[发明专利]一种耐低温冲击大断面铸态球铁及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸态球铁及其生产方法，尤其是一种耐低温冲击大断面铸态球铁及其生产方法。

背景技术

大断面高韧性球铁在风力发电设备中具有广泛的应用，包含轮毂、机舱底座等大型铸件，单件重量可达5～15吨。国外一般采用EN1563材料标准，通常材料牌号为EN GJS 400-18-LT(该牌号要求-20℃的低温冲击性能)和EN GJS350-22-LT(该牌号要求-40℃的低温冲击性能)的高韧性球铁，前者相当于中国国家标准GB1348-88中的牌号QT400-18-AL，而后者国内尚未有此牌号标准。部件检验要求取联铸试块进行性能和金相组织检验；根据标准要求，联铸试块的厚度为70mm。其技术要求是：

A、常温机械性能要求为：σ_b≥370MPa、σ_0.2≥220MPa、δ≥12％、HB130～180。

B、球化率要求90％以上(球化等级2级)；基体中铁素体≥90％。

C、-20℃/-40℃低温冲击值要求为：三个试样平均≥10J，最低≥7J。

由于风电铸件的使用条件十分苛刻，且要求使用寿命为20年以上，不允许出现铸件断裂、失效等多种质量事故，每个部件都要求具有可追溯性，因此部件的质量要求、特别是质量稳定性的要求极为严格。国外一般采用加Ni0.2-2％生产此类铸件。但Ni属于贵重金属，成本很高，不适合我国国情。国内公开的申请专利CN03811060.1采取了加Ni、Cu、Mo的方法，并结合热处理，结果会导致成本更高。在国内公布的另一项专利CN 100337770中，取消了加Ni的方法，但所述的球化剂的配方是：Re1-2％，Mg7-9％，Si40-46％。该配方为生产普通球铁的常规配方，生产对-20℃至-40℃的低温冲击性能有特殊要求的大断面球铁铸件，采用这种常规球化剂是很难保证优异的材料性能及其稳定性的。此外，该专利对于Si的规定其上限值过高，为3.0％，会造成铸件的脆性转变温度的急剧降低，从而导致铸件的低温冲击韧性的急剧下降，存在安全隐患。

发明内容

发明要解决的技术问题，本发明要解决的技术问题是提供一种耐低温冲击大断面铸态球铁及其生产方法，该耐低温冲击大断面铸态球铁较现有技术生产的球铁具有更高的低温冲击韧性和延伸率，不含Ni，可满足对-20℃至-40℃的低温冲击性能有特殊要求的大断面球铁铸件的要求；采用该方法生产的耐低温冲击大断面铸态球铁，以普通铸铁为原料，球化率高，机械性能达到或超出EN1563标准中GJS400-18-LT牌号的要求。

解决技术问题所采取的技术方案：一种耐低温冲击大断面铸态球铁，该球铁成分中不含Ni，所述耐低温冲击大断面铸态球铁的化学成分为：C 3.6～3.8％、Si 2.0～2.5％、Mn≤0.350％、S≤0.02％、P≤0.05％、Ti≤0.05％、Mg 0.04～0.06％、Re 0.02～0.03％、余量为Fe。

一种耐低温冲击大断面铸态球铁的生产方法，所述耐低温冲击大断面铸态球铁是按照如下工艺生产的：

调整炉中的原铁水化学成分为：C 3.7～3.9％、Si 0.8～1.2％、Mn≤0.38％、S≤0.035％、P≤0.05％、Ti≤0.05％、余量为Fe；

采用冲入法进行球化处理，同时进行炉前一次孕育，球化处理的温度为1380～1430℃，球化剂加入总量为铁水重量的1.4～1.6％，孕育剂添加比例为铁水重量的0.4～0.5％；

待冲入的铁水达到铁水总量的2/3时，进行出铁槽二次孕育，孕育剂的加入量为处理铁水重量的0.4～0.5％，直至全部铁水冲入完毕，完成出铁槽二次孕育；

将经球化、二次孕育处理后的熔融铁水在1320～1360℃温度条件下浇注到树脂砂铸型中，在浇注过程中同时采取瞬时三次孕育，瞬时孕育剂的加入量为处理铁水重量的0.2％；

浇注后的液态铁水在铸型中凝固成型，并在铸型中缓慢冷却至420℃以下后落砂取出。

所述球化剂为钇基重稀土球化剂和轻稀土-镁球化剂的复合球化剂。

所述复合球化剂中钇基重稀土球化剂的加入量为处理铁水重量的0.8～0.9％，轻稀土-镁球化剂的加入量为处理铁水重量0.6～0.7％。