專利名稱：一種球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及球墨鑄鐵件鑄造工藝，具體地說是一種球墨鑄鐵件的脫臘鑄造工藝。
背景技術：
目前球墨鑄鐵件在世界上約70%以上的造型工藝還是傳統的濕型砂造型，采用濕型砂造型生產的球墨鑄鐵件的表觀質量較粗糙，尺寸波動較大，且型砂中含有3% 4%的水分，因此鑄件機械加工后容易出現皮下氣孔、針孔等鑄造缺陷，很難滿足高質量或出口件的工藝要求。同時，對于帶有中空部位的球墨鑄鐵件，其中空部分在造型時必須放置泥蕊， 增加了工序與成本的負擔。脫蠟鑄造工藝，又稱熔模法或包模鑄造法，其屬于精密鑄造的一種，可以制得尺寸精確、表面光滑且形狀復雜的鑄件，鑄件可不加工或少加工就可直接使用，是一種近凈形的金屬液態成形工藝，應用非常廣泛。因此，采用脫蠟鑄造工藝來取代濕型砂造型工藝已成為球墨鑄鐵件的生產趨勢。然而，由于脫蠟鑄造工藝生產過程中，模殼需經KKKTC左右的高溫燒結以保證模殼在澆注過程中具備足夠的強度，而燒結后要立刻澆注熔化后的球墨鐵水，澆注時模殼的溫度仍然為燒結溫度，導致澆注后的鐵水在模殼中的冷卻速度緩慢，使球墨鑄鐵件的組織晶粒粗大，石墨畸形，球化衰退，導致球墨鑄鐵件的力學性能大大降低。如何利用脫蠟鑄造工藝來制得力學性能優異的球墨鑄鐵件，則成為本發明的研究方向。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝，以制得力學性能優異的球墨鑄鐵件。為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝，包括熔煉步驟、球化處理步驟和澆注步驟，在所述熔煉步驟中，熔煉設備為中頻感應電爐，原料為低碳廢鋼、增碳劑和硅鐵，原料配比應使鐵水的爐前成分含量控制在以下范圍C:3. 75 3. 85wt%，Si :1. 45 I. 55wt%, Mn 0. 35 O. 45wt%, P ( O. 05wt%, S ^ O. 02wt% ；在所述球化處理步驟中，添加劑為稀土球化劑、合金體、一次孕育劑和覆蓋劑；所述稀土球化劑的粒度為5 20mm，Hg含量為4. 5 5. 0wt%,Re含量為O. 5 I. 5wt%,Ca含量為I. 5 2. 5wt% ;所述合金體為鉍、硅鋇合金和鑭的混合物；所述一次孕育劑是粒度為I 3mm，Ba含量為I 3wt%的一次孕育劑；所述添加劑的配比為按鐵水處理量,力口入占鐵水重量I 2. 5%的稀土球化劑，O. 5 I. 5%的一次孕育劑，O. 02 O. 05%的鉍，O. I %的硅鋇合金，O. 02 O. 05%的鑭，O. 5%的覆蓋劑；球化設備為底部帶堤壩的球化包，球化包的高度大于或等于球化包的平均直徑的I. 5倍；球化時，先在球化包底部的堤壩一側放入合金體，另一側放入稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑，所述一次孕育劑覆蓋在稀土球化劑上，所述覆蓋劑覆蓋在一次孕育劑上，然后將熔煉好的鐵水從放有合金體的堤壩一側沖入球化包中直至鐵水漫過堤壩與另一側的稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑混合；
在所述澆注步驟中，添加劑為二次孕育劑，所述二次孕育劑與一次孕育劑的成分相同而粒度小于1_ ;澆注溫度為1450°c，澆注時隨澆注流加入占鐵水重量O. 1%的二次孕育劑，每噸鐵水在10分鐘以內澆注完。本發明與現有技術相比，具有以下優點I、熔煉原料全部采用低碳廢鋼而不用生鐵，大大降低了生產成本；2、通過將出爐前的鐵水成分含量控制在特定范圍內，有利于提高球墨鑄鐵的球化和孕育效果，并使球墨鑄鐵件的最終成分含量控制在一定范圍內，從而提高球墨鑄鐵件的力學性能；3、通過優化球化添加劑的配方，促進球化和孕育效果，通過設計合金體并優化球化順序，使鐵水在球化前與合金體進行預處理來延緩球化衰退，使球化后析出的石墨往晶面發展，避免析出團片狀或厚片狀石墨，通過在澆注步驟中進行二次孕育，促進石墨化，減少白口傾向，改善石墨形態和分布狀況，增加共晶團數量，細化基體組織，從而提高球墨鑄鐵件的力學性能。采用本發明的球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝，所制得的球墨鑄鐵件的最終成分為C :3· 7 3. 75wt%,Si :2. 5 2. 6wt%,Hu :0. 35 O. 45wt%,P^0. 05wt%,S^0. 02wt%,Hg 0. 035 O. 045wt%, Re :0. 015 O. 025wt% ;經取樣金相分析，珠光體約占30%，鐵素體約占70%，球化率大于80%，球墨大小級數為5. 6級，游離滲碳體和碳化物的總和小于
I% ;經力學性能測試，抗拉強度可達541MPa，屈服強度可達365MPa，延伸度可達11. 8 %，硬度可達HB182。由上述分析測試數據可知，采用本發明的球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝所制得的球墨鑄鐵件完全達到球墨鑄鐵QT500-10的要求標準。


圖I所示為本發明的實施例I 3的球化處理步驟中所測得的球化衰退曲線與對比例的球化處理步驟中所測得的球化衰退曲線的對比圖。
具體實施例方式為詳細說明本發明的技術內容、構造特征、所實現目的及效果，以下結合實施例詳予說明。實施例I本發明的球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝，可參照現有的工藝流程進行，其中包括熔煉步驟、球化處理步驟和澆注步驟，在所述熔煉步驟中，熔煉設備為中頻感應電爐，原料為低碳廢鋼、增碳劑和硅鐵，通過調整原料的配比，使鐵水的爐前成分含量控制在C:3. 75wt %, Si 1.45wt%, Mn O. 35wt%, P 0. 05wt%, S 0. 02wt% ；在所述球化處理步驟中，添加劑為稀土球化劑、合金體、一次孕育劑和覆蓋劑；所述稀土球化劑的粒度為5mm，Hg含量為4. 5wt %，Re含量為O. 5wt %，Ca含量為I. 5wt % ;所 述合金體為鉍、硅鋇合金和鑭的混合物；所述一次孕育劑可選用現有的含鋇的一次孕育劑，其粒度為Imm, Ba含量為lwt% ;所述添加劑的配比為按鐵水處理量,加入占鐵水重量1%的稀土球化劑，O. 5%的一次孕育劑，O. 02%的鉍，O. 1%的硅鋇合金，O. 02%的鑭，O. 5%的覆蓋劑；球化設備為底部帶堤壩的球化包，球化包的高度為球化包的平均直徑的I. 5倍；球化時，先在球化包底部的堤壩一側放入合金體，另一側放入稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋齊 ，所述一次孕育劑覆蓋在稀土球化劑上，所述覆蓋劑覆蓋在一次孕育劑上，然后將熔煉好的鐵水從放有合金體的堤壩一側沖入球化包中直至鐵水漫過堤壩與另一側的稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑混合；在所述澆注步驟中，添加劑為二次孕育劑，所述二次孕育劑與一次孕育劑的成分相同而粒度為O. 9mm;澆注溫度為1450°C，澆注時隨澆注流加入占鐵水重量O. 1%的二次孕育劑，每噸鐵水在10分鐘以內澆注完。實施例2本發明的球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝，可參照現有的工藝流程進行，其中包括熔煉步驟、球化處理步驟和澆注步驟， 在所述熔煉步驟中，熔煉設備為中頻感應電爐，原料為低碳廢鋼、增碳劑和硅鐵，通過調整原料的配比，使鐵水的爐前成分含量控制在C 3. 85wt %, Si 1. 55wt %, Mn O. 45wt%，P :0. 04wt%，S :0. Olwt% ；在所述球化處理步驟中，添加劑為稀土球化劑、合金體、一次孕育劑和覆蓋劑；所述稀土球化劑的粒度為20mm，Hg含量為5. Owt %, Re含量為I. 5wt%, Ca含量為2. 5wt% ；所述合金體為鉍、硅鋇合金和鑭的混合物；所述一次孕育劑可選用現有的含鋇的一次孕育齊U，其粒度為3mm，Ba含量為3wt% ;所述添加劑的配比為按鐵水處理量,加入占鐵水重量2. 5%的稀土球化劑，I. 5%的一次孕育劑，O. 05%的鉍，O. I %的硅鋇合金，O. 05%的鑭，O. 5%的覆蓋劑；球化設備為底部帶堤壩的球化包，球化包的高度為球化包的平均直徑的2倍；球化時，先在球化包底部的堤壩一側放入合金體，另一側放入稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑，所述一次孕育劑覆蓋在稀土球化劑上，所述覆蓋劑覆蓋在一次孕育劑上，然后將熔煉好的鐵水從放有合金體的堤壩一側沖入球化包中直至鐵水漫過堤壩與另一側的稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑混合；在所述澆注步驟中，添加劑為二次孕育劑，所述二次孕育劑與一次孕育劑的成分相同而粒度為O. 6mm;澆注溫度為1450°C，澆注時隨澆注流加入占鐵水重量O. 1%的二次孕育劑，每噸鐵水在10分鐘以內澆注完。實施例3本發明的球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝，可參照現有的工藝流程進行，其中包括熔煉步驟、球化處理步驟和澆注步驟，在所述熔煉步驟中，熔煉設備為中頻感應電爐，原料為低碳廢鋼、增碳劑和硅鐵，通過調整原料的配比，使鐵水的爐前成分含量控制在C:3. 80wt %, Si 1. 50wt%, Mn O. 40wt%, P 0. 01wt%, S 0. 005wt% ；在所述球化處理步驟中，添加劑為稀土球化劑、合金體、一次孕育劑和覆蓋劑；所述稀土球化劑的粒度為10mm，Hg含量為4. 8wt%, Re含量為1.0wt%，Ca含量為2. Owt % ；所述合金體為鉍、硅鋇合金和鑭的混合物；所述一次孕育劑可選用現有的含鋇的一次孕育齊U，其粒度為2mm，Ba含量為2wt% ;所述添加劑的配比為按鐵水處理量,加入占鐵水重量2. 0%的稀土球化劑，I. 0%的一次孕育劑，O. 03%的鉍，O. I %的硅鋇合金，O. 03%的鑭，O. 5%的覆蓋劑；球化設備為底部帶堤壩的球化包，球化包的高度為球化包的平均直徑的2倍；球化時，先在球化包底部的堤壩一側放入合金體，另一側放入稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑，所述一次孕育劑覆蓋在稀土球化劑上，所述覆蓋劑覆蓋在一次孕育劑上，然后將熔煉好的鐵水從放有合金體的堤壩一側沖入球化包中直至鐵水漫過堤壩與另一側的稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑混合；在所述澆注步驟中，添加劑為二次孕育劑，所述二次孕育劑與一次孕育劑的成分相同而粒度為O. Imm;澆注溫度為1450°C，澆注時隨澆注流加入占鐵水重量O. 1%的二次孕育劑，每噸鐵水在10分鐘以內澆注完。測試分析I、化學成分檢測通過對實施例I 3所制得的球墨鑄鐵件進行化學成分檢測得到，球墨鑄鐵件的最終成分為C 3. 7 3. 75wt%,Si :2. 5 2. 6wt%,Hu :0. 35 O. 45wt%,P ^ O. 05wt%,S 彡 O. 02wt%, Hg 0. 035 O. 045wt%, Re :0. 015 O. 025wt%。2、金相分析通過對實施例I 3所制得的球墨鑄鐵件進行取樣金相分析得到，在球墨鑄鐵件中，珠光體約占30 %，鐵素體約占70 %，球化率大于80 %，球墨大小級數為5. 6級，游離滲碳體和碳化物的總和小于I%。3、力學性能測試通過對實施例I 3所制得的球墨鑄鐵件進行力學性能測試得到，球墨鑄鐵件的抗拉強度可達541MPa，屈服強度可達365MPa，延伸度可達11. 8 %，硬度可達HB182。通過實驗I 3可知，采用本發明的球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝所制得的球墨鑄鐵件完全達到了球墨鑄鐵QT500-10的要求標準。4、球化衰退對比對比例在球化處理步驟中，添加劑不包含合金體；球化時，熔煉好的鐵水直接沖入放有稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑的球化包中。其他步驟均與本發明相同。將實施例I 3的球化處理步驟中所測得的球化衰退曲線與對比例的球化處理步驟中所測得的球化衰退曲線進行對比，對比結果如圖I所示，其中實線表示實施例I 3的球化衰退曲線，虛線表示對比例的球化衰退曲線。由圖I所示可知，在球化處理步驟中，加入本發明的合金體進行預處理之后，球化率可以保持18分鐘不衰退，而不經過合金體預處理的對比例，球化率從一開始就衰退，不能保持球化率，不能保證球化級數和鑄件球化質量。從上述分析可知，本發明與現有技術相比，具有以下優點I、熔煉原料全部采用低碳廢鋼而不用生鐵，大大降低了生產成本；2、通過將出爐前的鐵水成分含量控制在特定范圍內，有利于提高球墨鑄鐵的球化和孕育效果，并使球墨鑄鐵件的最終成分含量控制在一定范圍內，從而提高球墨鑄鐵件的力學性能；3、通過優化球化添加劑的配方，促進球化和孕育效果，通過設計合金體并優化球化順序，使鐵水在球化前與合金體進行預處理來延緩球化衰退，使球化后析出的石墨往晶面發展，避免析出團片狀或厚片狀石墨，通過在澆注步驟中進行二次孕育，促進石墨化，減少白口傾向，改善石墨形態和分布狀況，增加共晶團數量，細化基體組織，從而提高球墨鑄、鐵件的力學性能。以上所述僅為 本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
權利要求
1.球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝，包括熔煉步驟、球化處理步驟和澆注步驟，其特征在于: 在所述熔煉步驟中，熔煉設備為中頻感應電爐，原料為低碳廢鋼、增碳劑和硅鐵，原料配比應使鐵水的爐前成分含量控制在以下范圍C:3. 75 3. 85wt%，Si :1. 45 I. 55wt%, Mn 0. 35 O. 45wt%, P ( O. 05wt%, S ^ O. 02wt% ； 在所述球化處理步驟中，添加劑為稀土球化劑、合金體、一次孕育劑和覆蓋劑；所述稀土球化劑的粒度為5 20_，Hg含量為4. 5 5. Owt %, Re含量為O. 5 I. 5wt%, Ca含量為I. 5 2. 5wt% ;所述合金體為鉍、硅鋇合金和鑭的混合物；所述一次孕育劑是粒度為I 3mm，Ba含量為I 3wt%的一次孕育劑；所述添加劑的配比為按鐵水處理量,加入占鐵水重量I 2. 5%的稀土球化劑，O. 5 I. 5%的一次孕育劑，O. 02 O. 05%的鉍，O. 1%的硅鋇合金，O. 02 O. 05%的鑭，O. 5%的覆蓋劑；球化設備為底部帶堤壩的球化包，球化包的高度大于或等于球化包的平均直徑的I. 5倍；球化時，先在球化包底部的堤壩一側放入合金體，另一側放入稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑，所述一次孕育劑覆蓋在稀土球化劑上，所述覆蓋劑覆蓋在一次孕育劑上，然后將熔煉好的鐵水從放有合金體的堤壩一側沖入球化包中直至鐵水漫過堤壩與另一側的稀土球化劑、一次孕育劑和覆蓋劑混合； 在所述澆注步驟中，添加劑為二次孕育劑，所述二次孕育劑與一次孕育劑的成分相同 而粒度小于Imm;燒注溫度為1450°C,燒注時隨燒注流加入占鐵水重量O. I %的二次孕育齊U，每噸鐵水在10分鐘以內澆注完。
全文摘要
本發明涉及一種球墨鑄鐵件的脫蠟鑄造工藝，通過對熔煉步驟、球化處理步驟和澆注步驟進行優化，具有以下優點1、熔煉原料全部采用低碳廢鋼而不用生鐵，大大降低了生產成本；2、通過將出爐前的鐵水成分含量控制在特定范圍內，從而提高球墨鑄鐵件的力學性能；3、通過優化球化添加劑的配方，促進球化和孕育效果，通過設計合金體并優化球化順序，使鐵水在球化前與合金體進行預處理來延緩球化衰退，使球化后析出的石墨往晶面發展，避免析出團片狀或厚片狀石墨，通過在澆注步驟中進行二次孕育，促進石墨化，減少白口傾向，改善石墨形態和分布狀況，增加共晶團數量，細化基體組織，從而提高球墨鑄鐵件的力學性能。
文檔編號C22C37/04GK102644017SQ20121012978
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月27日 優先權日2012年4月27日
發明者林永豊, 黃方敏 申請人:福建省鐵城精密鑄造有限公司