[发明专利]一种耐低温耐腐蚀风电球墨铸铁的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种球墨铸铁的制备方法。

背景技术

风力发电产业的快速发展,对低温冲击特性球墨铸铁的需求越来越大。根据目前增长趋势，到2020年，中国总装机容量可达1亿KW，可见风力发电行业方兴未艾。球墨铸铁是锋利发电设备的主要构件，而由于风力发电设备多建于海边和沙漠等多风低温地带，长期裸露空气中，锈蚀较严重，使用寿命大大缩短，因此对球墨铸铁质量要求较高，在要求球墨铸铁具有常规性能指标外，还要求其具有耐低温，耐腐蚀的性能，以提高风电产品的安全系数和使用寿命。目前，现有的球磨铸铁仅能满足在零下40℃左右的温度下具有良好的使用性能，而在零下60℃左右的温度下，常规性能指标较低，冲击韧性为6~8J/cm²，冲击韧性差，安全系数低，耐腐蚀性能较差，使用寿命短，不能够满足风力发电设备在超低温条件下对球墨铸铁件的要求，因此对低温性能优异，耐腐蚀性好的球墨铸铁的研究是十分必要的。

发明内容

本发明是为解决现有的球墨铸铁在零下60℃的条件下，冲击韧性和耐腐蚀性差的技术问题，而提供一种耐低温耐腐蚀风电球墨铸铁的制备方法。

本发明的一种耐低温耐腐蚀风电球墨铸铁的制备方法按以下步骤进行：

一、熔炼铁液：先按Q10生铁和废钢的质量份数为60~80和20~40，称取Q10生铁和废钢，再按球磨铸铁用增碳剂的质量与Q10生铁和废钢的总质量之比为（3~5）：100，按镍板的质量与Q10生铁和废钢的总质量之比为（1~1.5）：100，称取球磨铸铁用增碳剂和镍板，然后将称取的Q10生铁、废钢、球磨铸铁用增碳剂和镍板加入到中频炉中，升温至温度为1500~1550℃，静置2~4min，出炉，得到铁液；

二、球化及孕育处理：首先按球化剂的质量与Q10生铁和废钢的总质量之比为（1.5~1.7）：100，再按硅钡孕育剂的质量与Q10生铁和废钢的总质量之比为（0.7~0.9）：100、硅铋孕育剂的质量与Q10生铁和废钢的总质量之比为（0.10~0.15）：100，称取球化剂、硅钡孕育剂和硅铋孕育剂，然后将称取的球化剂放于浇注包的堤坝一侧，将称取的硅钡孕育剂均匀覆盖在球化剂上，再将步骤一的铁液在浇注温度为1310~1350℃的条件下，浇注到包中，浇注过程中随流加入称取的硅铋孕育剂，在温度为1420~1450℃的条件下，保温0.4~0.6min完成球化及孕育，得到热处理前的一种耐低温耐腐蚀风电球墨铸铁；

三、热处理：将步骤二中得到的热处理前的一种耐低温耐腐蚀风电球墨铸铁装入热处理炉中进行石墨化退火，其中石墨化退火的过程为：先将炉温升温至温度为920~940℃，保温2~3h，然后待炉冷至温度为730~750℃，保温2~3h，当炉冷至温度为600℃时，出炉空冷，完成热处理，得到耐低温耐腐蚀风电球墨铸铁。

本发明的有益效果

本发明的制备方法选择低硫、低磷的Q10生铁，并严格控制铁液中C、Si、Mn、Mg、RE等元素的含量，由于Ni在氧化性气氛中的热力学稳定性高，属于易钝化金属，溶于基体可降低基体与石墨的电位差，减小腐蚀电流，改善材料的耐蚀性，故加入适量的Ni有利于提高低温高韧性球墨铸铁的抗盐雾、酸雨腐蚀的性能，选用适合的球化剂及孕育剂，辅以相应的球化孕育工艺，最后辅以适当的热处理手段，使铸件中铁素体体积分数达到95%~99%，保证了超低温条件下球磨铸铁的强度和耐腐蚀性能，此外经本发明的制备方法得到的球墨铸铁中，残余镁的含量在0.042~0.050%，保证了球化不产生衰退，本发明的制备方法采用两次孕育，第一次主要进行孕育脱硫、脱氧，改善断面中心部位的球化状况，使得球径变小，第二次孕育，使球墨数量能达到≥200个/mm²。随着石墨数量增加，低温冲击值显著提高，当球墨数量≥250个/mm²时，退火态的低温冲击韧性值较高，最后退火工艺采用高温、低温两个阶段石墨化退火，消除铸态组织中的少量或微量的渗碳体，得到的耐低温耐腐蚀风电球墨铸铁抗拉强度为370~385N/mm²、屈服强度为255~268N/mm²、延伸率为24%~26%、硬度为156~164HBW，常规性能指标较高，零下60℃冲击值12~14J/cm²，冲击韧性较好，满足了风力发电设备对球墨铸铁件低温性能及耐腐蚀性能的要求，可应用在风力发电设备中。

附图说明

图1为实施例1制备的热处理前的一种耐低温耐腐蚀风电球墨铸铁试样的球化程度金相显微镜照片；