化后的低硫增碳剂，含碳量为95％以上。所述球化剂为稀土镁硅铁合金，所述球化剂的粒度大小为10-30mm，所述球化剂按质量比由以下组分组成：镁：6％-6.5％；硅：41-44％；其余为铁。所述硅铁块为75#硅铁块，所述硅铁块粒度大小为15-35mm，所述硅铁块按质量比由以下组分组成：硅：65％-75％，其余为铁。所述孕育剂为钡硅铁，所述孕育剂的粒度大小为3-8mm，所述孕育剂按质量比由以下组分组成：硅：70％-75％，钙：0.8％-2.2％，铝：1％-2％，钡：4％-6％，其余为铁。
原理：制备过程中增碳剂在铁液中形成碳素显微团粒，对石墨的形成具有良好的孕育作用，特别是加大使用增碳剂，孕育作用更为明显，利用增碳剂的弥散熔解形成的碳素显微团粒，其可以作为凝固过程中的孕育石墨晶核，这种孕育石墨晶核性质稳定，有着绝对的长效孕育性质和促进球化的效应，可以防止大断面心部液心内的球化与孕育衰退，同时由于孕育石墨晶核的增加，有限的碳分配到增量的孕育石墨晶核上，其长大的平均直径减小。直径小的石墨浮力也小，不容易发生上浮运动，可以有效地降低石墨汇聚合并的机率，防止石墨的畸变与漂浮。这使得大断面心部之内获得更多数量的石墨，石墨球化率高，石墨的圆整度高，石墨细小。铸铁整体球化率低，球墨粗大，石墨畸形的情况得到了预防，从而大大提高了型材的质量。
实施例7
本实施例为了能够与实施例3-6形成对比，从而将各原料的选用量的变化带来的效果凸显出来设置了以下对比例。
对比例1：
一种大断面高强度高韧性球墨铸铁型材的制备方法，与实施例3-6的不同之处在，步骤(2)中生铁和废钢的选用量不同，其中生铁的选用量为配料总量的75％，废钢的选用量为配料总质量的15％。从而得到对比方案1-4。
对比例2：
一种大断面高强度高韧性球墨铸铁型材的制备方法，与实施例3-6的不同之处在，步骤(2)中增碳剂的加入量减小，即所述增碳剂的加入量为铁水总质量的0.6％，。从而得到对比方案5-8。
将实施例3-6制备的铁素体球墨铸铁型材和对比例1和2(即对比方案1-8)的大断面高强度高韧性球墨铸铁型材进行性能测试和金相检测，具体检测方法如下：
1、抗拉强度、屈服强度以及延伸率试验
(1)取样，在型材的半径中心处沿型材纵向切取的试样；
(2)试验，试验采用万能材料试验机进行测试，试验方法为一般试验方法。
2、硬度试验
硬度试验实验原理：
布氏硬度测量方法原理是将一定直径的硬质合金球施加试验力压入试样表面经规定的保持时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕的直径。
由压头球直径d和测量所得的试样压痕直径d可算出压痕面积，即：s＝
于是布氏硬度值可由以下式算出：布氏硬度＝常数×试验力/压痕表面积，即：
上式中：d＝(d1+d2)/2；d，d单位为mm；f单位为n。
hbe-3000m布氏硬度计采用布氏硬度测量原理，可进行布氏硬度测量，适用于未经淬火钢、铸铁、有色金属及质地较软的轴承合金等材料。具有测试精度高，测量范围宽，试验力自动加载、自动保持计时、自动卸载等特点。
本硬度计所带读数显微镜为20倍，鼓轮最小刻度值为0.005mm，使用时应合理利用光源。测量较小压痕直径时，也可以应用其它更大放大倍数的读数装置以提高读数准确度。
使用本机时试验力的选择应保证压痕直径在0.24d-0.6d之间；试验力-压头直径平方的比率(0.102f/d2)应根据材料和硬度选择，当试样尺寸允许时，优先选用10mm的球压头。
实验步骤：
(1)测试设备，检查接好的电源线，打开电源开关，电源指示灯亮。试验机进行自检、复位，显示当前的试验力保持时间，该参数自动记忆关机前的状态。
(2)安装压头，选取要用的压头，用酒精清洗其粘附的防锈油，然后用棉花或其它软布擦拭干净，装入主轴孔内，旋转紧定螺钉使其轻压于压头尾柄之扁平处；同时将试样平稳、密合的安放在样品台。顺时针转动手轮，使样品台上升，试样与压头接触，直至手轮与螺母产生相对滑动(打滑)，最后将压头紧定螺钉旋紧。
(3)选择试验力，硬度计能提供5种试验力供选用，共有砝码7个，其中1个1.25kg砝码，1个5kg砝码，5个10kg砝码，通过砝码的组合来实现5种试验力。
(4)试验力保持时间设置，将标准硬度块放置在样品台中央，顺时针平稳转动手轮，使样品台上升，试样与压头接触；直至手轮与螺母产生相对滑动(打滑)，即停止转动手轮。此时按“开始”键，试验开始自动运行，依次自动完成以下过程：试验力加载(加载指示灯亮)；试验力完全加上后开始按设定的保持时间倒计时，保持该试验力(保持指示灯亮)；时间到后立即开始卸载(卸载指示灯亮)，完成卸载后恢复初始状态(电源指示灯亮)。
(5)试验，将被测试样放置在样品台中央，按照上述方法测试出试样的硬度值，所述硬度值包括试样的上边缘的硬度值、试样中心的上1/4处的硬度值、试样的中心硬度值、试样中心的下1/4处的硬度值、试样的下边缘处的硬度值、试样的左边缘处的硬度值、试样中心的左1/4处的硬度值、试样中心的右1/4处的硬度值、型材的右边缘处的硬度值，从而得出试样的硬度波动范围。
3、石墨大小和球化率检测试验
石墨大小和球化率的检测试验按照gb/t9441-2009规定进行检测。
(1)取样，从型材断面截取试验圆片，所述试验圆片分别从型材断面边缘、半径中间以及中部截取；
(2)样片处理，将试验圆片按顺序进行粗研磨、细研磨、抛光处理；
(3)观察并得出结果，根据gb/t9441-2009规定按步骤进行评定。
石墨大小的评定方法：采用图像分析仪进行评定，在抛光态下直接进行阀值分割提取石墨球，选取有代表性视场，计算直径大于最大石墨球半径的石墨球直径的平均值，对照gb/t9441-2009中的评级表评定。
球化率的评定方法：采用图像分析仪进行评定，在抛光态下直接进行阀值分割提取石墨球，计算球化率及评定级别。观察时首先观察整个受检面，选三个球化差的视场进行测量，取平均值，对照gb/t9441-2009中的评级表评定。
通过上述试验，各试验型材的测试结果下表所示：
qt500-7材质性能应达到的要求为，抗拉强度(mpa):≥500，屈服强度(mpa):≥320，伸长率(％):≥7，硬度:170-230hb。
通过上述测试结果可知，本发明的大断面球墨铸铁具有强度高、韧性强，球化率高，石墨直径小的特点，型材的性能优异。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。