[发明专利]低温球铁件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸件以及铸件的制备方法，尤其涉及一种低温球铁件及其制备方法。

背景技术

随着风电机组的大型化，机组用的主要零部件如轮毂、底座等也将更大、更重。这些变化为生产制造、运输、装配等都带来了巨大的困难。因此零部件的轻量化设计是必然趋势。为了实现轻量化，需要选用更高强度的球铁才能满足上述设计的需要，但是，目前风电领域所用铸件的强度均无法达到减重的目标。经过理论分析可知，只有当抗拉强度大于400Mpa、屈服强度大于260Mpa，同时冲击功在-20℃时大于10J，才能实现铸件的轻量化设计。

目前兆瓦风电球铁件均采用球墨铸铁标准EN1563-2011中规定的EN-GJS-400-18AL或EN-GJS-350-22RT，这两种材料在低温下有很好的综合性能，能够满足风电机组的运行。为适应提高材料的低温使用安全性，又开发出了满足-30度和-40度的EN-GJS-400-18AL材料，但这几种材料的强度均无法满足机组轻量化设计需要。目前风电用铸件均采用EN-1563标准中GJS-400-18-AL或GJS-350-22U-LT，附铸尺寸为70×70×170mm时，材质为EN-GJS-400-18U-LT，则抗拉强度要求大于360Mpa，屈服强度要求大于220Mpa，冲击值-20℃单个≥7J，三个平均≥10J；材质为EN-GJS-350-22U-LT，则抗拉强度要求320Mpa，冲击值-40℃单个≥7J，三个平均≥10J。现在对风电用球铁材料的研究集中在解决如何在保持现有强度的基础上，使冲击功在温度-30℃、-40℃和以下温度能满足大于10J。但是，从研究结果来看，提高强度的同时保证低温冲击功非常困难，这是一对矛盾体，提高强度，必然会影响低温冲击功。由此可见，EN-1563标准中GJS-400-18-AL或GJS-350-22U-LT仍然无法满足机组轻量化设计需要，无法实现在保证强度要求的基础上实现风机铸件的轻量化设计。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种低温球铁件及其制备方法，实现风机铸件的轻量化设计。

一种低温球铁件，其化学成分为：C：3.6～3.8wt％，Si：2.1～2.5wt％，Mn：0.1～0.2wt％，P≤0.02wt％，S≤0.02wt％，V：0.01～0.1wt％，Mg：0.035～0.05wt％，其余部分为铁以及制备过程中产生的杂质。

一种上述低温球铁件的制备方法，包括：

熔炼工序：将生铁原材料熔炼为铁水；

增碳及加入钒合金工序：向所述铁水中加入增碳剂和钒合金，所述钒合金中V的重量比大于90％，其余为碳，V的加入量相对于要制备的低温球铁件的重量比为0.01-0.1wt％，增碳剂中碳的重量比大于90wt％，硫的重量比小于0.05wt％；

球化及孕育处理工序：向所述铁水中加入球化剂和孕育剂，所述球化剂的加入量相对于所述低温球铁件的重量比为1.0～1.2wt％，其中，所述球化剂的成分以及各成分在球化剂中的重量比为：Mg：6～7wt％，Re：2～3wt％，Si：40～50wt％，其余为铁；所述孕育剂的加入量相对于所述低温球铁件的重量比为0.4～0.6wt％，所述孕育剂的成分以及各成分在所述孕育剂中的重量比为：Si：70～80wt％，其余为铁；

浇注工序：将所述铁水浇入铸型，冷却后获得球铁件。

本发明实施例的低温球铁件及其制备方法，通过在增碳的过程中同时加入上述特定量的钒合金，从而抑制了石墨球的增长，提高了石墨球圆整度，使得基体强化，最终提高了球铁件的强度，满足了风机铸件的轻量化设计的强度要求。

附图说明

图1为本发明实施例的低温球铁件的制备方法的流程图。

具体实施方式

本发明实施例的低温球铁件，其成分中含有一定量的V，来改善其微观结构特性，获得超高强度的低温型球铁，使之能够满足机组轻量化设计需要，实现风机铸件的轻量化设计。在其制备方法中，通过对球化剂和孕育剂成分的调整，并在制备过程中加入特定配比的钒合金，从而来获得满足上述条件的低温球铁件。在本发明实施例中，主要以重量百分比(wt％)的形式来表示各化学成分的含量。

实施例一

本发明实施例的低温球铁件，其化学成分为：C：3.6～3.8wt％，Si：2.1～2.5wt％，Mn：0.1～0.2wt％，P≤0.02wt％，S≤0.02wt％，V：0.01～0.1wt％，Mg：0.035～0.05wt％，其余部分为铁以及制备过程中产生的杂质。