專利名稱：一種大型球墨鑄鐵件凝固組織的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大型鑄件制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種大型球墨鑄鐵件凝固組織的控制 方法。
背景技術(shù)：
近年來，大型球墨鑄鐵件的生產(chǎn)和應(yīng)用日益受到人們重視。但是，大型球墨鑄鐵件 熱節(jié)模數(shù)大、凝固時間長，容易產(chǎn)生晶粒粗大、石墨畸變等組織缺陷，導致機械性能尤其是 延伸率低下，很難滿足使用要求，需要制定極為嚴格的生產(chǎn)控制工藝才有可能獲得合格的 鑄件，質(zhì)量控制較為困難。實現(xiàn)大型球墨鑄鐵件凝固組織的有效控制，是獲得合格鑄件的關(guān) 鍵。中國發(fā)明專利ZL200710194651. 9公開了一種超大型厚壁球墨鑄鐵件的熔煉及 現(xiàn)場變質(zhì)處理方法，主要涉及到熔煉工藝及球化、孕育劑的選用，以解決厚壁鑄件型內(nèi)衰 退問題以及厚壁處的石墨偏析；中國發(fā)明專利ZL92105964. 7公開了一種厚大斷面球墨鑄 鐵件用球墨鑄鐵件生產(chǎn)用球化劑，主要涉及大型球墨鑄鐵件球化劑的成分；中國發(fā)明專利 ZL9112688.0公開了一種用于大型球墨鑄鐵件的微量元素涂料，主要涉及該種涂料的成 分及使用該種涂料改善大型球墨鑄鐵件凝固組織的方法；中國發(fā)明專利申請公開說明書 200710144925. 3公開了一種厚大斷面鑄件的強制冷卻系統(tǒng)，通過加強冷卻控制凝固時間來 控制大型球墨鑄鐵件的凝固組織；中國發(fā)明專利申請公開說明書200510018502. 8涉及的 同樣是大型球墨鑄鐵件球化劑的成分；中國發(fā)明專利申請公開說明書200910010788. 3涉 及一種大型球墨鑄鐵件的瞬時孕育方法。以上所述的公開文件，均不涉及通過有效激冷促 進形核、細化晶粒，圓整石墨球來實現(xiàn)大型球墨鑄鐵件凝固組織的有效控制。金屬液通過激冷體表面時將形成大量晶核，這些晶核在后續(xù)金屬液的沖刷作用下 脫離激冷體表面進入金屬液中將成為后續(xù)形核核心，從而細化晶粒。球墨鑄鐵鐵液凝固時 共晶團的領(lǐng)先相是石墨，大量石墨核心的存在將使得共晶團及石墨球數(shù)大大增加，從而減 少大型球墨鑄鐵件在長期凝固過程中石墨球長得過大、容易發(fā)生畸變的風險，并細化晶粒。 本發(fā)明正是基于此，提出一種控制大型球墨鑄鐵件凝固組織的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種通過激冷增加鐵液中形核核心，從而方便可靠控制大型 球墨鑄鐵件凝固組織、提高機械性能的方法。本發(fā)明利用球化孕育處理后的金屬液經(jīng)過激冷體表面時，產(chǎn)生大量激冷晶核在后 續(xù)液流的沖刷作用下進入鑄型，成為形核核心，從而細化晶粒，防止石墨畸變，控制大型球 墨鑄鐵件凝固組織。具體方法是1)選用石墨、灰鑄鐵、銅制成冷卻體，冷卻體安放在支架上，通過調(diào)節(jié)傾斜角度和 過流長度實現(xiàn)球墨鑄鐵鐵液流和溫度下降的控制，進而影響過流后球墨鑄鐵鐵液的溫度及 形核核心數(shù)量；冷卻體表面為曲率半徑200-500mm的半圓形凹面，表面涂有耐火涂料，內(nèi)部中空，可以通入冷卻水；2)將經(jīng)過球化孕育處理后的球墨鑄鐵鐵液流經(jīng)冷卻體后再進入鑄型型腔，接觸冷 卻體前鐵液溫度為(1350-鑄件噸數(shù)/5)攝氏度，流經(jīng)冷卻體之后鐵液進入鑄型型腔的溫度 為(1300-鑄件噸數(shù)/5)攝氏度。冷卻體表面為曲率半徑200-500mm的半圓形凹面，具體尺寸依據(jù)需要澆鑄的球墨 鑄鐵鐵液的重量確定，需要澆鑄的鐵液越重，曲率半徑越大；一般5噸以下鑄件選用曲率半 徑200mm的冷卻體；5噸 30噸鑄件選用曲率半徑300mm冷卻體；30噸 60噸鑄件選用曲 率半徑400mm冷卻體，60噸以上鑄件選用曲率半徑500mm的冷卻體。冷卻體長度為1000mm， 傾斜角度為30°。經(jīng)過冷卻體的激冷作用，使球墨鑄鐵鐵液澆鑄溫度降低的同時，產(chǎn)生大量晶核，從 而細化大型球墨鑄鐵件凝固組織，防止發(fā)生石墨畸變，使獲得的大型球墨鑄鐵件的凝固組 織晶粒得到細化，石墨球尺寸減小，數(shù)量增加，圓整度提高。


圖1是本發(fā)明的冷卻體及支架結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的冷卻體使用示意圖。圖3是本發(fā)明的冷卻體截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-冷卻體，2-排水口，3-支架，4-振動臺，5-鑄型，6_入水口，7_澆包，8_球 墨鑄鐵液，9-游離晶。
具體實施例方式實施例1 澆鑄直徑600mm高度500mm的大型球墨鑄鐵件件試塊，試塊重約1噸。按照本發(fā) 明的方法，用如圖1、圖2所示的冷卻體，曲率半徑依據(jù)鑄件重量，選擇為200mm。澆鑄時 鐵液接觸冷卻體前的溫度按照公式(1350-鑄件噸數(shù)/5)控制在1349. 8攝氏度；它流經(jīng)長 度為1000mm、傾斜角度為30°的冷卻體后，其溫度下降到公式(1300-鑄件噸數(shù)/5)限定的 1299. 8攝氏度(可通過調(diào)節(jié)冷卻體內(nèi)的水流量來控制鐵液流出冷卻體的溫度)，再澆入鑄 型，凝固后獲得大型球墨鑄鐵件試塊。解剖后的進行凝固組織分析。結(jié)果表明，與不經(jīng)過冷 卻體直接在1300攝氏度澆入鑄型獲得的試塊相比，球化率從73%提高為82%，單位面積石 墨球數(shù)從25個/平方毫米提高到32個/平方毫米，抗拉強度從308. 4MPa提高到331. 6Mpa, 延伸率從2. 4%提高到4. 6%。實施例2:澆鑄最大熱節(jié)尺寸500mm、重量30噸的大型球墨鑄鐵件件，按照本發(fā)明的方法，根 據(jù)鑄件重量，選擇曲率半徑為300mm，傾斜角30°，長度為IOOOmm的冷卻體。澆鑄時鐵液接 觸冷卻體前的溫度按照公式(1350-鑄件噸數(shù)/5)控制在1344攝氏度；流經(jīng)冷卻體后，溫度 下降到公式(1300-鑄件噸數(shù)/5)限定的1294攝氏度，再澆入鑄型，凝固后獲得大型球墨鑄 鐵件。熱節(jié)中心部位套料進行凝固組織分析。結(jié)果表明，與不經(jīng)過冷卻體直接在1294攝氏 度澆入鑄型獲得的大型球墨鑄鐵件相比，球化率從71%提高為79%，單位面積石墨球數(shù)從 19個/平方毫米提高到26個/平方毫米，抗拉強度從294. 4MPa提高到325. 4MPa,延伸率從2. 3%提高到4. 1%。 其它實施例中5噸 30噸鑄件選用曲率半徑300mm冷卻體；30噸 60噸鑄件選 用曲率半徑400mm冷卻體，60噸以上鑄件選用曲率半徑500mm的冷卻體。
權(quán)利要求
1. 一種大型球墨鑄鐵件凝固組織控制方法，其特征在于按以下進行1)用石墨、灰鑄鐵、銅制成的冷卻體，冷卻體安放在支架上，通過調(diào)節(jié)與水平方向的傾 斜角度和過流長度實現(xiàn)球墨鑄鐵鐵液流和溫度下降的控制，實現(xiàn)處理后鐵液晶核數(shù)量的控 制；冷卻體表面為半圓形凹面，表面涂有耐火涂料，內(nèi)部中空，可以通入冷卻水；2)使經(jīng)過球化孕育處理后的球墨鑄鐵鐵液流經(jīng)冷卻體后再進入鑄型型腔，接觸冷卻體 前，鐵液澆鑄溫度根據(jù)鑄件重量控制在1350°C -鑄件噸數(shù)/5攝氏度，流經(jīng)冷卻體之后，鐵液 進入鑄型型腔時的溫度為1300°C -鑄件噸數(shù)/5攝氏度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型球墨鑄鐵件凝固組織控制方法，其特征在于為冷卻體表 面的半圓形凹面曲率半徑為200-500mm，冷卻體長度為1000mm，傾斜角度為30°。
全文摘要
本發(fā)明是一種大型球墨鑄鐵件凝固組織控制方法。用石墨、灰鑄鐵、銅制成的冷卻體，冷卻體安放在支架上，通過調(diào)節(jié)與水平方向的傾斜角度和過流長度實現(xiàn)球墨鑄鐵鐵液流和溫度下降的控制，實現(xiàn)處理后鐵液晶核數(shù)量的控制；冷卻體表面為曲率半徑200-500mm的半圓形凹面，表面涂有耐火涂料，內(nèi)部中空，可以通入冷卻水；經(jīng)過球化孕育處理后的球墨鑄鐵鐵液流經(jīng)冷卻體后再進入鑄型型腔，通過冷卻體的激冷作用，使球墨鑄鐵鐵液澆鑄溫度適當降低的同時，產(chǎn)生大量晶核，從而細化大型球墨鑄鐵件凝固組織，防止發(fā)生石墨畸變。
文檔編號C22C33/08GK102000784SQ20101054650
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者周榮, 周榮鋒, 岑啟宏, 李祖來, 蔣業(yè)華, 黎振華 申請人:昆明理工大學