[发明专利]一种高性能的球墨铸铁卷筒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程设备技术领域，尤其是涉及一种高性能的球墨铸铁卷筒及其制备方法。

背景技术

卷筒是大型起重设备、旋挖钻和卷扬减速机的关键零部件之一，由于承重的钢丝绳直接缠绕在卷筒上，卷筒直接承受起吊载荷，其质量优劣对起重设备、旋挖钻和卷扬减速机的安全运行有着至关重要的影响。随着现代工程的发展趋向大型化，工程机械行业大型或超大型起重设备、钻孔设备和卷扬减速机的应用越来越广泛，起吊的重量和扬程均大幅度增加。例如：超大型起重设备的起吊重量已达到几千吨；超大型卷扬机的扬程达到了数百米。因此，对卷筒的材质及其制备方法提出了更高的要求。

目前，采用普通球墨铸铁制造的卷筒，与结构钢焊接加工卷筒相比，抗拉强度、延伸率等一系列力学性能指标偏低，因此在高负荷、高冲击等恶劣工况下使用卷筒时，易发生脆性裂纹、绳槽磨损等失效，造成安全隐患，严重制约了卷筒在大型或超大型工程机械行业的推广应用。

为了提高卷筒使用的使用性能和安全性能，近年来国内开始研究高性能球墨铸铁卷筒。专利号为CN1900340的中国专利公开了一种铸态高强度高伸长率球墨铸铁材料，该专利各组分及其重量百分比为：C 3.5～3.8％，Si 2.6～3.1％，Mn≤0.3％，S≤0.03％，P≤0.05％，余量为Fe。其铸件的力学性能为抗拉强度σ_b≥480MPa，屈服强度σ_0.2≥310MPa，延伸率δ≥20％，布式硬度HB在150-200，铸件的金相组织基体为铁素体≥85％，渗碳体≤3％，磷共晶≤1％；该专利公布的球墨铸铁强度略低，不能满足高性能卷筒的应用技术指标。专利号为CN101603142的中国专利公开了一种高强度高韧性球墨铸铁铸件及其制备方法，该专利各组分及其重量百分比为：C 3.6～3.8％，Si 2.4～2.8％，Mn 0.8～0.9％，Cu 0.5～0.6％，Cr 0.1～0.2％，S≤0.02％，P≤0.07％，余量为Fe。其铸件的力学性能为抗拉强度≥590MPa，屈服强度≥380MPa，延伸率≥8％；该铸件的锰、铜含量偏高，导致以延伸率为主力学性能指标偏低。专利号为CN102747268B的中国专利公开了一种高强度、高塑性球墨铸铁及其制造方法，该专利各组分及其重量百分比为：C 3.4～3.8％，Si 2.3～2.7％，Mn 0.3～0.5％，Cu 0.3～0.5％，Cr 0.02～0.10％，S≤0.03％，P≤0.04％，Sb 0.001～0.005％，Mg 0.03～0.06％，Re 0.001～0.003％，余量为Fe；其铸件的基体组织由一定比例含量的铁素体和珠光体组成，具有较高强度和较高的伸长率，可以满足重型载重汽车驱动桥桥壳、支架类铸件的使用要求。该铸件的基体含有碳化物生成元素Cr，同时基体中含有大量的珠光体组织，因此铸件的延伸率偏低。

因此，如何提供一种具有高性能的，尤其是高强度高韧性的，且适用于大型或超大型起重设备、旋挖钻以及卷扬减速机的球墨铸铁卷筒是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能的球墨铸铁卷筒，该球墨铸铁卷筒所用球墨铸铁具有较高的强度和较高的韧性，且能够适用于大型或超大型起重设备、旋挖钻以及卷扬减速机。本发明的另一目是提供一种上述球墨铸铁卷筒的制备方法。

为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种高性能的球墨铸铁卷筒，由球墨铸铁材料加工而成，所用球墨铸铁包括以下重量百分比的组分：3.0％～3.3％的C；3.6％～4.0％的Si；S<0.02％；P<0.03％；Mn<0.3％；0.02％～0.04％的Mg；0.01％～0.025％的RE；0.2％～0.3％的Mo；0.12％～0.15％的Ni；0.003％～0.010％的Ca，0.005％～0.010％的Ba，且0.010％≤Ca+Ba≤0.020％，Bi≤0.003％；余量为Fe以及不可避免的杂质。

优选的，所述Mo的重量百分比为0.22％～0.28％。

优选的，所述Ni的重量百分比为0.125％～0.145％。

优选的，所用球墨铸铁的抗拉强度σ_b≥540MPa，屈服强度σ_0.2≥400MPa，延伸率δ≥14％。