[发明专利]大型球墨铸铁件用二次孕育剂及制造方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种大型球墨铸铁件用二次孕育剂，属于铸造及黑色金属冶金领域。

背景技术

近年来，大型球墨铸铁件特别是风力发电用高质量风电铸件的生产和应用日益受到人们重视。但是，大型球墨铸铁件热节模数大、凝固时间长，容易产生晶粒粗大、石墨畸变等组织缺陷，导致机械性能尤其是延伸率低下，很难满足使用要求，需要制定极为严格的生产控制工艺才有可能获得合格的铸件，质量控制较为困难。

二次孕育是增加石墨核心数量、防止石墨球长大和畸变的有效手段。ZL200710194651.9中国发明专利公开了一种超大型厚壁球墨铸铁件的熔炼及现场变质处理方法，主要涉及到熔炼工艺及球化、孕育剂的选用，以解决厚壁铸件型内衰退问题以及厚壁处的石墨偏析；中国发明专利ZL9112688.0公开了一种用于大型球墨铸铁件的微量元素涂料，主要涉及该种涂料的成分及使用该种涂料改善大型球墨铸铁件凝固组织的方法；中国发明专利申请公开说明书200910010788.3涉及一种大型球墨铸铁件的瞬时孕育方法。以上所述的公开文件，均不涉及大型球墨铸铁用二次孕育剂的成分及制造工艺。

发明内容

本发明提出一种大型球墨铸铁件用二次孕育剂及其制备方法。其应用于大型球墨铸铁件，能有效提高石墨圆整度和单位面积石墨球数，防止石墨畸变，进而提高机械性能。

本发明是以如下技术反感方案实现的：一种大型球墨铸铁件用二次孕育剂，所述的二次孕育剂的成分及质量百分比为：Si 65％～75％，Sb 5％～10％，其余为Fe及不可避免的微量杂质。孕育剂呈颗粒状，粒度尺寸为0.5mm～3mm。

上述二次孕育剂的制造工艺是：分别将含硅量(质量百分比)为65％～75％的Si-Fe合金和含Sb(质量百分比)99％以上的Sb金属通过机械粉碎的办法，获得尺寸为0.5mm～3mm的颗粒，然后按照重量百分比9∶1的比例，通过机械搅拌的方法混合均匀，得到所需的二次孕育剂。

使用方法是：该二次孕育剂应在球墨铸铁铁液球化孕育处理完毕、浇入铸型时随流加入铁液，加入量为所浇铁液重量的0.15％～0.3％。

本发明的有益效果是：该孕育剂用于大型球墨铸铁件浇铸时的二次孕育处理工艺，可以大幅度提高大型球墨铸铁件的抗石墨畸变能力，从而大大提高机械性能，具有成本低、生产工艺简单、使用效果显著等特点。

具体实施方式

下面结合的实施例，进一步说明本发明的特征和效果。

实施例1

将含硅量为65％Si-Fe合金和含Sb(质量百分比)99.9％以上的Sb金属块，进行机械粉碎。然后过筛，获得获得尺寸为3mm的颗粒，然后按照重量百分比9∶1的比例通过机械搅拌的方法混合均匀，最终得到所需的二次孕育剂。

在浇铸直径600mm高度500mm的大型球墨铸铁件时，使用经过球化孕育处理后获得的温度为1280摄氏度、化学成分(质量百分比)为3.7％C，1.8％Si，0.3％Mn，0.04％P，0.03％S，0.05％Mg；0.02％RE，其余为Fe及不可避免的微量杂质的铁液。在铁液浇入铸型的同时，随流加入0.2％的本实施例的二次孕育剂进行二次孕育。凝固冷却后开箱清理获得铸件。对铸件进行本体组织性能分析，结果表明，与未使用本二次孕育剂孕育的铸件相比，铸件中心的石墨球化率从74％提高为82％，单位面积石墨球数从30个/平方毫米提高到43个/平方毫米，抗拉强度从348.4MPa提高到381.2MPa，延伸率从2.1％提高到4.8％。

实施例2

将含硅量为75％Si-Fe合金和含Sb(质量百分比)99.9％以上的Sb金属块，进行机械粉碎。然后过筛，获得获得尺寸为1mm的颗粒，然后按照重量百分比9∶1的比例通过机械搅拌的方法混合均匀，最终得到所需的二次孕育剂。

在浇铸3MW的风电球墨铸铁轮毂铸件时，使用经过球化孕育处理后获得的温度为1310摄氏度、化学成分(质量百分比)为3.8％C，1.8％Si，0.2％Mn，0.04％P，0.03％S，0.05％Mg；0.02％RE，其余为Fe及不可避免的微量杂质的铁液。在铁液浇入铸型的同时，随流加入0.2％的本实施例的二次孕育剂进行二次孕育。凝固冷却后开箱清理获得铸件。对铸件进行本体组织性能分析，结果表明，与未使用本二次孕育剂孕育的铸件相比，铸件中心的石墨球化率从78％提高为85％，单位面积石墨球数从43个/平方毫米提高到54个/平方毫米，抗拉强度从388.2MPa提高到413.6MPa，室温冲击韧性平均值从28J提高到35J，-20℃冲击韧性平均值从14J提高到18J。