專利名稱：：一種瞬時孕育方法
技術領域：
：本發明涉及一種瞬時孕育方法，尤其是采用澆口杯澆注方式鑄造風力發電鑄件的瞬時孕育方法。
背景技術：
：風力發電鑄件的材質一般為ENGJS400-18LT或ENGJS350-22LT，為大斷面高韌性、耐低溫沖擊球鐵。其力學性能、金相組織的驗收條件極為嚴格。風力發電鑄件在生產過程中，一般采取多次孕育包內孕育、出鐵槽沖入孕育和瞬時孕育，其中，瞬時孕育最為關鍵。目前常用的瞬時孕育方法是在澆口杯中將瞬時孕育劑以人工方式加入，這種方法存在下述問題1、因為瞬時孕育劑會漂浮在澆口杯中鐵水的上表面，不能保證瞬時孕育劑有效地進入型腔，對鑄件起不到很好的瞬時孕育作用；2、瞬時孕育劑需要在澆口杯中完全溶解后，才能進入型腔，導致孕育過程滯后于鑄件的凝固，鑄件各部位的孕育效果不均勻，鑄件底部的孕育效果差，鑄件上部的瞬時孕育劑加入量過大，因容易產生聚集狀石墨而惡化鑄件性能。即使在鑄件凝固過程中瞬時孕育劑的吸收會發生均化過程，但由于鑄件結構的復雜性，也很難保證瞬時孕育劑完全均勻地分布；3、人工加入不能保證瞬時孕育劑加入及分布均勻性，孕育效果差。目前通常使用的瞬時孕育劑有75SiFe，Re-Si-Ba-Ca等，但對于風力發電請俘的大斷面球鐵來說，均不能有效地增加石墨球數，使鑄件組織中石墨球徑大、且很容易產生石墨畸變乃至碎塊狀石墨，球化率較低，無法保證鑄件的力學性能。
發明內容本發明要解決的技術問題是提供一種瞬時孕育方法，采用澆口杯以恒定速度澆注的開放式澆注系統，采用定量給料裝置，能保證以恒定速度加入瞬時孕育劑；使用新組分的瞬時孕育劑在澆注同時對鐵水進行瞬時孕育處理，孕育效果好，提高鑄件質量一致性，可用于生產性能要求極高的、可抗低溫沖擊大斷面球鐵的風力發電鑄件。為實現上述目的，本發明采用如下方案，一種瞬時孕育方法，采用澆口杯澆注，鐵水以恒定流速澆入直澆道，其特征在于澆注同時將瞬時孕育劑從砂箱頂部勻速加入，通過管道進入砂箱內的直澆道，瞬時孕育劑與直澆道內呈半充盈狀態的鐵水混合后注入型腔。瞬時孕育劑成分及其重量百分比為CeRe1-2%、Ba2_3%、Ca2-3%、Si65-68%、Bi1-3%，其余為Fe。瞬時孕育劑的加入量為澆注重量的0.2%。瞬時孕育劑通過定量給料裝置勻速加入。瞬時孕育劑通過的管道為陶瓷管道。發明有益效果本發明采用定量給料裝置將瞬時孕育劑通過陶瓷管道從砂箱頂部勻速加入直澆道，瞬時孕育劑受到自身重力和鐵水在直澆道產生負壓作用，同時鐵水對瞬時孕育劑產生沖擊作用，瞬時孕育劑與鐵水可以均勻混合，無殘留，并能順利進入型腔。該瞬時孕育劑加入方法與將瞬時孕育劑在澆口杯中加入方法相比，省去了鐵水在澆口杯內停留的時間，瞬時孕育劑加入的時間更加接近鐵水凝固的時間，從而最大限度地提高了孕育效果，使鑄件獲得較高的球化等級，產品的質量穩定性大為提高；采用定量給料裝置可以很好地保證瞬時孕育劑以恒定的速度加入，鐵水注入直澆道的速度也基本是恒定的，在直澆道中鐵水對瞬時孕育劑沖擊作用使瞬時孕育劑溶解充分，保證瞬時孕育劑會均勻地被鐵水吸收，鑄件各部位的質量一致性大為提高，從而保證鑄件質量。本發明與采用手工操作的方法加入方法相比，定量準確，并能與鐵水均勻混合，無殘留，瞬時孕育劑在鑄件各部位的分布均勻，孕育效果好；同時去除人工攪拌，減少勞動量，可實現自動生產。本發明釆用的瞬時孕育劑，其中Bi以物理混合方式加入到CeRe-Si-Ba-Ca瞬時孕育劑中，Bi是反球化元素，但在加入量適量的情況下，具有強烈的增加石墨球的能力，石墨成核數量多，球徑小，圓整度好，消除石墨畸變及碎塊狀石墨，鑄件力學性能、特別是低溫沖擊性能更好，可用于制造高質量水平的抗低溫沖擊風力發電球鐵鑄件。圖1是本發明的實施例的結構示意圖。圖中附圖標記為1、變頻器；2、電機；3、給料器；4、料斗；5、定量給料裝置；6、澆口杯；7、陶瓷管道；8、澆口塞；9、直澆道；10、內澆道；11、型腔；12、砂箱。具體實施例方式澆注前，根據產品的澆注量和澆注時間確定鐵水單位流量，定量給料裝置5的給料量為50g/r，計算出電機2轉數，通過調節變頻器1輸出頻率，控制電機2轉數，使瞬時孕育劑流量準確控制在公差范圍內。澆注時，澆包中的鐵水持續倒入澆口杯6中，澆口杯6內的液面高度保持基本恒定，鐵水以恒定流速注入直澆道9;澆口杯6底部出口處設置阻流，鐵水經阻流在直澆道9內保持半充盈狀態，使鐵水實現逐層注入型腔ll;加入總量為0.2M鐵水重量含Bi的瞬時孕育劑，其成分及其重量百分比為CeRe1-2%、Ba2-3%、Ca2-3%、Si65-68%、Bi1-3%，其余為Fe;瞬時孕育劑由定量給料裝置5從砂箱12頂部均速加入，通過陶瓷管道7進入砂箱12內的直澆道9;瞬時孕育劑在直澆道9中受到鐵水的沖擊，與鐵水充分混合，經內澆道10進入型腔11。實施例以風電機組的定子主軸為例，說明瞬時孕育方法。1、澆注時間計算澆注重量為6030Kg，工藝出品率設計為88%，故澆注鐵水重量為6700Kg。澆注時間為t=(2/3)XSG1/2式中S為壁厚系數，對于該鑄件，取1.9;G為澆注重量。得出澆注時間t-104秒。2、瞬時孕育劑的加入量及加入方式瞬時孕育劑的加入量為鐵水量的0.2%，電機2運行時間和澆注時間一致，即為104秒，可得出瞬時孕育劑的加入速度為130土2g/s。采用定量給料裝置5加入瞬時孕育劑，為實現定量加入，澆注前調整變頻器1的輸出功率，使電機2轉動速度保持在155±2r/min，從而保證加料速度符合130±2g/s，自澆口塞8拔起時開始啟動電機2加入瞬時孕育劑。3、為保證直澆道9的鐵水處于半充盈狀態，開放式澆注系統參數值的計算(1)澆口杯6底部的阻流面積及直徑計算鐵水在澆口杯6底部阻流處的恒定流速為V阻^(2gH^"式中g為重力加速度^980cm/s";H！為澆口杯6靜壓頭高度(cm)，u為流量系數，取0.76。阻流面積A"十算A阻=G/r鐵水ut(2gH^'"，式中r鐵水為鐵水密度7g/cm&7X10"kg/cm3;A阻二G/(0.31utH!i/2)cm2，得出阻流孔直徑為D阻=(4XA阻/3.14)i/2cm。鐵水在澆口杯6中靜壓頭高度設計為H產66cm，貝U:A^G/(0.31uth，"33.7cm2，從而得出阻流直徑為DH=65mm。(2)底層內澆道10總面積A內底計算為保證瞬時孕育劑能夠順利進入直澆道9中與鐵水混合，應使直澆道處于半充盈狀態，需滿足H《H。的關系式，其中H為在直澆道中金屬液的有效靜壓頭高度；H。是兩層內澆道之間的距離。H二(iuA阻/u2A內底)2H!《Ho即滿足關系式(ihA阻/ia內底)2H《H。，式中仏——為澆口杯液面到阻流截面之間的阻流系數，這里取u產O.76;u2——為直澆道自由液面到型腔自由液面之間的阻流系數，一般取U2二0.40.6，阻力大時取下限，阻流小時取上限。這里可取112=0.5;為保證H〈H。，且又不使內澆道尺寸過大，一般取^(1/41/2)H。，據此可計算底層內澆道總面積A內底A內底》{UlH,/〔u"l/41/2)H?！?/2}A阻(cm2)，這里取fHl/2)H0則，A內底^{UlH,2/(112(1/2)H。)1/2}A阻(cm)。式中u產0.76;H產66cm;u產0.5;H產112cm，A阻=33.7cm2，得出A內底》39.3cm2(3)直澆道9面積及直徑計算直澆道9面積應為底層內澆道10總面積的1.53倍，取A直^1.7A阻，則A直=66.8cm、從而得出直澆道9直徑為D直&92mm。(4)兩個上層內澆道10總面積計算上層內澆道10總面積應為下層內澆道10總面積的1.22倍，艮P:A內上產(1.22)A內底A內上f(1.22)A內上！取A內上^1.5A內底^59cmA內上2=1.5A內上i^88cm24、具體過程對爐中熔化的鐵水進行調溫、調質，使其成分達到要求后出爐，進行球化處理，同時進行二次孕育處理，即包內孕育、出鐵槽沖入孕育，并在13301350"C溫度條件下，進行澆注并進行第三次孕育處理，即采用本發明的瞬時孕育處理方法。澆注時，澆包中的鐵水持續倒入澆口杯6，使澆口杯6內液面高度保持基本恒定；在澆注過程中采用定量給料裝置5從砂箱12頂部勻速加入瞬時孕育劑，瞬時孕育劑的加入量為孕育處理鐵水重量的0.2%;其成分及其重量百分比為CeRe1_2%、Ba2-3%、Ca2-3%、Si65-68%、Bi1-3%，其余為Fe，瞬時孕育劑通過陶瓷管道7進入砂箱12內的直澆道9，在直澆道9中與鐵水混合，經內澆道10進入型腔11，當鐵水在砂箱12中凝固并緩慢冷卻后，落砂開箱，完成產品鑄造過程。采用本發明的瞬時孕育方法生產的風電機組的定子主軸是可以耐-2(TC低溫，材質標準為ENGJS400-18LT，其最終化學成分為3.75%C、2.l%Si、0.30%Mn、0.015%S、0.04%P、0.045%Mg、0.015%Re。按此方法生產的一組聯體試棒的力學性能檢測結果如表1所示表l、定子主軸力學性能與金相檢測結果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權利要求1、一種瞬時孕育方法，采用澆口杯澆注，鐵水以恒定流速澆入直澆道，其特征在于澆注同時將瞬時孕育劑從砂箱頂部勻速加入，通過管道進入砂箱內的直澆道，瞬時孕育劑與直澆道內呈半充盈狀態的鐵水混合后注入型腔。2、如權利要求1所述的瞬時孕育方法，其特征在于瞬時孕育劑成分及其重量百分比為CeRe1-2%、Ba2-3%、Ca0-3%、Si65-68%、Bi1-3%，其余為Fe。3、如權利要求1所述的瞬時孕育方法，其特征在于瞬時孕育劑的加入量為澆注重量的0.2%。4、如權利要求1所述的瞬時孕育方法，其特征在于瞬時孕育劑通過定量給料裝置勻速加入。5、如權利要求1所述的瞬時孕育方法，其特征在于加入瞬時孕育劑的管道為陶瓷管道。全文摘要本發明涉及一種瞬時孕育方法。本發明是提供一種孕育效果好，提高鑄件質量一致性，可用于生產性能要求極高的、可抗低溫沖擊大斷面球鐵的風力發電鑄件的瞬時孕育方法。本發明采用澆口杯澆注，鐵水以恒定流速澆入直澆道，其特征在于澆注同時將瞬時孕育劑從砂箱頂部勻速加入，通過管道進入砂箱內的直澆道，瞬時孕育劑與直澆道內呈半充盈狀態的鐵水混合后注入型腔。文檔編號B22D37/00GK101508008SQ20091001078公開日2009年8月19日申請日期2009年3月23日優先權日2009年3月23日發明者宮俊波申請人:遼寧隆達集團百星達鑄造有限責任公司