CN102000784B - 一种大型球墨铸铁件凝固组织的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种大型球墨铸铁件凝固组织控制方法。用石墨、灰铸铁、铜制成的冷却体，冷却体安放在支架上，通过调节与水平方向的倾斜角度和过流长度实现球墨铸铁铁液流和温度下降的控制，实现处理后铁液晶核数量的控制；冷却体表面为曲率半径200-500mm的半圆形凹面，表面涂有耐火涂料，内部中空，可以通入冷却水；经过球化孕育处理后的球墨铸铁铁液流经冷却体后再进入铸型型腔，通过冷却体的激冷作用，使球墨铸铁铁液浇铸温度适当降低的同时，产生大量晶核，从而细化大型球墨铸铁件凝固组织，防止发生石墨畸变。
Description
技术领域
本发明涉及大型铸件制造技术领域，特别是一种大型球墨铸铁件凝固组织的控制方法。
背景技术
近年来，大型球墨铸铁件的生产和应用日益受到人们重视。但是，大型球墨铸铁件热节模数大、凝固时间长，容易产生晶粒粗大、石墨畸变等组织缺陷，导致机械性能尤其是延伸率低下，很难满足使用要求，需要制定极为严格的生产控制工艺才有可能获得合格的铸件，质量控制较为困难。实现大型球墨铸铁件凝固组织的有效控制，是获得合格铸件的关键。
中国发明专利ZL200710194651.9公开了一种超大型厚壁球墨铸铁件的熔炼及现场变质处理方法，主要涉及到熔炼工艺及球化、孕育剂的选用，以解决厚壁铸件型内衰退问题以及厚壁处的石墨偏析；中国发明专利ZL92105964.7公开了一种厚大断面球墨铸铁件用球墨铸铁件生产用球化剂，主要涉及大型球墨铸铁件球化剂的成分；中国发明专利ZL9112688.0公开了一种用于大型球墨铸铁件的微量元素涂料，主要涉及该种涂料的成分及使用该种涂料改善大型球墨铸铁件凝固组织的方法；中国发明专利申请公开说明书200710144925.3公开了一种厚大断面铸件的强制冷却系统，通过加强冷却控制凝固时间来控制大型球墨铸铁件的凝固组织；中国发明专利申请公开说明书200510018502.8涉及的同样是大型球墨铸铁件球化剂的成分；中国发明专利申请公开说明书200910010788.3涉及一种大型球墨铸铁件的瞬时孕育方法。以上所述的公开文件，均不涉及通过有效激冷促进形核、细化晶粒，圆整石墨球来实现大型球墨铸铁件凝固组织的有效控制。
金属液通过激冷体表面时将形成大量晶核，这些晶核在后续金属液的冲刷作用下脱离激冷体表面进入金属液中将成为后续形核核心，从而细化晶粒。球墨铸铁铁液凝固时共晶团的领先相是石墨，大量石墨核心的存在将使得共晶团及石墨球数大大增加，从而减少大型球墨铸铁件在长期凝固过程中石墨球长得过大、容易发生畸变的风险，并细化晶粒。本发明正是基于此，提出一种控制大型球墨铸铁件凝固组织的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过激冷增加铁液中形核核心，从而方便可靠控制大型球墨铸铁件凝固组织、提高机械性能的方法。
本发明利用球化孕育处理后的金属液经过激冷体表面时，产生大量激冷晶核在后续液流的冲刷作用下进入铸型，成为形核核心，从而细化晶粒，防止石墨畸变，控制大型球墨铸铁件凝固组织。具体方法是：
1)选用石墨、灰铸铁、铜制成冷却体，冷却体安放在支架上，通过调节倾斜角度和过流长度实现球墨铸铁铁液流和温度下降的控制，进而影响过流后球墨铸铁铁液的温度及形核核心数量；冷却体表面为曲率半径200-500mm的半圆形凹面，表面涂有耐火涂料，内部中空，可以通入冷却水；
2)将经过球化孕育处理后的球墨铸铁铁液流经冷却体后再进入铸型型腔，接触冷却体前铁液温度为(1350-铸件吨数/5)摄氏度，流经冷却体之后铁液进入铸型型腔的温度为(1300-铸件吨数/5)摄氏度。
冷却体表面为曲率半径200-500mm的半圆形凹面，具体尺寸依据需要浇铸的球墨铸铁铁液的重量确定，需要浇铸的铁液越重，曲率半径越大；一般5吨以下铸件选用曲率半径200mm的冷却体；5吨～30吨铸件选用曲率半径300mm冷却体；30吨～60吨铸件选用曲率半径400mm冷却体，60吨以上铸件选用曲率半径500mm的冷却体。冷却体长度为1000mm，倾斜角度为30°。
经过冷却体的激冷作用，使球墨铸铁铁液浇铸温度降低的同时，产生大量晶核，从而细化大型球墨铸铁件凝固组织，防止发生石墨畸变，使获得的大型球墨铸铁件的凝固组织晶粒得到细化，石墨球尺寸减小，数量增加，圆整度提高。
附图说明
图1是本发明的冷却体及支架结构示意图。
图2是本发明的冷却体使用示意图。
图3是本发明的冷却体截面结构示意图。
图中，1-冷却体，2-排水口，3-支架，4-振动台，5-铸型，6-入水口，7-浇包，8-球墨铸铁液，9-游离晶。
具体实施方式
实施例1：
浇铸直径600mm高度500mm的大型球墨铸铁件件试块，试块重约1吨。按照本发明的 方法，用如图1、图2所示的冷却体，曲率半径依据铸件重量，选择为200mm。浇铸时铁液接触冷却体前的温度按照公式(1350-铸件吨数/5)控制在1349.8摄氏度；它流经长度为1000mm、倾斜角度为30°的冷却体后，其温度下降到公式(1300-铸件吨数/5)限定的1299.8摄氏度(可通过调节冷却体内的水流量来控制铁液流出冷却体的温度)，再浇入铸型，凝固后获得大型球墨铸铁件试块。解剖后的进行凝固组织分析。结果表明，与不经过冷却体直接在1300摄氏度浇入铸型获得的试块相比，球化率从73％提高为82％，单位面积石墨球数从25个/平方毫米提高到32个/平方毫米，抗拉强度从308.4MPa提高到331.6Mpa，延伸率从2.4％提高到4.6％。
实施例2：
浇铸最大热节尺寸500mm、重量30吨的大型球墨铸铁件件，按照本发明的方法，根据铸件重量，选择曲率半径为300mm，倾斜角30°，长度为1000mm的冷却体。浇铸时铁液接触冷却体前的温度按照公式(1350-铸件吨数/5)控制在1344摄氏度；流经冷却体后，温度下降到公式(1300-铸件吨数/5)限定的1294摄氏度，再浇入铸型，凝固后获得大型球墨铸铁件。热节中心部位套料进行凝固组织分析。结果表明，与不经过冷却体直接在1294摄氏度浇入铸型获得的大型球墨铸铁件相比，球化率从71％提高为79％，单位面积石墨球数从19个/平方毫米提高到26个/平方毫米，抗拉强度从294.4MPa提高到325.4MPa，延伸率从2.3％提高到4.1％。
其它实施例中：5吨～30吨铸件选用曲率半径300mm冷却体；30吨～60吨铸件选用曲率半径400mm冷却体，60吨以上铸件选用曲率半径500mm的冷却体。
Claims (2)
1.一种大型球墨铸铁件凝固组织控制方法，其特征在于按以下进行：
1)用石墨、灰铸铁、铜制成的冷却体，冷却体安放在支架上，通过调节与水平方向的倾斜角度和过流长度实现球墨铸铁铁液流和温度下降的控制，实现处理后铁液晶核数量的控制；冷却体表面为半圆形凹面，表面涂有耐火涂料，内部中空，用于通入冷却水；
2)使经过球化孕育处理后的球墨铸铁铁液流经冷却体后再进入铸型型腔，接触冷却体前，铁液浇铸温度根据铸件重量控制在(1350-铸件吨数/5)摄氏度，流经冷却体之后，铁液进入铸型型腔时的温度为(1300-铸件吨数/5)摄氏度。
2.根据权利要求1所述的大型球墨铸铁件凝固组织控制方法，其特征在于为冷却体表面的半圆形凹面曲率半径为200-500mm，冷却体长度为1000mm，倾斜角度为30°。
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