[发明专利]厚大断面球墨铸铁件的型内孕育块以及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料制备技术领域，具体涉及一种厚大断面球墨铸铁件的型内孕育块及其制备方法。

背景技术

球墨铸铁是二十世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，主要制作工艺为通过球化和孕育处理得到球状石墨，以有效提高铸铁的机械性能，特别是提高塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。由于其综合性能接近于钢，目前已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。

厚大断面球墨铸铁是指壁厚≥100mm的球墨铸铁，厚大断面球墨铸铁的孕育和球化十分关键，型内孕育工艺的最大优点就是作为两次孕育两次球化在铸型内进行，对已有球化衰退、孕育衰退铁液有较强的补救作用。

现有生产孕育块的技术主要有粘结块和铸造块两大类。制作粘结块的粘结剂主要是石蜡、水玻璃、热熔胶等，用它们与硅铁粉结合在一起，制作成型。铸造孕育块是将硅铁和必要的合金元素熔化在一起，铸造成型。粘结块强度、密度低，使用时易产生夹渣，有崩溃现象。铸造块强度高，孕育溶解均匀。

生产铸造孕育块的多为湿型砂铸造，容易产生气孔及表面粘砂等缺陷，且因75硅铁的电阻较大，在炉内不易产生涡流，熔化困难，为大批量快速生产增加了难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上现有技术问题的不足，提供一种针对厚大断面球墨铸铁件的型内孕育块，该型内孕育块的重量可达2Kg左右，且熔点低，熔化时间短，孕育效果好。

本发明所采用的技术方案为：

一种厚大断面球墨铸铁件的型内孕育块，该型内孕育块由以下重量百分比的各组分制备而成：75-80％硅铁、2％硅钙合金、5％稀土镁硅铁、3％铝铁合金、5％锰铁合金、5-10％废钢。

作为优选，所述硅铁为75硅铁，其中硅(Si)占75％、余量为铁(Fe)。

作为优选，所述硅钙合金中钙(Ca)占40％、硅(Si)占55％、余量为铁(Fe)。

作为优选，所述稀土镁硅铁中稀土(Re)占5％、镁(Mg)占8-10％、硅(Si)占40％、余量为铁(Fe)。

作为优选，所述铝铁合金中铝(Al)占99.9％、余量为铁(Fe)。

作为优选，所述锰铁合金中锰(Mn)占99.5％、余量为铁(Fe)。

作为优选，所述废钢中碳(C)占0.02％、余量为铁(Fe)。

本发明还进一步提供上述厚大断面球墨铸铁件的型内孕育块的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取以上重量份数的各组份；

(2)在酸性中频炉的炉底先加入废钢、锰铁合金，然后酸性中频炉的中间竖直插上石墨碳棒，再加入硅铁，然后将酸性中频炉加热至1500-1550℃，使炉内固体物质熔清；

(3)熔清后用集渣剂对炉内液体除渣一次，然后加入铝铁合金，使熔化形成铁液；

(4)将浇包预热至50-100℃后，在浇包底部放入硅钙合金、稀土镁硅铁，然后将铁液倒入浇包，使熔化形成终铁液；

(5)对终铁液进行模具浇注，待成型后得到本发明厚大断面球墨铸铁件的型内孕育块。

所述步骤(2)中石墨碳棒的直径(Φ)为60mm。

所述步骤(5)中模具由上金属模和下金属模配合组成，其中下金属模的上表面向内设置有一个型内孕育块尺寸和形状的型腔，上金属模上设置有贯通的用于(在上金属模和下金属模盖合时)向型腔浇注的浇口。即上金属模和下金属模盖合时，上金属模的浇口与下金属模的型腔连通，通过上金属模的浇口可以将终铁液快速浇注进入下金属模的型腔中，完成铸型。

有别于现有技术针对薄壁小件、重量60-80g的型内孕育块，本发明型内孕育块是针对厚大断面球墨铸铁件的型内孕育块，其重量为1-3Kg，优选为2Kg。该型内孕育块作为孕育剂进行厚大断面球墨铸铁件时的加入比例为重量百分比0.03-0.05％。

与现有技术相比，本发明具有以下显著优点和有益效果：

(1)本发明的型内孕育块同时含有锰元素和稀土元素，且当锰元素和稀土元素的比例为1︰20时可以最大限度地降低孕育块的熔点，这点在厚大断面球墨铸铁件铸造中很关键，不仅可以降低能源成本，且更为重要的是有效解决了大重量孕育块熔化难、熔化不彻底/不均匀的问题，保证孕育效果，保证厚大断面球墨铸铁件的整体质量；

(2)在制备方法上，采用石墨碳棒竖插在中频炉的方式以增加导电性，使硅铁快速熔化，熔化效率提高40-50％，可实现大批量快速生产；