[发明专利]一种厚大断面灰铸铁气缸套组织控制方法

说明书

本发明公开了一种厚大断面灰铸铁气缸套组织控制方法，具体包括以下步骤：步骤1，配料：选用优质废钢、铸造用生铁及回炉铁为主要原料，再根据铁液成分范围配增碳剂、硅铁、锰铁、磷铁、硫铁、硼铁、铜和钒铁；步骤2，熔炼：采用中频炉熔炼，具体包括以下步骤：a)投料熔化；b)过热静置；c)孕育处理；步骤3，浇注：将温度为1340～1350℃的铁水注入砂型中成型，当浇注1/5～1/3铁水时，均匀加入粒度为0.4～1mm的孕育剂；步骤4，分阶段冷却。通过控制气缸套不同凝固阶段的外部冷却条件，控制冷却速度，改善了气缸套的组织和性能均匀性，减少微观缩孔疏松，且易于掌握和操作。

技术领域

本发明属于铸造技术领域，涉及一种厚大断面灰铸铁气缸套组织控制方法。

背景技术

船舶柴油机的核心部件灰铸铁气缸套，长期工作在高温、高速、高压等工况环境下，其性能以及内在质量的好坏直接影响船舶柴油机的寿命和可靠性，而其性能主要取决于灰铸铁气缸套厚大断面部位的石墨形态和基体组织。灰铸铁气缸套铸件重量3吨以上、长度大于2500mm、最大壁厚大于150mm，要求石墨形态为片状A型，长度2～4级，不允许出现不良石墨形态(A型石墨长度过长或粗大；D型、E型石墨；块状石墨)；基体组织为片层状珠光体，基体组织中的磷共晶和碳化物应分布均匀。

在实际生产中，厚大断面灰铸铁铸件内部，会出现A型石墨长度过长或粗大，以及微观缩孔疏松的现象，使得边缘和中心部位组织均匀性差，另外厚大断面边缘有时也会出现D型石墨，这就严重影响了铸铁的力学性能。

为了控制厚大断面的组织状态，现有的加工方法中除了采用常规的冒口、冷铁等方式外，还通过改善型砂和涂料的方式来控制厚大断面灰铸铁件的冷却速度，缩短其冷却时间，使石墨没有充足的时间长大。

中国专利(专利号：ZL201410512427.X，专利名称：一种改善厚大断面灰铸铁石墨等级的方法，公开号：104263888，公开日：2015.01.07)公开了一种利用铬矿砂较高的导热系数和蓄热系数，改善厚大断面灰铸铁(150mm×150mm×150mm)石墨等级的方法，但这种方法对于重量大于3吨、长度大于2500mm的气缸套铸件来说，效果不明显。

此外，也有部分厂家从铸造方法的角度出发制造灰铸铁气缸套，中国专利(专利号：ZL201510084208.0，专利名称：船用低速柴油机气缸套铸造方法，公开号：104762547，公开日：2015.07.08)公开了一种船用低速柴油机气缸套铸造方法，能够改善石墨、硬质相形态及分布，但没有公开对厚大断面组织石墨形态和基体组织影响的内容。

中国专利(专利号：ZL200510027454.9，专利名称：船用大缸径气缸套的铸造方法)公开了一种船用大缸径气缸套的铸造方法，其中未涉及对厚大断面组织状态如何控制。

上述方法均未提及控制灰铸铁气缸套铸件厚大断面部位组织和性能的均匀性的方法，灰铸铁气缸套铸件厚大断面组织和性能由于受石墨生长方式、分布形态等因素影响而不合格，其根本原因在于原材料、化学成分、铁液温度、孕育工艺和冷却条件的控制，导致气缸套厚大断面内部存在微观组织不均匀和微观缩孔疏松的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种厚大断面灰铸铁气缸套组织控制方法，解决了厚大断面组织均匀性问题和微观缩孔疏松问题。

本发明所采用的技术方案是，一种厚大断面灰铸铁气缸套组织控制方法，具体包括以下步骤：

步骤1，配料：

选用优质废钢、铸造用生铁及回炉铁为主要原料，再根据铁液成分范围配增碳剂、硅铁、锰铁、磷铁、硫铁、硼铁、铜和钒铁，使各合金成分控制在如下范围内：碳：3.0～3.3％；硅：1.1～1.2％；锰：0.65～0.75％；磷0.20～0.25％；硫：0.04～0.08％；硼：0.02～0.03％；铜：1.20～1.50％；钒0.05～0.15％，以上皆为重量百分比，其余为铁；