一种整体铸造挖斗及其制造方法

一种整体铸造挖斗及其制造方法
【专利摘要】本发明属于工程机械领域，尤其涉及一种整体铸造挖斗及其制造方法。整体铸造挖斗，包括吊耳、顶板、两个侧板以及两侧板连接的底板，吊耳、顶板、两个侧板和底板为一整体结构。一种用于铸造权所述挖斗的铸钢，组成如下：C：0.1%～0.6%；Si：0.2%～0.6%；Mn：0.5%～1.8%；Cr：0.5%～1.6%；Ni：0.2%～0.75%；Mo:0.1%～0.6%；P≤0.035%，S≤0.035%，余量为铁。采用所述的铸钢制造整体挖掘机挖斗的方法：将铸钢组份放入熔炼炉中进行熔炼完成后进行炉前变质处理、制造模型和模板、覆膜、加热、抽真空、放置沙箱、加砂、造型、合箱、浇注、淬火、回火冷却到常温，完成挖斗的铸造。本发明采用真空密封工艺，采用低合金钢材料，一次浇注而成，产品强度高、耐磨、抗腐蚀、抗冲击力强，使用寿命长。
【专利说明】
一种整体铸造挖斗及其制造方法
技术领域
[0001] 本发明属于工程机械领域，尤其是涉及一种整体铸造挖斗及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 挖掘机挖斗一般采用铸铁材料，在使用一段时间后，铸铁材料的磨损比较严重，当 磨损到不能起到保护作用时，则需要进行更换处理，而如果使用硬度更高的高含量合金材 钢料制作挖斗时，这种较高硬度的合金钢材料虽然具有较好的耐磨性能，但是综合力学性 能较差，较高硬度导致其脆性也较大，使用时极容易绷断。另外现有的挖掘机挖斗，几乎都 是采用焊接工艺组合而成，不能进行热处理，不耐磨，焊接处易断裂，使用寿命短。
[0003] 提高钢的耐磨特性通常采用添加稀土元素，对提高性能有一定作用，但存在很难 控制且效果有限的问题，在实际生产中无法达到预期的机械性能指标。
[0004] 钢材的组织结构决定其性能，尤其是强度和韧性。晶粒越细，钢材的强度和韧性就 越高。对钢来说，形成产生强度和韧性的最佳组合的细粒微观结构的传统方法是通过形变 热处理。此外，使用用来脱氧和脱硫的先进的钢包精炼技术通过全面减少钢的氧含量和硫 含量，已经带来进一步的质量改善。但是夹杂物并不总是造成钢中的问题。借助夹杂物能够 作为诸如铁素体和奥氏体的不同类型的转变产物的有效的非均匀成核位点的能力，在凝固 过程中和呈固态时，可以利用夹杂物对微观结构演化的催化作用。
[0005] 水性淬火剂的特点是在整个冷却过程中具备高的冷却速率，在高温冷却阶段可以 促使晶粒细化、晶形规则，有利于提高工件的使用性能，但在低温阶段，过高的冷却速率容 易导致工件开裂、淬火变形、出现软点等问题;此外水性淬火剂普遍存在着防锈性能不足和 清净能力不足等问题，容易产生氧化皮，淬火工件携带量较多，极大的影响加工工艺和生产 效率。

【发明内容】

[0006] 基于此，本发明提供一种整体铸造挖斗及其制造方法，通过对材料和工艺进行研 究和分析，采用耐磨合金材料整体铸造，生产工艺简化，产品性能稳定、一致性强。本发明技 术方案为：
[0007] -种整体铸造挖斗，包括吊耳、顶板、两个侧板以及两个侧板连接的底板，吊耳、顶 板、两个侧板和底板为一整体结构。
[0008] 所述侧板上设有侧齿板，所述吊耳与顶板连接处设有吊耳加强筋。
[0009] 所述侧齿板起保护挖斗两个侧板部位本体不受磨损，因为侧板部位本体磨损后不 容易焊接，但是侧齿板磨损后可以更换。吊耳加强筋的作用是加固吊耳，提高吊耳的承受 力，延长挖斗的试用寿命。
[0010] 所述侧板靠近斗前沿处的区域设有多个耐磨块和耐磨球，所述耐磨块靠近所述侧 板和底板连接处;所述底板靠近两侧板处设有两条纵向筋，所述底板中部设有多条横向筋。
[0011] 设置的耐磨块和耐磨球可以加大摩擦，提高侧板的耐磨性;横向筋和纵向筋结合 设置于底板上，加大摩擦，提高底板的耐磨性，并且底板靠近两侧板连接处设置的纵向筋对 侧板也有保护作用，同时也提高挖斗操作的便利性。
[0012] 所述整体铸造挖斗通过本发明方法真空整体浇注的一体结构包括吊耳、吊耳加强 筋、顶板、两个侧板、底板、耐磨块，耐磨球，纵向筋，横向筋。
[0013] -种用于铸造所述的挖斗的铸钢，所述铸钢的重量百分比组成如下：
[0014] c:0.1% ~0.6%;Si:0.2%~0.6%;Mn:0.5%~1.8% ;Cr:0.5%~1.6%;Ni: 0.2%~0.75% ;M〇:0.1%~0.6% ;P彡0.035%，S彡0.035%，余量为铁。
[0015] 进一步优化地，所述铸钢的重量百分比组成如下：
[0016] c：0.25% ；Si：0.3% ；Mn：1.2% ；Cr：0.8% ；Ni：0.25% ；M〇：0.4% ；P^0.035% 0.035%，余量为铁。
[0017] C:含碳量越高，强度就越高，但塑性、韧性也会随之降低;反之，含碳量越低，塑性、 韧性越高，其强度也会随之降低。为了达到挖斗具有匹配的强度和韧性，本发明铸钢碳重量 百分比为0.1%~0.6%。碳在钢中主要以固溶或生成碳化物的形式存在。碳化物可作为增 强相增加钢的硬度和强度，利用热处理方法，先在较高的温度下使碳化物都熔融在奥氏体 中，然后利用碳化物微细化淬火方式进行热处理，使碳化物颗粒极为细小且均匀分布，可进 一步提尚钢的强初性。
[0018] Si用以防止钢的氧化以及稳固基体保证挖斗强度，抑制先共析铁素体的产生，促 进针状铁素体的形成。但是Si会易生成低熔点的硅酸盐，增加熔渣和熔合物的流动性，引起 喷溅，影响挖斗质量，且当硅含量超过一定值，铁素体的冲击韧性急剧下降。
[0019] Mn是强化元素之一，能溶解于铁素体中，起固溶强化作用，提高合金淬透性，提高 挖斗的耐磨性和强度，Mn又是一种良好的脱氧剂和脱硫剂，可以利用它来进行脱氧和脱硫， 当Mn含量为0.5 %~1.8 %时，可以使挖斗强度明显提高，并能提高Mn在低温下的冲击韧性。
[0020] Cr铬能抑制和减少先共析铁素体的析出，细化铁素体的晶粒，有利于提高针状铁 素体的含量，显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性，提高了钢的脆性转变 温度及回火脆性。钢中加入一定量的铬，能提高硬度和强度，随着铬含量的增加，钢的抗拉 强度和硬度也显著上升，本发明铸钢中Cr的重量百分比为0.5%~1.6%。
[0021] Ni可以强化铁素体提高铸钢的韧性和强度，尤其是低温冲击韧性，提高钢对疲劳 的抗力和减小钢对缺口的敏感性，降低韧脆转变温度，提高屈强比，改善钢的加工性和可焊 性，而且能抗碱和大气的腐蚀。但镍属于稀缺的战略物资，价格比较昂贵。本发明Ni重量百 分比为0.2%~0.75%。
[0022] Mo具有高温强度好、硬度高、密度大、抗腐蚀能力强、热膨胀系数小、良好的导电和 导热等特性。钼非常坚硬。把少量钼加到钢之中，可使钢变硬。
[0023] P和S，降低塑性，过低含量的控制会造成成本增加，且夹杂物并不总是造成钢中的 问题。
[0024] -种利用所述的铸钢整体挖掘机挖斗的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0025] 1)将铸钢组份放入熔炼炉中于1600 -1650 °C进行熔炼，使炉料融化稳定、均匀，达 到浇注要求；
[0026] 2)熔炼完成的钢水进行炉前变质处理:浇注前熔炼炉中加入稀土在1600_1620°C 下对钢水进行变质处理后，放入晶粒细化剂对钢水进一步变质，得到变质处理的钢水；
[0027] 3)制造模型和模板：制造带有抽气室的底板和挖斗一致的上、下模型，模型边缘、 死角、阴角处、深凹槽处等重点部位开设透气孔，将模型固定在底板上，所述透气孔与底板 抽气室直接连通;所述底板抽气室的作用是抽取模型中的空气，使模型处于负压状态;所述 制作模型的材质为铝板或木板；
[0028] 4)覆膜、加热、抽真空:将与挖斗模型大小的EVA塑料薄膜加热至软化得到软化薄 膜，开启抽真空装置，使软化薄膜与所述步骤3)的上、下模型分别紧贴在一起，喷涂铸钢涂 料并烘干，得到覆膜后的上、下模型；
[0029] 5)放置沙箱、加砂、造型:将带有过滤抽气系统的一个砂箱放在所述步骤4)覆膜后 的上模型上，向沙箱内充填无粘结剂和附加物的干燥的石英砂，启动振实台，将沙箱内型石 英砂振实并刮平砂面，再铺上一层塑料薄膜密封，打开抽气阀门，负压4~9Kpa，使砂箱石英 成型后取出模型，形成上箱型腔;将带有过滤抽气系统的另一砂箱放在所述步骤4)覆膜后 的下模型上，重复此步骤操作，形成下箱型腔；
[0030] 6)合箱、浇注:将所述步骤5)上箱型腔、下箱型腔合拢，放置浇冒口，将所述步骤2) 经过变质处理的钢水倒入上箱型腔和下箱型腔合拢后形成的空腔中浇注，浇铸完毕后，在 负压4~9Kpa下继续抽取真空2~2.5h，卸负压吊起砂箱，石英砂溃散得到成型件；
[0031] 7)将所述步骤6)成型件在热处理炉中升温到890~910°C，保温2.5~3h淬火；
[0032] 8)淬火完成后的成型件进行回火，回火完成后成型件自然冷却到常温，得到回火 完成的成型件；
[0033]完成挖斗的铸造。
[0034] 优选地，所述步骤1)熔炼温度为1600-1650 °C ;所述步骤6)钢水浇注温度为1580~ 1660°C ;所述步骤8)回火条件为于540~560°C，保温3~4h。
[0035] 优选地，所述步骤2)稀土加入量为钢水重量的0.2 %~0.4 %，所述稀土元素为镧 或铺或纪或其组合，变质处理后的钢水静置10~15分钟。
[0036]稀土 (Re):由于稀土原子在晶界偏聚与其它元素交互作用，引起晶界的结构、化学 成分、和能量变化，并影响其它元素的扩散和新相的成核长大，导致钢的组织性能变化，同 时具有脱氧、脱硫，提尚横向性能及低温初性。
[0037] Re可以与钢中磷、砷、锡、锑、铋、铅等低熔点有害元素相作用，既可以与这些杂质 形成熔点较高的化合物，也能抑制这些夹杂在晶界上的偏祈，起到净化作用，使钢中杂质减 少。稀土极易生成稀土的氧硫化物和稀土硫化物，形成复合夹杂物或稀土硅酸盐化合物，它 们熔点高且非常稳定，可以控制夹杂物的形貌。稀土能吸收大量的氢，可以抑制钢中氢引起 的脆性和白点。稀土可以提高强度和韧性，降低脆性转变温度提高钢的持久强度，特别是横 向冲击初性，有利于提尚钢的疲劳性能。
[0038]本发明方法在钢水中加入稀土元素后静置，保证稀土和钢水中的元素充分融合并 发挥其细化晶粒、控制杂物的形态的作用。
[0039] 所述步骤2)晶粒细化剂加入量为钢水重量的0.05%~0.2%，且晶粒细化剂在保 护气体的保护下加入钢水中，所述晶粒细化剂为TiN或YNi2Si2或CeS或MnSi或TiaOb或BN或 CrN或TiC或NbC或CeCcnB或其组合，所述晶粒细化剂的粒度为10~500nm，平均粒径为30~ 100nm〇
[0040]所述保护气体为氩或氦，使晶体细化剂非常细地分散在钢水基体中，有效的提高 晶体细化剂的作用，并且使钢水不受到来自空气的污染。
[0041] 晶粒细化剂：TiN粒子与奥氏体具有很好的共格关系，能够强烈的细化奥氏体晶 粒，大幅度的提高金属的韧性。由于在配方中加入了纳米级TIN做变质剂，纳米变质剂是以 分散尺寸极细亦具有巨大面能的纳米材料为主体的特种添加剂，既能增加结晶核心，明显 地细化晶粒和改变基体织结构，又能在组织中形成均匀分布硬质点，阻碍晶体滑移和磨损。 因此，它能同时显著提高钢铁材料的强度、硬度、淬透性和韧性;纳米级TiN的作用主要是： 第一，细晶强化:纳米变质剂加入钢液中，其中的TiN纳米硬质微粒可以直接成为形核心，大 大增加成晶数量和细化晶粒尺寸，改善产品的硬度、韧性、抗粒、耐磨、淬透性等性;第二，弥 散强化:纳米级TiN，晶格为立方型，高熔点、高硬度，表面活性大，晶格匹度高，颗粒分布均 匀(30-50nm)，可以自发地填补晶体和晶格中的缺陷，在组织中形成均匀分布的硬质点，阻 碍晶体滑移和磨损，从而改善产品性能;第三，降低成本，增加效益，在保证和改善产品的使 用性能的同时，可适当地减少或取消部分稀有贵重金属的使用，降低成本，节约资源。
[0042] 添加YNi2Si2或CeS或MnSi或TiaOb或BN或CrN或TiC或NbC或CeCcnB复合添加剂。Y、 Ce、Ti、B、Cr、Nb的原子半径与Fe的原子半径相差较大，错配度超过15 %，因此，在铁中固溶 度较小，且为活性元素，为降低自由能，易于填补共晶Si相与界面处缺陷，降低了Si原子扩 散速率，因此，抑制了共晶Si相长大，从而细化共晶Si相，复合添加对于铸钢内部微观枝晶 组织具有细化和致密化作用，使得宏观晶粒组织得到细化。
[0043] 本发明严格控制晶粒细化剂的粒度分布来进一步控制晶粒细化效果，所述晶粒细 化剂同铸钢组分配比共同组合控制了在成形铸件中的晶粒细化效率，同时又不会妨碍铸造 过程。
[0044] 优选地，所述步骤6)浇注过程中分两批加入浇注孕育剂，所述孕育剂总加入量为 钢水重量的〇 . 05 %~0.07 %，具体为：钢水浇注1/3量时加入浇注孕育剂重量的20 %~ 30%，进行第一次孕育1~2分钟后加第二批1/3量的钢水，再加入剩下的浇注孕育剂进行第 二次孕育2~3分钟，最后加入剩下的钢水，所述浇注孕育剂通过氦气输送方式，流量为0.04 ~0?08Kg/s;
[0045] 所述浇注孕育剂包括按重量份计的以下组分:W:15~25份，Si:10~25份，B 10~ 30份，Ga: 1~5份，Ba 15~18份，所述浇注孕育剂粒径为250~400wii。
[0046] B可净化钢的境界，又与C、N化合物形成元素，有弥散强化作用，可细化组织，提高 耐磨性；
[0047] Ba是碱土金属中活性最大的元素，具有良好的脱氧作用，与氧生成稳定的化合物， 在钢夜表面形成"气套"，在改善铸件壁厚敏感性和提高抗衰退能力方面有显著效果；
[0048] Si起孕育作用，调节合金钢的韧性；
[0049] W起稳定晶体作用；
[0050] Si、Ba能降低孕育剂熔点，由于熔点低瞬时扩散快，孕育效果更好；
[00511 Ca确保了其在加入铁水中时产生的渣最少、Ca、Ba、Si等协同作用，提高力学性能， 使其具有良好的抗拉强度和耐磨性。
[0052]细化的孕育剂结构(250~400M1)能够均匀分散在铁水中，增大其余钢水的接触面 积，提高孕育效率。
[0053]另外，加入的孕育剂还能促进后期铸钢中的P、S的氧化物在凝固过程中和呈固态 时对微观结构演化的催化作用。
[0054]优选地，所述步骤7)淬火采用的淬火液组合物，按重量份数计包括以下组分:聚乙 烯吡咯烷酮30~70份，聚乙烯醇0.2~5份，三乙醇胺0.2~6份，环氧乙烷和环氧丙烷无规共 聚物2~4份，氯化钠0.6~0.7份，氯化钾0.6~1.2份，防锈剂0.5~10份，杀菌剂0.5~5份， 消泡剂0.005~0.3份，抑垢剂0.1-5份，清洗分散剂0.1~5份，水5~60份。
[0055] 进一步优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为200000~500000。所述聚乙烯醇 分子量为200000~400000。所述环氧乙烷和环氧丙烷无规共聚物分子量为200000~ 400000。所述防锈剂选自硼酸、硼酸酯、多元羧酸、羧酸胺或羧酸醇铵盐中的至少一种。所述 杀菌剂选自三嗪、亚甲基双吗啉或二甲基噁唑烷中的至少一种。所述消泡剂选自改性有机 硅、聚醚有机硅、高分子聚硅、纳米硅、聚醚或聚乙二醇中的至少一种。所述抑垢剂为有机磷 酸，所述的有机磷酸为羟基亚乙基磷酸、磷酰基羧酸或氨基甲基磷酸。所述的清洗分散剂为 聚氧乙烯醚。所述的杀菌剂为三嗪类、异噻唑啉酮类中的一种或几种。
[0056]本发明水溶性淬火液以高品质的聚乙烯吡咯烷酮为基础的环保型水基淬火液，复 合有均衡的防锈添加剂、清洗分散剂、抑泡剂等，在高温冷却阶段拥有极大的冷却速率，可 以细化晶粒，提高淬火工件的最终性能，在低温冷却阶段拥有适度的冷却速率，淬火液附着 于灼热的工件，剧烈爆炸成雾状(崩膜），使工件表面的蒸汽膜破坏，大大缩短了淬火工艺的 蒸汽膜阶段，从而使工件的冷却速度均匀;有效地解决了工件冷却过程中的开裂、变形等问 题，提高了工件的加工精度和表面质量;而且优异的防锈性能有效的保护淬火工件，完全满 足工序间防锈要求;突出的表面清净性能，可以有效地避免氧化皮的产生，带出量少、消耗 量小、低毒环保、极大的提高淬火表面加工质量，提高生产效率，节约生产成本。
[0057]优选地，淬火时，成型件在真空或氩气或氦气的状态投入淬火液中，不接触空气， 解决工件受到空气中氧、氢等的污染。
[0058]更进一步优选地，所述淬火液的温度为20~50°C，可采用冷却水冷却或将淬火液 循环冷却的方法进行温度控制，保证淬火的效果。
[0059] 优选地，所述步骤7)中，在升温到890~910°C，保温2.5~3h过程中，热处理炉中酒 精燃烧形成还原气氛，防止成型件形成氧化皮。
[0060] 优选地，所述步骤7)中，在升温到890~910°C，保温2.5~3h过程中，热处理炉中还 可以选择真空或者氩气保护加热。
[0061] 优选地，所述方法还包括所述步骤6)得到的成型件在进行步骤7)操作前还进行加 热预处理，所述预处理方法为置于加热炉中，加热至800~850°C，保温1.5~2.5h，出炉后在 空气中冷却至室温，再对其进行步骤7)的处理，以调整其强度、硬度和韧性，细化晶粒，改善 组织，为最终热处理做好准备，提高挖斗的韧性、耐磨性。
[0062] 优选地，所述步骤8)成型件回火过程中，炉内真空度为0.025~0.05MPa，充入乙醇 和NH3，甲醇占60 %，NH3占40 %，形成的氮碳共渗化合物层深9-10WI1。提高了挖斗表面的耐磨 性和抗疲劳性能，保证挖斗长期使用不龟裂、不剥落，延长挖斗的使用寿命。
[0063]本发明有益效果：
[0064] 1、本发明挖斗的底板、侧板、顶板及斗耳整体铸造成一体，相互连接无焊缝；
[0065] 2、本发明在挖斗底部设有耐磨板筋，侧板设有耐磨块，耐磨半圆球并且一次铸造 成型，提高挖斗的耐磨特性；
[0066] 3、本发明采用真空密封工艺，选取合适的低合金钢材料，提高钢水的充型能力和 收缩特性，一次浇注而成，得到的挖斗无缩孔、无缩松、强度高、耐磨、抗腐蚀、抗冲击力强， 是普通挖斗使用寿命的3倍以上，特别适合恶劣工况条件下使用；
[0067] 4、本发明通过添加晶粒细化剂，提高钢材的综合机械性能，耐磨性是未添加的 30%以上，大幅度提尚使用寿命；
[0068] 5、本发明在添加晶粒细化剂进行变质处理过程中，在保护气的保护下加入钢水 中，能够保证钢水性质的稳定，无热处理着色现象的产生，并且能够强化晶粒细化剂细化晶 粒的作用；
[0069] 6、本发明加了浇注孕育剂，挖斗晶粒比较细小、比较均匀，机械性能和耐磨性大幅 度提高;细化的孕育剂结构能够均匀分散在钢水中，增大其与钢水的接触面积，提高孕育效 率，同时结合浇注完后的负压真空处理，增加了浇注孕育剂与钢水中相互作用的效率，对于 钢水品质的改进作用有了很大的提尚，提尚挖斗的耐磨性能；
[0070] 7、本发明通过对回火前的成型件进行预热处理，以调整其强度、硬度和韧性，细化 晶粒，改善组织，为最终热处理做好准备，提高挖斗的韧性、耐磨性；
[0071] 8、本发明的淬火液组合物充分利用了聚乙烯吡咯烷酮和三乙醇胺、防锈剂、杀菌 剂、消泡剂、消泡剂、抑垢剂和清洗分散剂协同作用，该淬火液组合物在高温区冷却速度快、 低温区冷却速度具有类似淬火油的冷却特性，从而有效降低了工件淬火变形和开裂的风 险，提高了工件表面质量，没有出现变形或开裂的现象，工件表面质量较好，硬度、层深、金 相组织等指标满足要求；同时具有抗泡性好、无毒、无油烟、安全环保、免清洗的优点，此为， 本淬火液还具备良好的逆溶性，在淬火过程中，蒸汽膜阶段和沸腾阶段从淬火液中析出的 功能性物质，能够迅速回溶到淬火液中，使得淬火冷却剂即便长期使用，其有效成分的变化 量也较同类型产品要小得多。
[0072] 9、本发明的提供一种结构简单，使用寿命长，能避免繁杂焊接工序的整体铸造挖 斗；
[0073] 10、本发明采用的工艺，型砂可以反复使用，降低了生产成本。
【附图说明】
[0074]图1本发明挖斗结构示意图；
[0075]图2本发明挖斗结构示意图；
[0076]其中：吊耳1，吊耳加强筋2,侧板3,底板4,耐磨块5,耐磨球6,斗前沿处7,侧齿板8， 纵向筋9,横向筋10。
【具体实施方式】
[0077]下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施 例表述的范围。
[0078] 实施例1
[0079] -种整体铸造挖斗，包括吊耳1、顶板、两个侧板3以及两个侧板3连接的底板4,吊 耳1、顶板、两个侧板3和底板4为一整体结构。
[0080] 所述侧板3上设有侧齿板8,所述吊耳1与顶板连接处设有吊耳加强筋2。
[0081] 所述侧板3靠近斗前沿处7的区域设有多个耐磨块5和耐磨球6,所述耐磨块5靠近 所述侧板3和底板4连接处。
[0082] 所述底板4靠近两侧板3处设有两条纵向筋9,所述底板4中部设有多条横向筋10。 [0083]所述整体铸造挖斗的整体结构包括吊耳1、吊耳加强筋2、顶板、两个侧板3、底板4、 耐磨块5，耐磨球6，纵向筋9和横向筋10。
[0084] 实施例2
[0085] -种用于铸造所述的挖斗的铸钢，所述铸钢的组成如下：
[0086] C:0.1% ~0.6%;Si:0.2%~0.6%;Mn:0.5%~1.8% ;Cr:0.5%~1.6%;Ni: 0.2%~0.75% ;M〇:0.1%~0.6% ;P彡0.035%，S彡0.035%，余量为铁。
[0087] 实施例3
[0088] -种用于铸造所述的挖斗的铸钢，所述铸钢的组成如下：
[0089] C：0.3%；Si：0.3%；Mn：1.8%；Cr：1.6%；Ni：0.55%；Mo：0.3%；P：0.025%,S： 0.015%，余量为铁。
[0090] 实施例4
[0091 ] -种用于铸造所述的挖斗的铸钢，所述铸钢的组成如下：
[0092] C：0.25%；Si：0.4% ；Mn： 1.2% ；Cr：0.8% ；Ni：0.75% ；Mo：0.4% ；P：0.035%,S： 0.035%，余量为铁。
[0093] 实施例5
[0094] -种用于铸造所述的挖斗的铸钢，所述铸钢的组成如下：
[0095] C：0.1%；Si：0.2%；Mn：0.5%；Cr：0.5%；Ni：0.2%；Mo：0.1%；P：0.025%,S： 0.015%，余量为铁。
[0096] 实施例6
[0097] -种用于铸造所述的挖斗的铸钢，所述铸钢的组成如下：
[0098] C：0.6%；Si：0.6%；Mn：1.6%；Cr：0.6%；Ni：0.45%；Mo：0.6%；P：0.025%,S： 0.015%，余量为铁。
[0099] 实施例7
[0100] -种采用所述的铸钢制造整体挖掘机挖斗的方法，其特征在于，所述方法包括以 下步骤：
[0101] 1)将铸钢组份放入熔炼炉中于1600 °C进行熔炼，使炉料融化稳定、均匀，达到浇注 要求；
[0102] 2)熔炼完成的钢水进行炉前变质处理:浇注前熔炼炉中加入稀土在1600°C下对钢 水进行变质处理后，放入晶粒细化剂对钢水进一步变质，得到变质处理的钢水;熔
[0103] 3)制造模型和模板:制造带有抽气室底板和与挖斗一致的上、下模型，模型边缘及 死角、阴角处、深凹槽处等重点部位开设透气孔，将模型固定在底板上，所述透气孔与底板 抽气室直接连通;所述底板抽气室的作用是抽取模型中的空气，使模型处于负压状态；
[0104] 4)覆膜、加热、抽真空:将与挖斗模型大小的EVA塑料薄膜加热至软化得到软化薄 膜，开启抽真空装置，使软化薄膜与所述步骤3)的上、下模型分别紧贴在一起，喷涂铸钢涂 料并烘干，得到覆膜后的上、下模型；
[0105] 5)放置沙箱、加砂、造型:将带有过滤抽气系统的一个砂箱放在所述步骤4)覆膜后 的上模型上，向沙箱内充填无粘结剂和附加物的干燥的石英砂，启动振实台，将沙箱内型石 英砂振实并刮平砂面，再铺上一层塑料薄膜密封，打开抽气阀门，负压4Kpa，使砂箱石英成 型后取出模型，形成上箱型腔;将带有过滤抽气系统的另一个砂箱放在所述步骤4)覆膜后 的下模型上，重复此步骤操作，形成下箱型腔；
[0106] 6)合箱、浇注:将所述步骤5)上箱型腔、下箱型腔合拢，放置浇冒口，将所述步骤2) 经过变质处理的钢水于1580°C下倒入上箱型腔和下箱型腔合拢后形成的空腔中，浇铸完毕 后，在负压4Kpa下继续抽取真空2h，卸负压吊起砂箱，石英砂溃散得到成型件；
[0107] 7)将所述步骤6)成型件在热处理炉中氩气保护，升温到890°C，保温2.5h淬火；
[0108] 8)淬火完成后的成型件于540°C，保温3h下进行回火，回火完成后成型件自然冷却 到常温，完成挖斗的铸造。
[0109] 所述步骤2)稀土加入量为钢水重量的0.2%，所述稀土元素为镧、钇按照质量比为 1:1的组合。
[0110] 所述步骤2)晶粒细化剂加入量为钢水重量的0.05%，且晶粒细化剂在保护气体的 保护下加入钢水中，所述晶粒细化剂为TiN，所述晶粒细化剂的粒度为10~500nm，平均粒径 为80nm。
[0111] 所述保护气体为氩。
[0112] 实施例8
[0113] -种采用所述的铸钢制造整体挖掘机挖斗的方法，其特征在于，所述方法包括以 下步骤：
[0114] 1)将铸钢组份放入熔炼炉中于1650 °C进行熔炼，使炉料融化稳定、均匀，达到浇注 要求；
[0115] 2)熔炼完成的钢水进行炉前变质处理:浇注前熔炼炉中加入稀土在1620°C下对钢 水进行变质处理后，放入晶粒细化剂对钢水进一步变质，得到变质处理的钢水；
[0116] 3)制造模型和模板:制造带有抽气室底板与挖斗一致的上、下模型，模型边缘及死 角、阴角处、深凹槽处等重点部位开设透气孔，将模型固定在底板上，所述透气孔与底板抽 气室直接连通;所述底板抽气室的作用是抽取模型中的空气，使模型处于负压状态；
[0117] 4)覆膜、加热、抽真空:将与挖斗模型大小的EVA塑料薄膜加热至软化得到软化薄 膜，开启抽真空装置，使软化薄膜与所述步骤3)的上、下模型分别紧贴在一起，喷涂铸钢涂 料并烘干，得到覆膜后的模型；
[0118] 5)放置沙箱、加砂、造型:将带有过滤抽气系统的一个砂箱放在所述步骤4)覆膜后 的上模型上，向沙箱内充填无粘结剂和附加物的干燥的石英砂，启动振实台，将沙箱内型石 英砂振实并刮平砂面，再铺上一层塑料薄膜密封，打开抽气阀门，负压4Kpa，使砂箱石英成 型后取出模型，形成上箱型腔;将带有过滤抽气系统的另一个砂箱放在所述步骤4)覆膜后 的下模型上，重复此步骤操作，形成下箱型腔；
[0119] 6)合箱、浇注:将所述步骤5)上箱型腔、下箱型腔合拢，放置浇冒口，将所述步骤2) 经过变质处理的钢水于1620 °C下倒入上箱型腔和下箱型腔合拢后形成的空腔中浇注，浇铸 完毕后，在负压9Kpa下继续抽取真空2.5h，卸负压吊起砂箱，石英砂溃散得到成型件；
[0120] 7)将所述步骤6)成型件在热处理炉中酒精燃烧形成还原气氛，升温到910°C，保温 3h淬火；
[0121] 8)淬火完成后的成型件于560°C，保温4h下进行回火，回火完成后成型件自然冷却 到常温，完成挖斗的铸造。
[0122] 所述步骤2)稀土加入量为钢水重量的0.4%，所述稀土元素为镧、钇按照质量比为 1:2的组合。
[0123] 所述步骤2)晶粒细化剂加入量为钢水重量的0.2 %，且晶粒细化剂在保护气体的 保护下加入钢水中，所述晶粒细化剂为YNi2Si2、CeS和MnSi按照质量比为1:2:3的组合，所述 晶粒细化剂的粒度为10~200nm，平均粒径为50nm。
[0124] 所述保护气体为氩。
[0125] 优选地，所述步骤8)成型件回火过程中，炉内真空度为0.025MPa，充入乙醇和NH3， 甲醇占 60%，NH3占 40%，形成的氮碳共渗化合物层深9-lOwii。
[0126] 所述步骤6)浇注过程中分两批加入浇注孕育剂，所述孕育剂总加入量为钢水重量 的〇.〇5%，具体为:钢水浇注1/3量时加入浇注孕育剂重量的20%，进行第一次孕育2分钟后 加第二批1/3量的钢水，再加入剩下的浇注孕育剂进行第二次孕育3分钟，最后加入剩下的 钢水，所述浇注孕育剂通过氦气输送方式，流量为〇 〇. 〇8Kg/s;
[0127] 所述浇注孕育剂包括按重量份计的以下组分:W: 15份，Si : 10份，B: 10份，Ti : 15份， Ba: 15份，所述浇注孕育剂粒度为120目。
[0128] 实施例9
[0129] -种采用所述的铸钢制造整体挖掘机挖斗的方法，其特征在于，所述方法包括以 下步骤：
[0130] 1)将铸钢组份放入熔炼炉中于1630 °C进行熔炼，使炉料融化稳定、均匀，达到浇注 要求；
[0131] 2)熔炼完成的钢水进行炉前变质处理:浇注前熔炼炉中加入稀土在1610°C下对钢 水进行变质处理后，放入晶粒细化剂对钢水进一步变质，得到变质处理的钢水；
[0132] 3)制造模型和模板:制造带有抽气室的底板和挖斗一致的上、下模型。模型边缘、 死角、阴角处、深凹槽处等重点部位开设透气孔，将模型固定在底板上，所述透气孔与底板 抽气室直接连通;所述底板抽气室的作用是抽取模型中的空气，使模型处于负压状态；
[0133] 4)覆膜、加热、抽真空:将与挖斗模型大小的EVA塑料薄膜加热至软化得到软化薄 膜，开启抽真空装置，使软化薄膜与所述步骤3)的上、下模型分别紧贴在一起，喷涂铸钢涂 料并烘干，得到覆膜后的模型；
[0134] 5)放置沙箱、加砂、造型:将带有过滤抽气系统的一个砂箱放在所述步骤4)覆膜后 的上模型上，向沙箱内充填无粘结剂和附加物的干燥的石英砂，启动振实台，将沙箱内型石 英砂振实并刮平砂面，再铺上一层塑料薄膜密封，打开抽气阀门，负压4Kpa，使砂箱石英成 型后取出模型，形成上箱型腔;将带有过滤抽气系统的另一个砂箱放在所述步骤4)覆膜后 的下模型上，重复此步骤操作，形成下箱型腔；
[0135] 6)合箱、浇注:将所述步骤5)上箱型腔、下箱型腔合拢，放置浇冒口，将所述步骤2) 经过变质处理的钢水于1590 °C下倒入上箱型腔和下箱型腔合拢后形成的空腔中浇注，浇铸 完毕后，在负压7Kpa下继续抽取真空2.4h，卸负压吊起砂箱，石英砂溃散得到成型件；
[0136] 7)将所述步骤6)成型件在热处理炉中真空保护，升温到900°C，保温2.8h淬火；
[0137] 8)淬火完成后的成型件于550°C，保温3.5h下进行回火，回火完成后成型件自然冷 却到常温，完成挖斗的铸造。
[0138] 所述步骤2)稀土加入量为钢水重量的0.3%，所述稀土元素为镧、铈按照质量比为 1:2的组合。
[0139] 所述步骤2)晶粒细化剂加入量为钢水重量的0.15%，且晶粒细化剂在保护气体的 保护下加入钢水中，所述晶粒细化剂为1^、￥附说 2心311^、0财安照质量比为1:2:3:1其 组合，所述晶粒细化剂的粒度为10~1 〇〇nm，平均粒径为50nm 〇
[0140] 所述保护气体为氦。
[0141] 所述步骤8)成型件回火过程中，炉内真空度为0.05MPa，充入乙醇和NH3，甲醇占 60%，NH 3占40%，形成的氮碳共渗化合物层深9-10_。
[0142] 所述步骤6)浇注过程中分两批加入浇注孕育剂，所述孕育剂总加入量为钢水重量 的〇.〇7%，具体为:钢水浇注1/3量时加入浇注孕育剂重量的20%，进行第一次孕育1分钟后 加第二批1/3量的钢水，再加入剩下的浇注孕育剂进行第二次孕育2分钟，最后加入剩下的 钢水，所述浇注孕育剂通过氦气输送方式，流量为〇. 〇4Kg/s;
[0143] 所述浇注孕育剂包括按重量份计的以下组分:W: 25份，Si : 25份，B: 30份，Ga: 20份， Ba:18份，所述浇注孕育剂粒径为250~350wii。
[0144] 实施例10
[0145] -种采用所述的铸钢制造整体挖掘机挖斗的方法，其特征在于，所述方法包括以 下步骤：
[0146] 1)将铸钢组份放入熔炼炉中于1640 °C进行熔炼，使炉料融化稳定、均匀，达到浇注 要求；
[0147] 2)熔炼完成的钢水进行炉前变质处理:浇注前熔炼炉中加入稀土在1610°C下对钢 水进行变质处理后，放入晶粒细化剂对钢水进一步变质，得到变质处理的钢水；
[0148] 3)制造模型和模板：制造带有抽气室的底板和挖斗一致的上、下模型。模型边缘、 死角、阴角处、深凹槽处等重点部位开设透气孔，将模型固定在底板上，所述透气孔与底板 抽气室直接连通;所述底板抽气室的作用是抽取模型中的空气，使模型处于负压状态；
[0149] 4)覆膜、加热、抽真空:将与挖斗模型大小的EVA塑料薄膜加热至软化得到软化薄 膜，开启抽真空装置，使软化薄膜与所述步骤3)的上、下模型分别紧贴在一起，喷涂铸钢涂 料并烘干，得到覆膜后的模型；
[0150] 5)放置沙箱、加砂、造型:将带有过滤抽气系统的一个砂箱放在所述步骤4)覆膜后 的上模型上，向沙箱内充填无粘结剂和附加物的干燥的石英砂，启动振实台，将沙箱内型石 英砂振实并刮平砂面，再铺上一层塑料薄膜密封，打开抽气阀门，负压4Kpa，使砂箱石英成 型后取出模型，形成上箱型腔;将带有过滤抽气系统的另一个砂箱放在所述步骤4)覆膜后 的下模型上，重复此步骤操作，形成下箱型腔
[0151] 6)合箱、浇注:将所述步骤5)上箱型腔、下箱型腔合拢，放置浇冒口，将所述步骤2) 经过变质处理的钢水于1660 °C下倒入上箱型腔和下箱型腔合拢后形成的空腔中浇注，浇铸 完毕后，在负压6Kpa下继续抽取真空2.3h，卸负压吊起砂箱，石英砂溃散得到成型件；
[0152] 7)将所述步骤6)成型件在热处理炉中升温到900°C，保温2.8h淬火；
[0153] 淬火时，成型件在真空或氩气或氦气的状态投入淬火液中，不接触空气，解决工件 受到空气中氧、氢等的污染；
[0154] 8)淬火完成后的成型件于550°C，保温3.5h下进行回火，回火完成后成型件自然冷 却到常温，完成挖斗的铸造。
[0155] 所述步骤2)稀土加入量为钢水重量的0.35%，所述稀土元素为镧、铈、钇按照质量 比为1:1:3的组合。
[0156] 所述步骤2)晶粒细化剂加入量为钢水重量的0.15%，且晶粒细化剂在保护气体的 保护下加入钢水中，所述晶粒细化剂为YNi 2Si2、TiaOb、CrN、TiC和NbC按照质量比为1:1:2: 1:1的组合，所述晶粒细化剂的粒度为10~400nm，平均粒径为90nm〇
[0157] 所述保护气体为氦。
[0158] 所述步骤8)成型件回火过程中，炉内真空度为0.03MPa，充入乙醇和NH3,甲醇占 60%，NH 3占40%，形成的氮碳共渗化合物层深9-10_。
[0159] 所述步骤6)浇注过程中分两批加入浇注孕育剂，所述孕育剂总加入量为钢水重量 的0.06 %，所述分两批加入，具体为:钢水浇注1/3量时加入浇注孕育剂重量的25 %，进行第 一次孕育1~2分钟后加第二批1/3量的钢水，再加入剩下的浇注孕育剂进行第二次孕育2.5 分钟，最后加入剩下的钢水，所述浇注孕育剂通过氦气输送方式，流量为0. 〇5Kg/s;
[0160] 所述浇注孕育剂包括按重量份计的以下组分:W: 22份，Si : 23份，B: 25份，Ga: 18份， Ba: 17份，所述浇注孕育剂粒径为250~300wii。
[0161] 实施例11
[0162] 本发明方法所用的晶粒细化剂，所述晶粒细化剂加入量为钢水重量的0.1%，且在 晶粒细化剂在保护气体的保护下加入钢水中，所述晶粒细化剂为TiN、CeS、MnSi、Tia0b、BN、 CrN、TiC、NbC、CeC〇4B按照质量比为1:1:1:4: 2: 3:1:2:1组合，所述晶粒细化剂的粒度为10 ~200nm，平均粒径为60nm。
[0163] 实施例12
[0164] 本发明方法所用的晶粒细化剂，所述晶粒细化剂加入量为钢水重量的0.19%，且 在晶粒细化剂在保护气体的保护下加入钢水中，所述晶粒细化剂为TiN、CeS、MnSi、TiaOb、 BN、TiC、NbC按照质量比为1: 2: 3:2:1:3:4其组合，所述晶粒细化剂的粒度为10~400nm，平 均粒径为90nm。
[0165] 实施例13
[0166] 本发明方法中所用的晶粒细化剂，所述晶粒细化剂加入量为钢水重量的0.18%， 且在晶粒细化剂在保护气体的保护下加入钢水中，所述晶粒细化剂为TiN、YNi 2Si2、CeS、 MnSi、Tia0b按照质量比为1: 2:1: 2:3其组合，所述晶粒细化剂的粒度为10~180nm，平均粒 径为95nm。
[0167] 实施例14
[0168] 本发明方法所用的晶粒细化剂，所述晶粒细化剂加入量为钢水重量的0.15%，且 在晶粒细化剂在保护气体的保护下加入钢水中，所述晶粒细化剂为TiN、CeS、MnSi、CrN、 CeCcnB按照质量比为1:2:1:2:1其组合，所述晶粒细化剂的粒度为10~300nm，平均粒径为 90nm〇
[0169] 实施例14
[0170] 本发明方法所用的晶粒细化剂，所述晶粒细化剂加入量为钢水重量的0.05~ 0.2 %，且在晶粒细化剂在保护气体的保护下加入钢水中，所述晶粒细化剂为T i N、C e S、 MnSi、Tia0b、BN、CeC〇4B按照质量比为1:1:1: 2:1:1的组合，所述晶粒细化剂的粒度为30~ 200nm，平均粒径为80nm。
[0171] 实施例15
[0172] 本发明方法淬火采用的淬火液组合物，按重量份数计包括以下组分:聚乙烯吡咯 烷酮30~70份，聚乙烯醇0.2~5份，三乙醇胺0.2~6份，环氧乙烷和环氧丙烷无规共聚物2 ~4份，氯化钠0.6~0.7份，氯化钾0.6~1.2份，防锈剂0.5~10份，杀菌剂0.5~5份，消泡剂 0 ? 005~0 ? 3份，抑垢剂0 ? 1-5份，清洗分散剂0 ? 1~5份，水5~60份。
[0173] 实施例17
[0174] 本发明方法淬火采用的淬火液组合物，按重量份数计包括以下组分:聚乙烯吡咯 烷酮30份，聚乙烯醇4.5份，三乙醇胺5.5份，环氧乙烷和环氧丙烷无规共聚物3.5份，氯化钠 〇. 6份，氯化钾0.7份，防锈剂0.5份，杀菌剂0.5份，消泡剂0.005份，抑垢剂0.1份，清洗分散 剂0.1份，水5份。
[0175] 所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为200000~500000。所述聚乙烯醇分子量为200000 ~400000;所述环氧乙烷和环氧丙烷无规共聚物分子量为200000~400000。所述防锈剂为 硼酸0.3份、硼酸酯0.2份。所述杀菌剂为三嗪0.3份、亚甲基双吗啉0.2份。所述消泡剂为改 性有机硅0.003份、聚醚有机硅0.002份。所述抑垢剂为羟基亚乙基磷酸。所述的清洗分散剂 为聚氧乙烯醚。所述的杀菌剂为三嗪类。
[0176] 实施例18
[0177] 本发明方法淬火采用的淬火液组合物，按重量份数计包括以下组分:聚乙烯吡咯 烷酮70份，聚乙烯醇5份，三乙醇胺6份，环氧乙烷和环氧丙烷无规共聚物4份，氯化钠0.7份， 氯化钾1.2份，防锈剂10份，杀菌剂5份，消泡剂0.3份，抑垢剂5份，清洗分散剂5份，水60份。
[0178] 所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为300000~400000。所述聚乙烯醇分子量为200000 ~400000;所述环氧乙烷和环氧丙烷无规共聚物分子量为200000~400000。所述防锈剂选 自羧酸胺。所述杀菌剂为亚甲基双吗啉3份、二甲基噁唑烷2份。所述消泡剂为改性有机硅 0.4份、聚醚有机硅0.1份。所述抑垢剂为有机磷酸，所述的有机磷酸为磷酰基羧酸。所述的 清洗分散剂为聚氧乙烯醚。所述的杀菌剂为异噻唑啉酮类。
[0179] 实施例19
[0180]本发明方法淬火采用的淬火液组合物，按重量份数计包括以下组分：聚乙烯吡咯 烷酮40份，聚乙烯醇4份，三乙醇胺5份，环氧乙烷和环氧丙烷无规共聚物3份，氯化钠0.65 份，氯化钾1.1份，防锈剂6份，杀菌剂3份，消泡剂0.02份，抑垢剂3份，清洗分散剂3份，水35 份。
[0181] 所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为350000~450000。所述聚乙烯醇分子量为200000 ~400000;所述环氧乙烷和环氧丙烷无规共聚物分子量为200000~400000。所述防锈剂为 硼酸2份、硼酸酯2份、羧酸醇铵盐2份。所述杀菌剂选自亚甲基双吗啉。所述消泡剂选自改性 高分子聚硅0.005份、纳米硅0.005份、聚醚0.01份。所述抑垢剂为磷酰基羧酸。所述的清洗 分散剂为聚氧乙烯醚。所述的杀菌剂为异噻唑啉酮类。
[0182] 实施例20
[0183] 采用实施例7-10方法，所述方法还包括所述步骤6)得到的成型件在进行步骤7)操 作前还进行加热预处理，所述预处理方法为置于加热炉中，加热至800~850°C，保温1.5~ 2.5h，出炉后在空气中冷却至室温，再对其进行步骤7)的处理。
[0184]表1本发明制作的挖斗与其他技术制作的挖斗性能对比
[0186] 由表1可知，采用本发明真空整体铸造技术制作的挖斗可以提高挖斗的屈服强度、 抗拉强度、硬度，且制造所用的型砂可反复利用。
[0187] 上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申 请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范 围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方 案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种整体铸造挖斗，包括吊耳（1)、顶板、两个侧板(3)以及两个侧板(3)连接的底板 (4)，其特征在于：吊耳(1)、顶板、两个侧板(3)和底板(4)为一整体结构。2. 根据权利要求1所述的整体铸造挖斗，其特征在于:所述侧板(3)上设有侧齿板(8)， 所述吊耳(1)与顶板连接处设有吊耳加强筋(2)。3. 根据权利要求1所述的整体铸造挖斗，其特征在于:所述侧板(3)靠近斗前沿处(7)的 区域设有多个耐磨块(5)和耐磨球(6)，所述耐磨块(5)靠近所述侧板(3)和底板(4)连接处； 所述底板(4)靠近两个侧板(3)处设有两条纵向筋（9)，所述底板(4)中部设有多条横向筋 (10)〇4. 一种用于铸造权利要求1所述的挖斗的铸钢，其特征在于，用于铸造所述挖斗的铸钢 的重量百分比组成如下： C:0·1%~0·6%;Si:0·2%~0·6%;Μη:0·5%~1·8%;Cr:0·5%~1·6%;Ni:0·2%~0·75%;Mo: 0 · 1%~0 · 6%; P彡 0 · 035%，S彡 0 · 035%，余量为铁。5. 根据权利要求4所述的挖斗的铸钢，其特征在于，用于铸造所述挖斗的铸钢的重量百 分比组成如下： (：:0.25%;51:0.3%;]?11 :1.2%;0:0.8%;附：0.25% ;]\1〇:0.4%;?彡0.035%，5彡0.035%，余量 为铁。6. -种采用权利要求4或5所述的铸钢制造整体挖掘机挖斗的方法，其特征在于，所述 方法包括以下步骤： 1) 将铸钢组份放入熔炼炉中进行熔炼，使炉料融化稳定、均匀，达到浇注要求； 2) 熔炼完成的钢水进行炉前变质处理:浇注前熔炼炉中加入稀土在1600-1620°C下对 钢水进行变质处理后，放入晶粒细化剂对钢水进一步变质，得到变质处理的钢水； 3) 制造模型和模板：制造带有抽气室的底板和挖斗一致的上、下模型，所述上、下模型 的边缘、死角、阴角处和深凹槽处开设透气孔，将模型固定在底板上，所述透气孔与底板抽 气室直接连通； 4) 覆膜、加热、抽真空:将与挖斗模型大小的EVA塑料薄膜加热至软化得到软化薄膜，开 启抽真空装置，使软化薄膜与所述步骤3)的上、下模型分别紧贴在一起，喷涂铸钢涂料并烘 干，得到覆膜后的上、下模型； 5) 放置沙箱、加砂、造型:将带有过滤抽气系统的一个砂箱放在所述步骤4)覆膜后的上 模型上，向沙箱内充填无粘结剂和附加物的干燥的石英砂，启动振实台，将沙箱内型石英砂 振实并刮平砂面，再铺上一层塑料薄膜密封，打开抽气阀门，负压4~9Kpa，使砂箱石英成型 后取出模型，形成上箱型腔;将带有过滤抽气系统的另一砂箱放在所述步骤4)覆膜后的下 模型上，重复此步骤操作，形成下箱型腔； 6) 合箱、浇注:将所述步骤5)上箱型腔、下箱型腔合拢，放置浇冒口，将所述步骤2)经过 变质处理的钢水倒入上箱型腔和下箱型腔合拢后形成的空腔中浇注，浇铸完毕后，在负压4 ~9Kpa下继续抽取真空2~2.5h，停止抽负压吊起砂箱，石英砂溃散得到成型件； 7) 将所述步骤6)成型件在热处理炉中升温到890~910°C，保温2.5~3h后淬火； 8) 淬火完成后的成型件进行回火，回火完成后成型件自然冷却到常温，得到回火完成 的成型件； 完成挖斗的铸造。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于:所述步骤1)熔炼温度为1600-165(TC ;所述 步骤6)钢水浇注温度为1580~1660°C ;所述步骤8)回火条件为于540~560°C，保温3~4h。8. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于:所述步骤2)稀土加入量为钢水重量的0.2% ~0.4%，所述稀土元素为镧或铺或纪或其组合，变质处理后的钢水静置10~15分钟。9. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于:所述步骤2)晶粒细化剂加入量为钢水重量 的0.05%~0.2%，且晶粒细化剂在保护气体的保护下加入钢水中，所述晶粒细化剂为TiN或 YNi2Si2或CeS或MnSi或TiaOb或BN或CrN或TiC或NbC或CeCcnB或其组合，所述晶粒细化剂的 粒度为10~500 nm，平均粒径为30~100 nm〇10. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于:所述步骤6)浇注过程中分两批加入浇注 孕育剂，所述孕育剂总加入量为钢水重量的〇. 05%~0.07%，具体为:钢水浇注1/3量时加入浇 注孕育剂重量的20%~30%，进行第一次孕育卜2分钟后加第二批1/3量的钢水，再加入剩下的 浇注孕育剂进行第二次孕育2~3分钟，最后加入剩下的钢水，所述浇注孕育剂通过氦气输送 方式，流量为〇 .04~0.08 Kg/s; 所述浇注孕育剂包括按重量份计的以下组分:W: 15~25份，Si : 10~25份，B 10~30份， Ga: 1~5份，Ba 15~18份，所述浇注孕育剂粒径为250~400μπι。11. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于:所述步骤7)淬火采用的淬火液组合物，按 重量份数计包括以下组分:聚乙烯吡咯烷酮30~70份，聚乙烯醇0.2~5份，三乙醇胺0.2~6 份，环氧乙烷和环氧丙烷无规共聚物2~4份，氯化钠0.6~0.7份，氯化钾0.6~1.2份，防锈剂 0.5~10份，杀菌剂0.5~5份，消泡剂0.005~0.3份，抑垢剂0.1-5份，清洗分散剂0.1~5份， 水5~60份。12. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于:所述步骤7)中，在升温到890~910°C，保温 2.5~3h过程中，热处理炉中酒精燃烧形成还原气氛，防止成型件形成氧化皮。13. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于:所述方法还包括所述步骤6)得到的成型 件在进行步骤7)操作前还进行加热预处理，所述预处理方法为置于加热炉中，加热至800~ 850°C，保温1.5~2.5h，出炉后在空气中冷却至室温，再对其进行步骤7)的处理。14. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于:所述步骤8)成型件回火过程中，炉内真空 度为0.025~0.05MPa，充入乙醇和NH 3，甲醇占60%，NH3占40%，形成的氮碳共渗化合物层 深 9-10μηι〇
【文档编号】C22C38/18GK106001439SQ201610396628
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】万继文
【申请人】湖北万鑫精密铸锻股份有限公司