專利名稱：特大型球墨鑄鐵鑄件的鑄造工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鑄造工藝，特別是涉及一種特大型球墨鑄鐵鑄件的鑄造工藝。
背景技術：
閥門鑄件是使配管和設備內(nèi)的介質(zhì)(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(yè)、各種低溫工程、宇航以及海洋采 油等國民經(jīng)濟各部門不可缺少的流體控制設備。經(jīng)過多年的發(fā)展，中國的閥門制造企業(yè)數(shù) 量居全世界第一，大小閥門企業(yè)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(jīng)濟增長閥門行業(yè)的發(fā)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(yè)，電力、城市建設等各行業(yè)對閥門有大量的需求。中投顧問發(fā)布的《2009-2012 年中國閥門行業(yè)投資分析及前景預測報告》指出，未來三年內(nèi)，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(zhì)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(yè)來說，閥門鑄件的供應一直成為制約該行業(yè)及企業(yè)發(fā)展的瓶頸。因此，閥門鑄件生 產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有著巨大的市場發(fā)展空間。 鑄造是機械工業(yè)的基礎產(chǎn)業(yè)，所有機械都離不開鑄件。然而，因目前國內(nèi)的球墨鑄
鐵閥門鑄件普遍存在著外漏、內(nèi)漏、外觀質(zhì)量不高、壽命短等方面的缺陷，眾多閥門制造企 業(yè)已經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)成本，另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)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(yè)的培植力度，把使用閥門鑄件列入產(chǎn)品標準，在稅收上予以大額返還，使傳統(tǒng)鑄造工藝得 到傳承。 縱觀國內(nèi)外閥門鑄件市場，其行業(yè)有著廣泛的發(fā)展空間，據(jù)有關專家預測，閥門鑄 件未來市場主要在電力工業(yè)、石油化工、化肥、環(huán)保和城建等行業(yè)。誰有好的技術，誰有過硬 的質(zhì)量，誰能不斷開發(fā)新產(chǎn)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(fā)與產(chǎn)業(yè)化，對促進鑄造企業(yè)的健康長足發(fā)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(chǎn)的球墨鑄鐵件一般都為中小件。能生產(chǎn)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(zhì)、碳化 物、縮松縮孔、夾雜、氣孔等表面缺陷和內(nèi)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(nèi)部材質(zhì)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(chǎn)成本居高不下。 我國球墨鑄鐵生產(chǎn)行業(yè)的技術水平，從鑄件綜合質(zhì)量、單件噸位產(chǎn)能、熔煉、材質(zhì) 結(jié)構、成本、能耗、效益和清潔生產(chǎn)等方面與國外相比有很大的差距，它嚴重制約著國民經(jīng) 濟的發(fā)展。球墨鑄鐵的生產(chǎn)是制造業(yè)的重要組成部分，對國民經(jīng)濟的發(fā)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(shù)大型企業(yè)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(fā)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(fā)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(nèi)呈球狀石
墨分布，避免了應力集中，使基體具有較好的連續(xù)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(yōu)越。正是基于其優(yōu)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！

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種工藝簡單、生產(chǎn)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，本發(fā)明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(fā)生反 應； (2)、計算出鑄件產(chǎn)品的熱節(jié)圓d，以1.6d-1.8d確定主冒口直徑，在澆注系統(tǒng)上采 用主澆道、副澆道先后相互配合的方式調(diào)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(jù)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(nèi)冷鐵達152個，以對鑄件順序凝固進行控制； (4)、根據(jù)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(nèi)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(nèi)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。
本發(fā)明的其工藝優(yōu)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(jīng)8min鑄件溫度降到930左右，而在砂型內(nèi)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(jié)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(chǎn)生變形，生產(chǎn)的鑄件尺寸精度高，表面質(zhì)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，本發(fā)明是一種工藝簡單、生產(chǎn)成本低的特大型球墨鑄鐵鑄件的鑄造工藝。


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(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。 (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(fā)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(lián)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(yōu)化，比照如圖1和圖2。
(2)、澆冒口系統(tǒng)及冷鐵工藝創(chuàng)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(chǎn)生縮松缺陷等球墨鑄鐵生產(chǎn)之大忌。計算出鑄件產(chǎn)品的熱節(jié)圓d，以 1.6d-1.8d確定主冒口直徑；在澆注系統(tǒng)上采用主澆道、副澆道先后相互配合的方式調(diào)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(jù)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(nèi)冷鐵達152個，以對鑄件順序凝固進行控制； (4)、根據(jù)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(nèi)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(nèi)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。
權利要求
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(fā)生反應；(2)、計算出鑄件產(chǎn)品的熱節(jié)圓d，以1.6d-1.8d確定主冒口直徑，在澆注系統(tǒng)上采用主澆道、副澆道先后相互配合的方式調(diào)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(jù)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(nèi)冷鐵達152個，以對鑄件順序凝固進行控制；(4)、根據(jù)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(nèi)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(nèi)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。
全文摘要
本發(fā)明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(fā)生反應；(2)計算出鑄件產(chǎn)品的熱節(jié)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(jù)球墨鑄鐵閥門鑄件設計需要；(4)根據(jù)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(nèi)在補縮并提高鑄件精度，解決閥體鑄件“一短兩漏”缺陷。
文檔編號B22D15/00GK101774002SQ201010121620
公開日2010年7月14日 申請日期2010年3月11日 優(yōu)先權日2010年3月11日
發(fā)明者周志廣, 潘偉軍, 潘澤軍, 譚健, 譚金宇, 陳鐵兵, 顧青盛 申請人:望城縣眾力鑄造有限公司