本发明属于铸件工艺技术领域，尤其涉及一种高强度厚大灰铸铁生产方法。
背景技术：
灰铁厚大件因为铸件尺寸和壁厚较大，故在冷却阶段凝固时间过长，石墨生长周期长，石墨长度较大造成铸件强度和疲劳强度下降。常规增碳剂在熔炼的初期即加入，虽然能在铁水沸腾时更好的吸收，但是c元素在溶解过程中烧损浪费严重，并且铁水在后段熔炼过程中反复高温，降低了铁水的活化程度。铸件飞轮产品，在高速旋转离心力的长时间作用下易产生载荷失效，材料破裂问题。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决上述技术问题，而提供高强度厚大灰铸铁生产方法，从而实现生产高强度铸件，避免铸件由于长时间离心旋转作业造成的载荷失效而劈裂的问题。为了达到上述目的，本发明技术方案如下：
高强度厚大灰铸铁生产方法，包括以下步骤：
1)进料检验，对各种原物料进行分类检测；
2)下料，生铁、废钢下料至电炉内熔炼，电炉内依序加入返材，适量的锰铁、硅铁、硫化铁、锡矿、铬矿，一次加入增碳剂，分次加入废钢，当铁水处于熔融状态时，再次加废钢直至充满炉内80％的铁水，二次加入增碳剂，再加入废钢；增碳剂的直径尺寸3-8mm；
3)出汤，进行一次孕育；
4)转包，进行二次孕育；
5)将二次孕育后的铁水浇铸入砂模内；采用低温快浇方式，温度为1360-1380℃，浇铸速度为15kg/s；有效保证铸件的组织致密，铸件砂型中保温120-140min。
具体的，步骤2)后还包括测质成分，对电炉内原汤进行成分检测。
具体的，步骤3)中，采用镁系孕育剂，孕育时间11-12s，温度控制在1360-1380℃。
具体的，步骤4)中，采用钡系孕育剂，孕育时间11-12s，温度控制在1360-1380℃。
具体的，步骤4)与步骤5)间还包括混配粉和造型沙进行计量并砂处理、砂处理后使用模具进行造模造型。
具体的，步骤5)后还包括步骤6)脱型，将回收砂重新容和至混配粉和造型砂内。
具体的，步骤6)后还包括步骤7)浇冒口分离，将浇冒口分离的返材重新融合至下料的电炉内。
具体的，步骤7)后还包括步骤8)洗砂、研磨、测量铸件尺寸，检验外观，进行入库和出货的流程。
与现有技术相比，本发明高强度厚大灰铸铁生产方法的有益效果主要体现在：
增碳剂的直径尺寸3mm；增碳剂的颗粒直径控制能有效调节其融化时间，保证足够的时间内铁水的活化，使其具有较低的过冷度；铁水在凝固过程中，石墨析出会延迟，足以保证石墨尺寸的细小化，并且抵消因过多使用合金而产生的过冷度，在熔炼过程中，较低的ce值下铁水具有较低的过冷度，从而得到高强度铸件，避免铸件由于长时间离心旋转作业造成的载荷失效而劈裂的问题。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1：
本实施例为高强度厚大灰铸铁生产方法，包括以下步骤：
1)进料检验，对各种原物料进行分类检测，包括生铁、废钢、锰铁、硅铁、造型沙、混配粉、增碳剂、接种剂；
2)下料，生铁、废钢下料至电炉内熔炼，6t的电炉内加入2.5t的返材，适量的锰铁、硅铁、硫化铁、锡矿、铬矿，一次加入35kg的增碳剂，一次加入500kg的废钢，二次加入500kg的废钢，三次加入500kg的废钢，四次加入800kg的废钢；实现高效的熔炼铁水，当铁水处于熔融状态时，再次加废钢直至4.8t铁水，二次加入40kg的增碳剂，加入1200kg的废钢；
增碳剂的直径尺寸3mm；增碳剂的颗粒直径控制能有效调节其融化时间，保证足够的时间内铁水的活化，使其具有较低的过冷度。
增碳剂在废钢加入炉内达到4.8t铁水时加入炉内，铁液本身的过冷度要比添加孕育剂更长效，因为添加孕育剂具有实效性；铁水在凝固过程中，石墨析出会延迟，足以保证石墨尺寸的细小化，并且抵消因过多使用合金而产生的过冷度，在熔炼过程中，较低的ce值下铁水具有较低的过冷度，从而得到高强度铸件，避免铸件由于长时间离心旋转作业造成的载荷失效而劈裂的问题。
3)测质成分，对电炉内原汤进行成分检测；
4)出汤，进行一次孕育；采用镁系孕育剂，孕育时间12s，温度控制在1380℃；
5)转包，进行二次孕育；采用钡系孕育剂，孕育时间11s，温度控制在1360℃；
6)混配粉和造型沙进行计量并砂处理；
7)砂处理后使用模具进行造模造型；
8)将二次孕育后的铁水浇铸入砂模内；采用低温快浇方式，温度为1380℃，浇铸速度为15kg/s；有效保证铸件的组织致密，铸件砂型中保温120min，使得铸件的较厚位置的力学性能均匀；
9)脱型，将回收砂重新容和至混配粉和造型砂内；
10)浇冒口分离，将浇冒口分离的返材重新融合至下料的电炉内；
11)洗砂；
12)研磨，铸件进行研磨处理；
13)测量铸件尺寸，检验外观，进行入库和出货的流程。
铸件含有以质量百分比计的c:3.15-3.2％、si：1.75-1.8％、mn：0.9-0.95％、p：<0.1％、s:0.08-0.12％、cu：0.85-0.9％、cr：0.15-0.2％、sn:0.06-0.07％、sb：0.03-0.04％、钡系孕育剂：0.3％、镁系孕育剂：0.4％，余量为fe和杂质。
实施例2：
在实施例1的基础上的区别在于：
2)增碳剂的直径尺寸8mm；
4)出汤，进行一次孕育；采用镁系孕育剂，孕育时间11s，温度控制在1360℃；
5)转包，进行二次孕育；采用钡系孕育剂，孕育时间12s，温度控制在1380℃；
8)将二次孕育后的铁水浇铸入砂模内；采用低温快浇方式，温度为1360℃，浇铸速度为15kg/s；铸件砂型中保温140min。
实施例3：
在实施例1的基础上的区别在于：
2)增碳剂的直径尺寸5mm；
4)出汤，进行一次孕育；采用镁系孕育剂，孕育时间11s，温度控制在1370℃；
5)转包，进行二次孕育；采用钡系孕育剂，孕育时间12s，温度控制在1370℃；
8)将二次孕育后的铁水浇铸入砂模内；采用低温快浇方式，温度为1370℃，浇铸速度为15kg/s；铸件砂型中保温130min。
对比例：
在实施例1的基础上的区别在于：
足量的增碳剂与返材一同加入电炉内进行熔炼。
应用实施例1时，经过精炼、镁系孕育剂添加和合理的浇注系统，在铸件本体厚度(50mm)的位置取强度硬度试样四处，铸件材料性能抗拉强度均大于250mpa，硬度229-312hb；在厚度(14mm)的位置取金相测试试样，石墨形状astmⅰ(片状)，石墨排列a b形态93-96％；石墨尺寸：4-7石墨长度；无石墨排列c形态，符合标准规格的最小95％珠光体，最多5％铁素体，符合标准规格的不允许有碳化物(渗碳体和莱氏体)。应用对比例时，在铸件本体厚度(50mm)的位置取强度硬度试样一处，在厚度(14mm)的位置取金相测试试样一处。
试验数据：
根据以上数据分析，增碳剂的直径尺寸以及增碳剂加入电炉内的时机决定了铸件的性能，尤其体现在铸件的硬度和抗拉强度，实施例1具有较优的厚大铸件的性能效果。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
1.高强度厚大灰铸铁生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)进料检验，对各种原物料进行分类检测；
2)下料，生铁、废钢下料至电炉内熔炼，电炉内依序加入返材，适量的锰铁、硅铁、硫化铁、锡矿、铬矿，一次加入增碳剂，分次加入废钢，当铁水处于熔融状态时，再次加废钢直至充满炉内80％的铁水，二次加入增碳剂，再加入废钢；增碳剂的直径尺寸3-8mm；
3)出汤，进行一次孕育；
4)转包，进行二次孕育；
5)将二次孕育后的铁水浇铸入砂模内；采用低温快浇方式，温度为1360-1380℃，浇铸速度为15kg/s；有效保证铸件的组织致密，铸件砂型中保温120-140min。
2.根据权利要求1所述的高强度厚大灰铸铁生产方法，其特征在于：步骤2)后还包括测质成分，对电炉内原汤进行成分检测。
3.根据权利要求1所述的高强度厚大灰铸铁生产方法，其特征在于：步骤3)中，采用镁系孕育剂，孕育时间11-12s，温度控制在1360-1380℃。
4.根据权利要求1所述的高强度厚大灰铸铁生产方法，其特征在于：步骤4)中，采用钡系孕育剂，孕育时间11-12s，温度控制在1360-1380℃。
5.根据权利要求1所述的高强度厚大灰铸铁生产方法，其特征在于：步骤4)与步骤5)间还包括混配粉和造型沙进行计量并砂处理、砂处理后使用模具进行造模造型。
6.根据权利要求5所述的高强度厚大灰铸铁生产方法，其特征在于：步骤5)后还包括步骤6)脱型，将回收砂重新容和至混配粉和造型砂内。
7.根据权利要求6所述的高强度厚大灰铸铁生产方法，其特征在于：步骤6)后还包括步骤7)浇冒口分离，将浇冒口分离的返材重新融合至下料的电炉内。
8.根据权利要求7所述的高强度厚大灰铸铁生产方法，其特征在于：步骤7)后还包括步骤8)洗砂、研磨、测量铸件尺寸，检验外观，进行入库和出货的流程。
技术总结