一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法与流程

一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法
1.涉及领域
2.本发明涉及球墨铸铁铸造领域，具体地，涉及一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺与方法。
技术背景
3.球墨铸铁具有较好的强韧性，其最高抗拉强度可达1600mpa，最大延伸率高达24％，与钢材相比，还具有铸造性能好、生产工艺及设备简单，且生产成本底，仅为铸钢或锻钢件的1/3～1/2。因此，球墨铸铁的应用范围广、产量高，业已成功代替部分锻钢件和铸钢件，成为具有广阔应用前景之一的金属结构材料。球墨铸铁的生产常需对铁水进行球化与孕育处理，以形成凝固组织中的球状石墨，获得球墨铸铁材料。铁水的球化、孕育的关键是石墨的形核，较为普片的看法是形核基于铁液中的异质颗粒，如硫化物、氧化物颗粒，但仅达到一定尺寸的异质颗粒才可能作为形核基底，以至于球化率、球形度不高，这不利于球化、孕育剂效能的提升，为在铁水中产生足够异质颗粒，需增大球孕育剂的用量，如添加二次孕育等工艺，这不仅增大了制造成本还复杂了工艺。因此，亟需一种能提高球化、孕育剂效能的新技术，以简化工艺、降低成本，并能获得高石墨球化率与球形度，以实现高品质球铁件生产。


技术实现要素：

4.鉴于行业上述现状，本发明的目的在于提供一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法，以提高球铁组织石墨的球化率、球形度。本发明技术的实现方案如下：
5.将经球化、孕育后的铁液浇注前流经具有特定构形特征的缓流槽，超声于缓流槽中集液区通过超声探头以直接方式连续施加后浇入铸型成形。
6.优选地，一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法，所述具有特定构形特征的的缓流槽，其特征还在于所述特定构形为流槽底部含下凸三维几何特征，便于铁液在此滞留形成集液区。
7.优选地，一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法，所述超声探头具有高温耐蚀特性，最高使用温度≥1500℃。
8.优选地，一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法，所述超声处理铁液温度为1300℃～1450℃。
9.优选地，一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法，所述超声处理声强为100～500mw/m2,超声频率为18～22khz。
10.优选地，一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法，所述铁液流经缓流槽的时间控制为30～600s，温度降控制为0～50℃。
11.本发明具有如下的有益效果：
12.本发明所述的一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法，可提高球铁件凝固组织石墨化率、石墨球形度，提升球铁件力学性能与产品品质。
附图说明
13.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
14.图1为本发明一实施例中缓流槽示意图
具体实施方式
15.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
16.实施例1
17.本实施例提供了一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法，具体为：
18.经球化、孕育后的铁液浇注前流经加置如图1所示缓流槽，超声探头自具有下凸三维几何特征的集液区上方降下并浸入铁液，实施连续模式超声处理，后浇入铸型。
19.实施过程中，超声探头材料最高使用温度1500℃、铁液温度为1350℃～1400℃，超声处理声强300mw/m2、超声频率为20khz、铁液流经缓流槽的时间控制为600s，温度降控制为10℃。
20.本实施例中，球铁件凝固组织中石墨球化率、球形度高，球铁件屈服、抗拉较未超声处理分别提升15％与10％。
21.对比例1
22.本对比例提供了一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法，与实施例1相比，所用缓流槽无下凸三维几何特征的集液区，其他相同。
23.本实施例中，球铁件凝固组织中石墨球化率、球形度、力学性能均未得到提高。
24.对比例2
25.本对比例提供了一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法，与实施例1相比，超声以每运行5s停止2s的断续模式实施，其他相同。
26.本实施例中，球铁件凝固组织中石墨球化率、球形度提高有限，抗拉较未超声处理分别提升5％与3％。
27.对比例3
28.本对比例提供了一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法，与实施例1相比，超声探头材料最高使用温度1200℃，其他相同。
29.本实施例中，球铁件凝固组织中石墨球化率、球形度、力学性能均未得到提高。
30.对比例4
31.本对比例提供了一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法，与实施例1相比，铁液温度为1250℃～1300℃，其他相同。
32.本实施例中，球铁件凝固组织中球形度差、力学性能有所下降。
33.对比例5
34.本对比例提供了一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法，与实施例1相比，超声处理声强为50mw/m2,超声频率为20khz，其他相同。
35.本实施例中，球铁件凝固组织中石墨球化率、球形度提高有限，抗拉较未超声处理分别提升2％与6％。
36.对比例6
37.本对比例提供了一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法，与实施例1相比，超声处理声强为200mw/m2,超声频率为
38.30khz，其他相同。
39.本实施例中，球铁件凝固组织中石墨球化率、球形度提高有限，抗拉较未超声处理分别提升8％与5％。
40.对比例7
41.本对比例提供了一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法，与实施例1相比，铁液流经缓流槽的时间控制为60s，温度降控制为60～100℃，其他相同。
42.本实施例中，球铁件凝固组织中石墨球化率、球形度提高有限，抗拉较未超声处理分别提升5％与7％。
43.对比例8
44.本对比例提供了一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法，与实施例1相比，铁液流经缓流槽的时间控制为10s，温度降控制为10～30℃，其他相同。
45.本实施例中，球铁件凝固组织中石墨球化率、球形度提高有限，抗拉较未超声处理分别提升2％与1％。
46.本文中所描述的仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。本发明所属领域的技术人员对所描述的具体实施例进行的修改或补充或采用类似的方式替换，均应涵盖于本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法，其特征在于：1)经球化、孕育后的铁液需流经加置的具有特定构形特征的缓流槽后浇注冷却；2)超声于缓流槽中集液区通过超声探头以直接方式连续施加。2.根据权利要求1特征1)所述具有特定构形特征的的缓流槽，其特征还在于所述特定构形为流槽底部含下凸三维几何特征，便于铁液在此滞留形成权利要求1特征2)所述的集液区。3.根据权利要求1特征2)所述超声探头具有高温耐蚀特性，最高使用温度≥1500℃。4.根据权利要求1所述超声处理铁液温度为1300℃～1450℃。5.根据权利要求1所述超声处理声强为100～500mw/m2,超声频率为18～22khz。6.根据权利要求1所述铁液流经缓流槽的时间控制为30～600s，温度降控制为0～50℃。

技术总结
本发明提供了一种具有石墨细小、球形度高组织特征的优质球铁件生产工艺及方法，通过加置缓流槽并对流入其内经球化孕育的铁液施加超声处理，成型后的球铁件凝固组织石墨化率、石墨球形度高，材料力学性能获得提升，通过本发明所述工艺及方法生产的球墨铸铁件屈服强度提升10-30％，抗拉强度提升10-25％。25％。25％。


技术研发人员：汪东红 朱国 黄海军 李铭 疏达 夏小江 邱仲华 钱根荣 黄列群
受保护的技术使用者：湖州鼎盛机械制造有限公司
技术研发日：2021.11.04
技术公布日：2022/2/7