[发明专利]一种改善球墨铸铁材料组织和性能的铸造方法及由其铸造的铸件

权利要求书

1.一种改善球墨铸铁材料组织和性能的铸造方法，其特征在于，包括步骤：

A)金属型的设计

根据铸件的外形结构，利用铸造模拟软件对铸件进行凝固模拟，分析铸件不同壁厚处的冷却过程，据此设计金属型相应部位的厚度，设计制作随型的金属型，金属型材质与铸件材质的热导率和热容量近似，金属型壁厚与铸件壁厚之比为0.8～1.2:1；

所述球墨铸铁材料为EN-GJS-500-14，所述金属型材料为热导率和热容量与之近似的球墨铸铁QT400-18；

B)金属型和砂芯的预处理

将金属型进行预热，然后内壁均匀涂刷水基涂料，利用金属型预热温度烘干涂料；同时对预制的砂芯表面均匀涂刷醇基涂料，烘干；所述的水基涂料组分包括：锆英粉50～80wt％、水19～40wt％及辅料1～10％；所述的醇基涂料组分包括：锆英粉50～80wt％、乙醇19～40wt％及辅料1～10％；刷完涂料后，金属型和砂芯合箱，再对金属型与砂芯之间的型腔进行热风处理；

C)铸件的铸造

(c1)将炉料在熔炼炉内进行熔炼，调整炉料配比控制元素C、Si至规定值；

(c2)在浇包底部加入球化剂和覆盖孕育剂，混合均匀；然后将步骤c1熔炼的铁液倒进浇包，同时加入一次孕育剂；

(c3)将浇包中的铁液浇注到金属型与砂芯之间的型腔中，浇注过程中同时加入随流孕育剂，铁液在型腔中充型、凝固，冷却后开箱清理出铸件。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中，金属型预热表面温度控制在50～80℃；水基涂料的涂料波美度控制在65～85Be，金属型内壁和砂芯表面的涂料层厚度控制在0.4～0.7mm，涂刷时，金属型内壁刷3～4遍，砂芯表面刷2～3遍。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中，所述辅料为粘土类矿物质。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c1中，所述炉料的组分为：生铁30％～50％、回炉料30％～50％、废钢10％～20％。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，生铁选用低硅类生铁，生铁中Si≤1.0wt％、Mn≤0.2wt％、P≤0.05wt％、S≤0.035wt％、有害合金元素≤0.025wt％；所述的废钢为薄片类碳素废钢，废钢中C≤0.20wt％、Si≤0.5wt％、Mn≤0.5wt％、P≤0.035wt％、S≤0.035wt％、Cr≤0.10wt％；回炉料为铁素体球墨铸铁回炉料。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C中，按浇注铁水重量百分比计，球化剂用量为0.9～1.2wt％，覆盖孕育剂用量为0.3～0.5wt％，一次孕育剂用量为0.4～0.8wt％；随流孕育剂用量为0.10～0.20wt％；其中球化剂选用稀土硅镁球化剂，化学成分包括5.0～7.0wt％Mg、0.10～0.50wt％RE、40～50wt％Si以及余量的铁；覆盖孕育剂和一次孕育剂选用硅钙钡孕育剂，化学成分包括40～60wt％Si、1.5～2.5wt％Ba、0.2～1.0wt％Ca以及余量的铁；随流孕育剂选用硫氧孕育剂，化学成分包括65～80wt％Si、0.5～1.5wt％Ca以及余量的铁。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c2中浇包的熔融铁液温度为1400～1450℃；步骤c3中浇注的铁液温度为1330～1350℃。

8.根据权利要求1～7任一项所述的方法铸造的铸件。

9.如权利要求8所述的铸件，其特征在于，其组成为：C：3.2～3.6wt％、Si：3.0～3.6wt％、Mn≤0.30wt％、P≤0.04wt％、S：0.005～0.02wt％、Mg：0.03～0.07wt％、Re≤0.35wt％，其余为Fe及制备过程中带入的杂质。