球墨鑄鐵的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種球墨鑄鐵的制備方法：用粒徑為0.2～0.3mm的可發(fā)性共聚樹(shù)脂珠粒為原始粒料，進(jìn)行預(yù)發(fā)泡和二次發(fā)泡成型即得到鑄件模型，成型后烘干組合得到模組；將模組烘干進(jìn)行填砂造型，然后在澆口杯上對(duì)接型上球化裝置；將球化劑放入型上球化裝置中的反應(yīng)室中，球化劑為含鎂量為6-8％的稀土硅鐵鎂合金，加入量為鐵水重量的0.6-0.9％；然后將鐵水即QT400-18球墨鑄鐵原料熔融后所得的金屬液澆注到型上球化裝置中，然后流入裝有造型的的鑄型型腔內(nèi)，待產(chǎn)品材料合金液冷卻凝固1小時(shí)以上后翻箱清理得鑄件。本發(fā)明具有能有效實(shí)現(xiàn)孕育處理的效果，所得的球墨鑄鐵無(wú)白口組織出現(xiàn)，且簡(jiǎn)化處理步驟、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】球墨鑄鐵的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及球墨鑄鐵的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在球墨鑄鐵的生產(chǎn)過(guò)程需要對(duì)材料進(jìn)行球化處理和孕育處理，球化處理的 作用是使石墨在結(jié)晶生長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)成球狀來(lái)改善基體形貌提高鑄件的力學(xué)性能，而孕育的目的 是消除白口、增加共晶團(tuán)和石墨球并細(xì)化、消除偏析、消除結(jié)晶過(guò)冷傾向等。
[0003] 特別是在球墨鑄鐵的生產(chǎn)過(guò)程，現(xiàn)有技術(shù)一般必須經(jīng)過(guò)上述球化處理和孕育處理 之后，才能獲得機(jī)械性能優(yōu)異的球墨鑄鐵。但是上述這兩種處理過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)，而且在孕育處 理過(guò)程中，孕育劑多采用Si-Fe為主，為了改善孕育效果又增加了鍶、鈰、鋇、鈦、鋯等強(qiáng)化 孕育元素的特種孕育劑。但是上述這些元素多屬于貴金屬領(lǐng)域，增加了孕育成本。
[0004] 此外，在進(jìn)行球化處理和孕育處理兩種步驟時(shí)，如果球化劑和孕育劑選擇的種類 和添加量不合適，很容易造成球化衰退和孕育衰退的缺陷，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量性能不穩(wěn)定。 而目前的改進(jìn)方案往往都是將問(wèn)題的落腳點(diǎn)落于球化劑和孕育劑的種類配方上，沒(méi)有想到 省略其中一個(gè)步驟而能實(shí)現(xiàn)原來(lái)兩個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)的技術(shù)效果，這是因?yàn)椋谇蚧幚磉^(guò)程中， 往往關(guān)注的是球化作用，如脫硫去氧等能力的體現(xiàn)，至于球化劑本身是否能實(shí)現(xiàn)消除白口 的作用，以及如何調(diào)配球化劑的種類和添加量以及采用的球化裝置本身的結(jié)構(gòu)特性來(lái)同時(shí) 實(shí)現(xiàn)球化和孕育效果現(xiàn)有技術(shù)均沒(méi)有過(guò)報(bào)道和記載。本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)很難 想到在球化處理過(guò)程中如何控制反應(yīng)條件實(shí)現(xiàn)兩種功能。
[0005] 因此，如何提供一種常規(guī)元素，既能起到孕育處理的效果，同時(shí)又能降低成本，簡(jiǎn) 化處理步驟的球墨鑄鐵的制備方法，成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種能有效實(shí)現(xiàn)孕育處理的效果，所得的 球墨鑄鐵無(wú)白口組織出現(xiàn)，且簡(jiǎn)化處理步驟、生產(chǎn)成本低的球墨鑄鐵的制備方法。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種球墨鑄鐵的制備方法，制 備步驟包括：
[0008] (1)選用粒徑為0. 2?0. 3_的可發(fā)性共聚樹(shù)脂珠粒為原始粒料，將原始粒料進(jìn)行 預(yù)發(fā)泡，預(yù)發(fā)溫度為90?100°C，預(yù)發(fā)時(shí)間為20-25秒，預(yù)發(fā)壓力為0. 03-0. 05MPa，預(yù)發(fā)密 度為20-25g/L ;然后在壓力為0· 05-0. 08MPa，時(shí)間為70-80秒，溫度110?115°C條件下二 次發(fā)泡成型即得到鑄件模型，成型后，進(jìn)行烘干20-24小時(shí)，烘干溫度控制在45?55°C ;
[0009] (2)將烘干后的模型進(jìn)行修模、組粘、涂掛涂料、檢驗(yàn)得到組合好的模組；
[0010] (3)將組合好的模組進(jìn)行烘干，烘干溫度控制在40-55°C，烘干時(shí)間6-8小時(shí)；
[0011] (4)將烘干后的模型組（模組）填砂造型，然后在澆口杯上對(duì)接型上球化裝置；
[0012] (5)將稱量好的球化劑放入型上球化裝置中的反應(yīng)室中，球化劑采用含鎂量為 6-8%的稀土硅鐵鎂合金，加入量為鐵水重量的0. 6-0. 9% ;
[0013] (6)然后將鐵水即QT400-18球墨鑄鐵熔融后所得的金屬液澆注到型上球化裝置 中，然后流入裝有造型的的鑄型型腔內(nèi)，待產(chǎn)品材料合金液冷卻凝固1小時(shí)以上后翻箱清 理得鑄件。
[0014] 本發(fā)明上述步驟（1)二次發(fā)泡成型的成型產(chǎn)品選擇拉線棒，制作產(chǎn)品泡沫模型 120 件。
[0015] 作為優(yōu)選，步驟（5)所述的球化劑采用含鎂量為8%的稀土硅鐵鎂合金，加入量為 鐵水重量的〇. 8% ;采用該配比可以保證制備的最終產(chǎn)品沒(méi)有白口組織，鑄件性能更加穩(wěn) 定。
[0016] 本發(fā)明步驟（5)所述鐵水為QT400-18球墨鑄鐵配方原料混合在熔化爐中熔融后 所得的金屬液。
[0017] 本發(fā)明步驟（4)所述的型上球化裝置，它包括有耐高溫材料制得的基座，所述的 基座上設(shè)有鐵水注入口、鐵水通道和裝有球化劑的反應(yīng)室，所述的鐵水通道的一端與鐵水 注入口的底部連通，鐵水通道的另一端與反應(yīng)室連通，所述的反應(yīng)室上部設(shè)有鐵水出口；所 述的鐵水通道的另一端與反應(yīng)室連通處位于反應(yīng)室內(nèi)壁近底部的位置上；所述的鐵水通道 與鐵水注入口連通的一端距基座底面的距離高于鐵水通道與反應(yīng)室連通的另一端距基座 底面的距離；所述的反應(yīng)室的側(cè)邊設(shè)有混合室，所述的混合室的上端與鐵水出口連通，混合 室的底部設(shè)有澆注口；所述的混合室的內(nèi)壁設(shè)有用于鐵水混合的螺旋形結(jié)構(gòu)；所述的反應(yīng) 室的上端設(shè)有蓋子；它還包括澆口杯，所述的澆口杯位于鐵水注入口的正上方，且澆口杯與 鐵水注入口連通。由于采用上述特殊的球化裝置，使得球化效果好，同時(shí)保證其中的球化劑 能夠充分球化并能達(dá)到孕育的效果保證產(chǎn)品無(wú)白口組織出現(xiàn)。
[0018] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0019] 1.在生產(chǎn)球墨鑄鐵采用型內(nèi)或型上球化中發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明球化劑中的鎂可以起到瞬 時(shí)的孕育作用，采用以上兩種球化處理方式，無(wú)需再加孕育劑進(jìn)行孕育處理，不會(huì)出現(xiàn)白口 組織。
[0020] 2.本發(fā)明所述的球墨鑄鐵的制備方法，所述的鎂在稀土硅鐵鎂合金球化劑中的含 量為6-8%，球化劑加入量為鐵水（即原料合金熔融后所得的液態(tài)鋼水）重量的0. 6-0. 9% 通過(guò)這兩個(gè)用量的控制同時(shí)結(jié)合本發(fā)明上述描述的特殊結(jié)構(gòu)的型上球化裝置，從而使得制 備出的球墨鑄鐵沒(méi)有白口組織，也無(wú)需再進(jìn)行孕育處理，因此制備工藝簡(jiǎn)單，后處理容易， 節(jié)省了原料用量，降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明是首次在生產(chǎn)球墨鑄鐵的過(guò)程中不采用孕育處 理步驟，而是采用球化劑中鎂含量的控制和占鐵水總量的比例來(lái)實(shí)現(xiàn)不產(chǎn)生白口組織的優(yōu) 點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1本發(fā)明不加孕育劑僅僅添加球化劑后所得的產(chǎn)品取樣其金相組織照片。
[0022] 圖2本發(fā)明球化處理的型上球化裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖3本發(fā)明球化處理的型上球化裝置在型砂上使用的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，但本發(fā)明不僅僅局限于以下實(shí)施例。
[0025] 本發(fā)明實(shí)施例的原料和設(shè)備不做特殊說(shuō)明，均為行業(yè)常規(guī)產(chǎn)品。
[0026] 實(shí)施例
[0027] 制備步驟：（1)選用粒徑為0. 2?0. 3_的可發(fā)性共聚樹(shù)脂珠粒（可發(fā)性共聚樹(shù) 脂珠粒購(gòu)自杭州凱斯特化工有限公司的STMMA可發(fā)性共聚樹(shù)脂珠粒）為原始粒料，將原始 粒料進(jìn)行預(yù)發(fā)泡，預(yù)發(fā)溫度為90?KKTC，預(yù)發(fā)時(shí)間為25秒，預(yù)發(fā)壓力為0. 05MPa，預(yù)發(fā)密 度為23g/L ;然后在壓力為0. 08MPa，時(shí)間為80秒，溫度110?115°C條件下二次發(fā)泡成型， 成型產(chǎn)品選擇拉線棒，（鑄件材料為球墨鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)材料，牌號(hào)為QT400-18)制作產(chǎn)品泡沫模 型120件，成型后，進(jìn)行烘干24小時(shí)，烘干溫度控制在45?55°C ;
[0028] (2)將烘干后的模型進(jìn)行修模、組粘、涂掛涂料、檢驗(yàn)（均為行業(yè)常規(guī)處理過(guò)程，如 可參考cn200910095699中相關(guān)內(nèi)容）；
[0029] (3)將組合好的模組進(jìn)行烘干，烘干溫度控制在40_55°C，烘干時(shí)間8小時(shí)；
[0030] (4)將烘干后的模型組填砂造型（造型為鑄造行業(yè)常規(guī)造型工藝，如可參考 cn200910095699中相關(guān)內(nèi)容），然后在上面澆口杯上對(duì)接型上球化裝置，如附圖2所示：它 包括有耐高溫材料（耐火陶瓷如熔融溫度在氧化硅熔點(diǎn)（1728°C )以上的陶瓷材料）制得 的基座1，所述的基座1上設(shè)有鐵水注入口 2、鐵水通道3和裝有球化劑的反應(yīng)室4,所述的 鐵水通道3的一端與鐵水注入口 2的底部連通，鐵水通道3的另一端與反應(yīng)室4連通，所述 的反應(yīng)室4上部設(shè)有鐵水出口 5 ;所述的鐵水通道3的另一端與反應(yīng)室4連通處位于反應(yīng) 室4內(nèi)壁近底部的位置上；所述的鐵水通道3與鐵水注入口 2連通的一端距基座1底面的 距離高于鐵水通道3與反應(yīng)室4連通的另一端距基座4底面的距離；所述的反應(yīng)室4的側(cè) 邊設(shè)有混合室6,所述的混合室6的上端與鐵水出口 5連通，混合室6的底部設(shè)有澆注口 7 ; 所述的混合室6的內(nèi)壁設(shè)有用于鐵水混合的螺旋形結(jié)構(gòu)；所述的反應(yīng)室4的上端設(shè)有蓋子 9 ;它還包括澆口杯8,所述的澆口杯8位于鐵水注入口 2的正上方，且澆口杯8與鐵水注入 口 2連通。
[0031] (5)將稱量好的球化劑放入型上球化裝置中的反應(yīng)室（球化劑采用含鎂量為8% 的稀土硅鐵鎂合金，塊度在lOmmXIOmm，加入量為鐵水即QT400-18球墨鑄鐵原料熔融后的 金屬液重量的0.8% )
[0032] (6)然后將在1350-1550°C熔融后澆注到型上球化裝置中，然后流入裝有造型的 的鑄型型腔內(nèi)，待產(chǎn)品材料合金液冷卻凝固1小時(shí)以上后翻箱清理得鑄件。然后進(jìn)行清理 工藝與傳統(tǒng)消失模鑄造澆注工藝相同；（上述QT400-18球墨鑄鐵生產(chǎn)工藝，除不添加孕育 劑以及球化劑重量和用量控制外，其他為常規(guī)工藝，可參考《QT400-18高韌性球墨鑄鐵的 生產(chǎn)》），同時(shí)，為了理解本發(fā)明型上球化澆注過(guò)程，可參考附圖3的型上球化裝置在型砂上 使用的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 本發(fā)明QT400-18球墨鑄鐵各元素配方重量百分比為：碳3. 2-3. 8 %，硅 2. 1-2.5%。錳〈0.4%，磷〈0.05%，硫〈0.03%，余量為鐵。
[0034] 上述產(chǎn)品模型的制作、模型進(jìn)行修模、組粘、檢驗(yàn)及與澆注系統(tǒng)組合、涂掛涂料、澆 注等過(guò)程基本和常規(guī)消失模鑄造技術(shù)相同，在此不再贅述；本發(fā)明主要發(fā)明點(diǎn)在于使用型 上球化或者型內(nèi)球化方式生產(chǎn)球墨鑄鐵產(chǎn)品，并使用含鎂的球化劑，無(wú)需加入孕育劑就可 以得到無(wú)白口組織的合格鑄件。
[0035] 將本發(fā)明的產(chǎn)品取樣其金相組織照片如附圖1所示，從附圖1可以看出本發(fā)明的 方法獲得的產(chǎn)品無(wú)白口組織的出現(xiàn)，因此，具有節(jié)省孕育處理工序，且獲得的產(chǎn)品無(wú)白口組 織的優(yōu)點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種球墨鑄鐵的制備方法，其特征在于，制備步驟包括： (1) 選用粒徑為0. 2?0. 3mm的可發(fā)性共聚樹(shù)脂珠粒為原始粒料，將原始粒料進(jìn)行預(yù)發(fā) 泡，預(yù)發(fā)溫度為90?100°C，預(yù)發(fā)時(shí)間為20-25秒，預(yù)發(fā)壓力為0.03-0. 05MPa，預(yù)發(fā)密度為 20-25g/L ;然后在壓力為0· 05-0. 08MPa，時(shí)間為70-80秒，溫度110?115°C條件下二次發(fā) 泡成型即鑄件模型，成型后，進(jìn)行烘干20-24小時(shí)，烘干溫度控制在45?55°C ; (2) 將烘干后的模型進(jìn)行修模、組粘、涂掛涂料、檢驗(yàn)得到組合好的模組； (3) 將組合好的模組進(jìn)行烘干，烘干溫度控制在40-55°C，烘干時(shí)間6-8小時(shí)； (4) 將烘干后的模組造型，然后在造型后的澆口杯上對(duì)接型上球化裝置； (5) 將稱量好的球化劑放入型上球化裝置中的反應(yīng)室中，球化劑采用含鎂量為6-8% 的稀土硅鐵鎂合金，加入量為鐵水重量的0. 6-0. 9% ; (6) 然后將鐵水即QT400-18球墨鑄鐵原料熔融后所得的金屬液澆注到型上球化裝置 中，然后流入裝有造型的的鑄型型腔內(nèi)，待產(chǎn)品材料合金液冷卻凝固1小時(shí)以上后翻箱清 理得鑄件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球墨鑄鐵的制備方法，其特征在于，步驟（5)所述的球化劑采 用含鎂量為8%的稀土硅鐵鎂合金，加入量為鐵水重量的0. 8%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球墨鑄鐵的制備方法，其特征在于，步驟（4)所述的型上球化 裝置，它包括有耐高溫材料制得的基座，所述的基座上設(shè)有鐵水注入口、鐵水通道和裝有球 化劑的反應(yīng)室，所述的鐵水通道的一端與鐵水注入口的底部連通，鐵水通道的另一端與反 應(yīng)室連通，所述的反應(yīng)室上部設(shè)有鐵水出口；所述的鐵水通道的另一端與反應(yīng)室連通處位 于反應(yīng)室內(nèi)壁近底部的位置上；所述的鐵水通道與鐵水注入口連通的一端距基座底面的距 離高于鐵水通道與反應(yīng)室連通的另一端距基座底面的距離；所述的反應(yīng)室的側(cè)邊設(shè)有混合 室，所述的混合室的上端與鐵水出口連通，混合室的底部設(shè)有澆注口；所述的混合室的內(nèi)壁 設(shè)有用于鐵水混合的螺旋形結(jié)構(gòu)；所述的反應(yīng)室的上端設(shè)有蓋子；它還包括澆口杯，所述 的澆口杯位于鐵水注入口的正上方，且澆口杯與鐵水注入口連通。
【文檔編號(hào)】B22C9/02GK104099511SQ201410369556
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】趙曉航, 丁素華, 王亞偉 申請(qǐng)人:寧波通達(dá)精密鑄造有限公司