[发明专利]高硅固溶强化铁素体球墨铸铁件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种高硅固溶强化铁素体球墨铸铁件，其各组分含量的重量百分比是：C:3.25％～3.35％；Si：3.70％～3.80％；Mn：≤0.15％；P：≤0.03％；S：≤0.012％；Mg：0.035％～0.05％；Re：0.004％～0.015％；Sb：0.004％～0.006％；其余为铁。本发明还涉及上述高硅固溶强化铁素体球墨铸铁件的制造方法，包括配置原料、冲天炉熔炼、铁水脱硫、电炉熔炼、取样分析和调配、出铁、球化及一次孕育处理、除渣以及浇注。本发明的优点是：能有效解决高硅固溶强化铁素体球墨铸铁在制造壁厚＞60mm的QT500‑14球墨铸铁件时的缩松、缩孔缺陷。

技术领域

本发明涉及一种球墨铸铁，特别涉及一种高硅固溶强化铁素体球墨铸铁件及其制造方法。

背景技术

球墨铸铁在风力发电机组的轮毂、底座、轴承座、主轴等铸件上运用非常广泛，随着行 业的不断发展，在风力发电机组上使用QT500-14球墨铸铁的需求日益增多，QT500-14球墨 铸铁的材质特点是抗拉强度、屈服强度高，但是延伸和缺口冲击韧性低、脆性大。目前， GB/T1348-2009球墨铸铁国家标准只对QT500-7A牌号有技术要求，对QT500-14牌号并没有 技术规定；DIN EN1563:2005-10球墨铸铁欧洲标准虽然对壁厚≤60mm的QT500-14球墨铸铁 做了技术规定，但对壁厚＞60mm的球墨铸铁件并没有技术规定。为了得到更高的综合性能指 标，目前常用的方法是采用高硅固溶强化工艺来制造球墨铸铁件，但是，尽管高硅固溶强化 熔炼工艺在解决力学性能指标方面成效显著，可是材质受高硅低碳的影响缩松倾向增大，特 别是壁厚＞60mm的铸件。杨森在《高强度铸态球墨铸铁曲轴缩松防止措施》(现代铸铁，2015 年06期)一文中提到可以通过优化冷铁工艺布置，降低浇注温度，调整化学成分和加大孕育 的方式解决曲轴内部缩松缺陷，但该工艺适用于薄壁铸件并且需要对熔炼、球化、浇注等整 套铸件工艺参数进行严格控制；而风力发电机组铸件属于厚壁铸件，因此，在满足强度指标 的同时，如何解决缩松问题将是QT500-14球墨铸铁面临的最大难题。

发明内容

本发明要解决的其中一个技术问题是，提供一种能有效解决壁厚＞60mm的QT500-14球 墨铸铁缩松、缩孔缺陷的高硅固溶强化铁素体球墨铸铁件。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种高硅固溶强化铁素体球墨铸铁件，其 各组分含量的重量百分比是：

C:3.25％～3.35％；Si：3.70％～3.80％；Mn：≤0.15％；P：≤0.03％；S：≤0.012％；Mg： 0.035％～0.05％；Re：0.004％～0.015％；Sb：0.004％～0.006％；其余为铁。

本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种上述高硅固溶强化铁素体球墨铸铁件的制 造方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案依序包括以下步骤：

一、配置原料，原料包括下述重量百分比的物质：

生铁：44％～64％；废钢：8％～18％；回炉料：18％～26％；焦炭：7％～9％；石灰石：2.2％～ 3％；硅铁：0.7％～1.1％；

二、冲天炉熔炼，将生铁、回炉料、废钢、焦炭、石灰石、硅铁加到冲天炉中熔炼；

三、铁水脱硫，将冲天炉内的铁水倒入到铁水包中，冲天炉的出铁温度控制在1480～ 1550℃，并在此过程中向铁水包内分两次加入脱硫剂，脱硫剂的总加入量为1.2％～1.5％，当 冲天炉出铁1/3时，先将一半脱硫剂加入到铁水包内，当冲天炉出铁2/3时，再将剩下一半 脱硫剂加入到铁水包内，且从第一次加入脱硫剂开始，向铁水包包底持续充入氮气，充氮压 力控制在0.2～0.3MPa，充氮持续时间为3～4分钟，最终将铁水中硫含量的重量百分比控制 在0.01～0.02％；