特大型球墨鑄鐵鑄件的鑄造工藝制造技術

本發明專利技術公開了一生中特大型球墨鑄鐵鑄件的鑄造工藝，包括如下步驟：（１）澆注前在鐵水中加入一定量硅、鋇、鈣、鋁等微量元素孕育劑與鐵液發生反應；（２）計算出鑄件產品的熱節圓ｄ，以１．６ｄ－１．８ｄ確定主冒口直徑，保證冒口部位鐵液溫度始終高于本體部位溫度，保證鑄件補縮能力；（３）依據球墨鑄鐵閥門鑄件設計需要；（４）根據大型鑄件大而厚及球墨鑄鐵凝固和冷卻的特性，采用與澆冒口工藝相配合的鐵模鑄造工藝加快鐵水冷卻解決鑄件本體內在補縮并提高鑄件精度，解決閥體鑄件“一短兩漏”缺陷。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種鑄造工藝，特別是涉及一種特大型球墨鑄鐵鑄件的鑄造工藝。
技術介紹
閥門鑄件是使配管和設備內的介質(液體、氣體、粉末)流動或停止、并能控制其 流量的裝置。是石油、化工、電站、長輸管線、造船、核工業、各種低溫工程、宇航以及海洋采 油等國民經濟各部門不可缺少的流體控制設備。經過多年的發展，中國的閥門制造企業數 量居全世界第一，大小閥門企業約6000余家。閥門鑄件作為一個流體輸送的組件，近年來， 隨著國民經濟增長閥門行業的發展非常迅速。"十一五"及未來若干年，中國石油化上、天然 氣、冶金行業，電力、城市建設等各行業對閥門有大量的需求。中投顧問發布的《2009-2012 年中國閥門行業投資分析及前景預測報告》指出，未來三年內，中國對閥門鑄件的需求總量 將達到345億元。而閥門鑄件因其材質強度、延伸率、致密度、密封性、耐腐蝕性等要求極 高。其閥門類鑄件鑄造技術的提升，一直是各閥門鑄造單位亟需攻克的難關。對于各閥門 制造企業來說，閥門鑄件的供應一直成為制約該行業及企業發展的瓶頸。因此，閥門鑄件生 產的產業化發展有著巨大的市場發展空間。 鑄造是機械工業的基礎產業，所有機械都離不開鑄件。然而，因目前國內的球墨鑄鐵閥門鑄件普遍存在著外漏、內漏、外觀質量不高、壽命短等方面的缺陷，眾多閥門制造企 業已經不再使用價廉物美的球墨鑄鐵鑄件，而改用成本高于鑄件25%的板焊件代替鑄件。我國鋼鐵資源有限，如果閥門產品都采用成本高昂的鋼件，放棄使用鑄件工藝，一方面加大 生產成本，另一方面傳統鑄造工藝將面臨失傳境地。為此，國家也加大了對采用鑄造工藝企 業的培植力度，把使用閥門鑄件列入產品標準，在稅收上予以大額返還，使傳統鑄造工藝得 到傳承。 縱觀國內外閥門鑄件市場，其行業有著廣泛的發展空間，據有關專家預測，閥門鑄 件未來市場主要在電力工業、石油化工、化肥、環保和城建等行業。誰有好的技術，誰有過硬 的質量，誰能不斷開發新產品，誰就能在激烈的市場競爭中搶得先機、脫穎而出。所以閥門 鑄件的研發與產業化，對促進鑄造企業的健康長足發展，推動我國基礎設施建設是很有必 要性的！ 目前，我國所生產的球墨鑄鐵件一般都為中小件。能生產3米口徑，單件重量達15 噸的球墨鑄鐵閥門鑄件僅有河南，廣東兩家單位，并且存在球化衰退、非金屬物雜質、碳化 物、縮松縮孔、夾雜、氣孔等表面缺陷和內部缺陷。而閥體鑄件為高壓力容器，鑄件本體致密 度及密封性要求極高，所以鑄件內部材質一致性的要求十分嚴格，因此，球墨鑄鐵閥門鑄件 報廢率極高，生產成本居高不下。 我國球墨鑄鐵生產行業的技術水平，從鑄件綜合質量、單件噸位產能、熔煉、材質 結構、成本、能耗、效益和清潔生產等方面與國外相比有很大的差距，它嚴重制約著國民經 濟的發展。球墨鑄鐵的生產是制造業的重要組成部分，對國民經濟的發展及國防力量的增 強起著重要的作用。 在球墨鑄鐵鑄造工藝技術裝備等基礎條件方面，我國只有少數大型企業采用國外先進的造型、制芯工藝。由于工藝上和設備上的差距，使我國的球墨鑄鐵件離發達國家鑄造技術的差距很大，特別是在大型、特種、精密成型工藝與發達國家差距更大。 球墨鑄鐵是一種高強度鑄鐵材料。因球墨鑄鐵中的碳素體在金屬基體內呈球狀石墨分布，避免了應力集中，使基體具有較好的連續性，其機械性能接近于鋼。在其他性能方面，如加工、耐磨、耐腐蝕吸收震動等球墨鑄鐵比鍛鋼和鑄鋼更加優越。正是基于其優異的性能，主要用于鑄造一些受力復雜，強度、韌性、耐磨性要求較高的零件。鐵素體球墨鑄鐵為閥門類鑄件首選材料！
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種工藝簡單、生產成本低的特大型球墨鑄鐵 鑄件的鑄造工藝。 為了解決上述技術問題，本專利技術提供的特大型球墨鑄鐵鑄件的鑄造工藝，包括如 下步驟 (1)、澆注前在鐵水中加入一定量硅、鋇、鈣、鋁等微量元素孕育劑與鐵液發生反 應； (2)、計算出鑄件產品的熱節圓d，以1.6d-1.8d確定主冒口直徑，在澆注系統上采 用主澆道、副澆道先后相互配合的方式調整澆注過程鐵液溫度，主澆道澆注鑄件總體55%， 副澆道澆注鑄件總體45%，保證冒口部位鐵液溫度始終高于本體部位溫度，保證鑄件補縮 能力； (3)、依據球墨鑄鐵閥門鑄件設計需要，如在口徑3. 6米閥體上下法蘭緊固孔處 供采取# 76的內冷鐵達152個，以對鑄件順序凝固進行控制； (4)、根據大型鑄件大而厚及球墨鑄鐵凝固和冷卻的特性，采用與澆冒口工藝相配 合的鐵模鑄造工藝加快鐵水冷卻解決鑄件本體內在補縮并提高鑄件精度；鐵模鑄造工藝是 在初成形的金屬型(鐵模)內腔上覆上型砂而成鑄型；通過合理設計鐵模的重量和壁厚、覆 砂層的厚度；使得鑄件的凝固和冷卻在理想的條件下完成，控制其凝固和冷卻過程，有效增 強球墨鑄鐵件的致密度，解決閥體鑄件"一短兩漏"缺陷。 本專利技術的其工藝優點如下 1.由于球墨鑄鐵在凝固過程中，有一個石墨膨脹的過程，而因鐵模沒有退讓性，球鐵的石墨化膨脹即被利用來彌補鐵液冷卻凝固的收縮，形成組織致密的鑄件。 2.當鐵液澆入鐵模覆砂鑄型后，經8min鑄件溫度降到930左右，而在砂型內要降到同樣的溫度，就需要24min，冷卻速度提高了 3倍左右，其結果是鑄件力學性能明顯顯著提高，球墨鑄鐵的球化率和球徑大小都能提高1-2級。 3.因鐵模不會產生變形，生產的鑄件尺寸精度高，表面質量好，有利于簡化閥體鑄 件的加工工藝和降低成本。 綜上所述，本專利技術是一種工藝簡單、生產成本低的特大型球墨鑄鐵鑄件的鑄造工藝。 附圖說明 圖1是孕育劑加入前金相組織 圖2是孕育劑加入后金相組織圖。 具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步說明。 (1)、澆注前在鐵水中加入一定量硅、鋇、鈣、鋁等微量元素孕育劑與鐵液發生反 應，作用有1)、強烈增加石墨化核心，細化石墨，促進灰鑄鐵件中得到A型石墨，提高強度， 對于球墨鑄鐵件能使球鐵中石墨球細小，圓整，提高球化等級。2)、能有效降低鐵水過冷度， 促進石墨的析出，顯著減少白口傾向，降低相對硬度，提高鑄件切削加工性能。3)、比一般 的孕育劑易于溶解與吸收，可以降低鐵水中的氣體含量.4)、抗衰退能力強，抗衰退時間是 75SI的2倍，同時防止相關聯的球化衰退，壁厚敏感性小，組織均勻； 微量元素孕育劑加入前后，金相組織明顯優化，比照如圖1和圖2。 (2)、澆冒口系統及冷鐵工藝創新 針對閥體鑄件本體設計的壁厚不均勻度相差近10倍，可能引起因收縮不均引 起炸裂，厚部易產生縮松缺陷等球墨鑄鐵生產之大忌。計算出鑄件產品的熱節圓d，以 1.6d-1.8d確定主冒口直徑；在澆注系統上采用主澆道、副澆道先后相互配合的方式調整 澆注過程鐵液溫度，主澆道澆注鑄件總體55%，副澆道澆注鑄件總體45%，保證冒口部位 鐵液溫度始終高于本體部位溫度，保證鑄件補縮能力； (3)、依據球墨鑄鐵閥門鑄件設計需要，如在口徑3. 6米閥體上下法蘭緊固孔處 供采取# 76的內冷鐵達152個，以對鑄件順序凝固進行控制； (4)、根據大型鑄件大而厚及球墨鑄鐵凝固和冷卻的特性，采用與澆冒口工藝相配 合的鐵模鑄造工藝加快鐵水冷卻解決鑄件本體內在補縮并提高鑄件精度；鐵模鑄造工藝是 在初成形的金屬型(鐵模)內腔上覆上型砂而成鑄型；通過合理設計鐵模的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種特大型球墨鑄鐵鑄件的鑄造工藝，其特征是：包括如下步驟：（１）、澆注前在鐵水中加入一定量硅、鋇、鈣、鋁等微量元素孕育劑與鐵液發生反應；（２）、計算出鑄件產品的熱節圓ｄ，以１．６ｄ－１．８ｄ確定主冒口直徑，在澆注系統上采用主澆道、副澆道先后相互配合的方式調整澆注過程鐵液溫度，主澆道澆注鑄件總體５５％，副澆道澆注鑄件總體４５％，保證冒口部位鐵液溫度始終高于本體部位溫度，保證鑄件補縮能力；（３）、依據球墨鑄鐵閥門鑄件設計需要，如：在口徑３．６米閥體上下法蘭緊固孔處供采取∮７６的內冷鐵達１５２個，以對鑄件順序凝固進行控制；（４）、根據大型鑄件大而厚及球墨鑄鐵凝固和冷卻的特性，采用與澆冒口工藝相配合的鐵模鑄造工藝加快鐵水冷卻解決鑄件本體內在補縮并提高鑄件精度；鐵模鑄造工藝是在初成形的金屬型（鐵模）內腔上覆上型砂而成鑄型；通過合理設計鐵模的重量和壁厚、覆砂層的厚度；使得鑄件的凝固和冷卻在理想的條件下完成，控制其凝固和冷卻過程，有效增強球墨鑄鐵件的致密度，解決閥體鑄件“一短兩漏”缺陷。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：譚健，潘澤軍，周志廣，顧青盛，譚金宇，陳鐵兵，潘偉軍，
申請(專利權)人：望城縣眾力鑄造有限公司，
類型：發明
國別省市：43[中國|湖南]