[发明专利]一种高性能的球墨铸铁及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高性能的球墨铸铁，包括以下重量百分比的组分3.0％～3.3％的C；3.6％～4.0％的Si；S<0.02％；P<0.03％；Mn<0.3％；0.02％～0.04％的Mg；0.01％～0.025％的RE；0.2％～0.3％的Mo；0.12％～0.15％的Ni；0.003％～0.010％的Ca，0.005％～0.010％的Ba，且0.010％≤Ca+Ba≤0.020％，Bi≤0.003％；余量为Fe以及不可避免的杂质，具有较高的强度和韧性，能够适用于大型或超大型工程设备的零部件需要。本发明还公开了一种上述球墨铸铁的制备方法。

主权项

一种高性能的球墨铸铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制取目标球墨铸铁件的模样：当所述球墨铸铁件包括内径小于等于3cm且长度大于等于10cm的空心腔结构时，所述球墨铸铁件模样包括第一模样与第二模样，所述第一模样与所述第二模样的粘结拼接面重合于所述球墨铸铁件中的空心腔结构与其余非空心腔部位的分界面；将无规共聚聚丙烯塑料通过注塑成型方法制取所述第二模样；将无规共聚聚丙烯塑料通过注塑成型方法制取所述第一模样，然后将所述第一模样的除了与所述第二模样拼接的端面之外的表面浸渍涂料，然后撒砂，然后烧结，在烧结的过程中所述第一模样气化失模，得到所述第一模样的型壳，所述型壳的用于与所述第二模样拼接的开口为用于使得铁水流入的开口；将无规共聚聚丙烯塑料通过注塑成型方法制取浇道系统模样；取一个无规共聚聚丙烯塑料件，将所述第二模样的与所述第一模样拼接的端面通过粘结连接与所述无规共聚聚丙烯塑料件的一个端面连接，将所述无规共聚聚丙烯塑料件的另一个端面插入所述型壳的开口中以将所述第二模样与所述型壳无缝隙拼接成一体件用于铸造目标球墨铸铁件；将所述第二模样与所述浇道系统模样通过粘结连接成一体，所述浇道系统模样粘结在所述第二模样的底面上，得到包括所述第二模样、型壳以及浇道系统模样的模样一体件；2)取一个第一箱体，将步骤1)中的模样一体件以立式放置于所述第一箱体内；然后在所述模样一体件的外围以环绕所述模样一体件的方式从上到下铺设多个冷却盘管，每个冷却盘管具有各自独立的进口与出口，通过控制多个冷却盘管与所述模样一体件外壁的间距大小控制铁水的凝固过程；然后设置上升液管，所述上升液管穿过且固定在所述第一箱体的下箱底上，所述浇道系统模样的自由端下端面与所述上升液管的上端开口对接，且所述浇道系统模样的自由端下端面完全遮盖所述上升液管的上端开口，密封所述上升液管与所述第一箱体下箱底的连接处；然后设置真空抽吸管，所述真空抽吸管穿过且固定在所述第一箱体的侧箱壁上，所述真空抽吸管的一端与所述模样一体件间隔一定距离，所述真空抽吸管的另一端露在所述第一箱体的外面且与真空系统连通，密封所述真空抽吸管与所述第一箱体侧箱壁的连接处；然后向所述第一箱体内填砂，然后压实，得到砂型；然后密封整个所述第一箱体；3)冶炼铁水，然后将铁水依次经过球化处理、一次孕育处理以及二次孕育处理，得到铁水，然后将铁水用开口容器盛装；4)将步骤3)中的开口容器放置在一个密闭的第二箱体内，且使得所述上升液管的下端穿过所述第二箱体的顶箱盖浸入所述开口容器中的铁水中，密封所述上升液管与所述第二箱体的连接处；5)向所述第二箱体内吹送带压气体，同时，开启真空系统制取真空，开口容器内的铁水在带压气体的压力以及真空的抽吸力的作用下，沿上升液管流动进入砂型的型腔中，铁水从下往上充型，先把浇道系统模样与第二模样气化，然后进入型壳中的空心腔中，直至开口容器内的液面不再下降表明铁水注满整个砂型型腔，气化后的气体通过真空抽吸管被真空系统抽走，然后保持吹送气体与抽真空，直至砂型型腔内的铁水凝固；当开口容器内的液面不再下降后，从上到下依次向每个冷却盘管中供给冷却介质以对球墨铸铁件进行冷却凝固以及实现从上到下的顺序凝固，同时，向砂型型腔中的铁水施加电磁搅拌；6)当最下方的冷却盘管的进口处与出口处的冷却介质的温差小于3℃后，停止吹送带压气体以及抽真空，然后将所述上升液管从所述第二箱体中抽出，然后拆开所述第一箱体，然后破除砂型，敲掉所述型壳，得到球墨铸铁件；所述高性能的球墨铸铁包括以下重量百分比的组分：3.0％～3.3％的C；3.6％～4.0％的Si；S<0.02％；P<0.03％；Mn<0.3％；0.02％～0.04％的Mg；0.01％～0.025％的RE；0.2％～0.3％的Mo；0.12％～0.15％的Ni；0.003％～0.010％的Ca，0.005％～0.010％的Ba，且0.010％≤Ca+Ba≤0.020％，Bi≤0.003％；余量为Fe以及不可避免的杂质。