[發(fā)明專(zhuān)利]一種高性能的球墨鑄鐵卷筒及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610357227.0
• 申請(qǐng)日: 2016-05-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105821298B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉憲民;劉明亮;劉慶坤;周長(zhǎng)猛;鞏傳海;張永;牛向明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東匯豐鑄造科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C22C37/10
• 分類(lèi)號(hào): C22C37/10;B22C9/04;B22C7/02;B22C9/24;B22C9/08;B22D27/04;B22D27/15;B22D27/02
• 代理公司: 濟(jì)南誠(chéng)智商標(biāo)專(zhuān)利事務(wù)所有限公司37105
• 代理人: 楊先凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種高性能的球墨鑄鐵卷筒及其制備方法。

背景技術(shù)

卷筒是大型起重設(shè)備、旋挖鉆和卷?yè)P(yáng)減速機(jī)的關(guān)鍵零部件之一，由于承重的鋼絲繩直接纏繞在卷筒上，卷筒直接承受起吊載荷，其質(zhì)量?jī)?yōu)劣對(duì)起重設(shè)備、旋挖鉆和卷?yè)P(yáng)減速機(jī)的安全運(yùn)行有著至關(guān)重要的影響。隨著現(xiàn)代工程的發(fā)展趨向大型化，工程機(jī)械行業(yè)大型或超大型起重設(shè)備、鉆孔設(shè)備和卷?yè)P(yáng)減速機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，起吊的重量和揚(yáng)程均大幅度增加。例如：超大型起重設(shè)備的起吊重量已達(dá)到幾千噸；超大型卷?yè)P(yáng)機(jī)的揚(yáng)程達(dá)到了數(shù)百米。因此，對(duì)卷筒的材質(zhì)及其制備方法提出了更高的要求。

目前，采用普通球墨鑄鐵制造的卷筒，與結(jié)構(gòu)鋼焊接加工卷筒相比，抗拉強(qiáng)度、延伸率等一系列力學(xué)性能指標(biāo)偏低，因此在高負(fù)荷、高沖擊等惡劣工況下使用卷筒時(shí)，易發(fā)生脆性裂紋、繩槽磨損等失效，造成安全隱患，嚴(yán)重制約了卷筒在大型或超大型工程機(jī)械行業(yè)的推廣應(yīng)用。

為了提高卷筒使用的使用性能和安全性能，近年來(lái)國(guó)內(nèi)開(kāi)始研究高性能球墨鑄鐵卷筒。專(zhuān)利號(hào)為CN1900340的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種鑄態(tài)高強(qiáng)度高伸長(zhǎng)率球墨鑄鐵材料，該專(zhuān)利各組分及其重量百分比為：C 3.5～3.8％，Si 2.6～3.1％，Mn≤0.3％，S≤0.03％，P≤0.05％，余量為Fe。其鑄件的力學(xué)性能為抗拉強(qiáng)度σ_b≥480MPa，屈服強(qiáng)度σ_0.2≥310MPa，延伸率δ≥20％，布式硬度HB在150-200，鑄件的金相組織基體為鐵素體≥85％，滲碳體≤3％，磷共晶≤1％；該專(zhuān)利公布的球墨鑄鐵強(qiáng)度略低，不能滿(mǎn)足高性能卷筒的應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)。專(zhuān)利號(hào)為CN101603142的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種高強(qiáng)度高韌性球墨鑄鐵鑄件及其制備方法，該專(zhuān)利各組分及其重量百分比為：C 3.6～3.8％，Si 2.4～2.8％，Mn 0.8～0.9％，Cu 0.5～0.6％，Cr 0.1～0.2％，S≤0.02％，P≤0.07％，余量為Fe。其鑄件的力學(xué)性能為抗拉強(qiáng)度≥590MPa，屈服強(qiáng)度≥380MPa，延伸率≥8％；該鑄件的錳、銅含量偏高，導(dǎo)致以延伸率為主力學(xué)性能指標(biāo)偏低。專(zhuān)利號(hào)為CN102747268B的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種高強(qiáng)度、高塑性球墨鑄鐵及其制造方法，該專(zhuān)利各組分及其重量百分比為：C 3.4～3.8％，Si 2.3～2.7％，Mn 0.3～0.5％，Cu 0.3～0.5％，Cr 0.02～0.10％，S≤0.03％，P≤0.04％，Sb 0.001～0.005％，Mg 0.03～0.06％，Re 0.001～0.003％，余量為Fe；其鑄件的基體組織由一定比例含量的鐵素體和珠光體組成，具有較高強(qiáng)度和較高的伸長(zhǎng)率，可以滿(mǎn)足重型載重汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋橋殼、支架類(lèi)鑄件的使用要求。該鑄件的基體含有碳化物生成元素Cr，同時(shí)基體中含有大量的珠光體組織，因此鑄件的延伸率偏低。

因此，如何提供一種具有高性能的，尤其是高強(qiáng)度高韌性的，且適用于大型或超大型起重設(shè)備、旋挖鉆以及卷?yè)P(yáng)減速機(jī)的球墨鑄鐵卷筒是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高性能的球墨鑄鐵卷筒，該球墨鑄鐵卷筒所用球墨鑄鐵具有較高的強(qiáng)度和較高的韌性，且能夠適用于大型或超大型起重設(shè)備、旋挖鉆以及卷?yè)P(yáng)減速機(jī)。本發(fā)明的另一目是提供一種上述球墨鑄鐵卷筒的制備方法。

為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種高性能的球墨鑄鐵卷筒，由球墨鑄鐵材料加工而成，所用球墨鑄鐵包括以下重量百分比的組分：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％；余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選的，所述Mo的重量百分比為0.22％～0.28％。

優(yōu)選的，所述Ni的重量百分比為0.125％～0.145％。

優(yōu)選的，所用球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度σ_b≥540MPa，屈服強(qiáng)度σ_0.2≥400MPa，延伸率δ≥14％。