[發明專利]一種厚大斷面灰鑄鐵氣缸套組織控制方法

有效

• 申請號: 201611065299.4
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106756453B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 王惠梅;余申衛;范玉虎;汪勇;王成輝;曹棟
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第十二研究所
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C33/08
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

本發明公開了一種厚大斷面灰鑄鐵氣缸套組織控制方法，具體包括以下步驟：步驟1，配料：選用優質廢鋼、鑄造用生鐵及回爐鐵為主要原料，再根據鐵液成分范圍配增碳劑、硅鐵、錳鐵、磷鐵、硫鐵、硼鐵、銅和釩鐵；步驟2，熔煉：采用中頻爐熔煉，具體包括以下步驟：a)投料熔化；b)過熱靜置；c)孕育處理；步驟3，澆注：將溫度為1340～1350℃的鐵水注入砂型中成型，當澆注1/5～1/3鐵水時，均勻加入粒度為0.4～1mm的孕育劑；步驟4，分階段冷卻。通過控制氣缸套不同凝固階段的外部冷卻條件，控制冷卻速度，改善了氣缸套的組織和性能均勻性，減少微觀縮孔疏松，且易于掌握和操作。

技術領域

本發明屬于鑄造技術領域，涉及一種厚大斷面灰鑄鐵氣缸套組織控制方法。

背景技術

船舶柴油機的核心部件灰鑄鐵氣缸套，長期工作在高溫、高速、高壓等工況環境下，其性能以及內在質量的好壞直接影響船舶柴油機的壽命和可靠性，而其性能主要取決于灰鑄鐵氣缸套厚大斷面部位的石墨形態和基體組織。灰鑄鐵氣缸套鑄件重量3噸以上、長度大于2500mm、最大壁厚大于150mm，要求石墨形態為片狀A型，長度2～4級，不允許出現不良石墨形態(A型石墨長度過長或粗大；D型、E型石墨；塊狀石墨)；基體組織為片層狀珠光體，基體組織中的磷共晶和碳化物應分布均勻。

在實際生產中，厚大斷面灰鑄鐵鑄件內部，會出現A型石墨長度過長或粗大，以及微觀縮孔疏松的現象，使得邊緣和中心部位組織均勻性差，另外厚大斷面邊緣有時也會出現D型石墨，這就嚴重影響了鑄鐵的力學性能。

為了控制厚大斷面的組織狀態，現有的加工方法中除了采用常規的冒口、冷鐵等方式外，還通過改善型砂和涂料的方式來控制厚大斷面灰鑄鐵件的冷卻速度，縮短其冷卻時間，使石墨沒有充足的時間長大。

中國專利(專利號：ZL201410512427.X，專利名稱：一種改善厚大斷面灰鑄鐵石墨等級的方法，公開號：104263888，公開日：2015.01.07)公開了一種利用鉻礦砂較高的導熱系數和蓄熱系數，改善厚大斷面灰鑄鐵(150mm×150mm×150mm)石墨等級的方法，但這種方法對于重量大于3噸、長度大于2500mm的氣缸套鑄件來說，效果不明顯。

此外，也有部分廠家從鑄造方法的角度出發制造灰鑄鐵氣缸套，中國專利(專利號：ZL201510084208.0，專利名稱：船用低速柴油機氣缸套鑄造方法，公開號：104762547，公開日：2015.07.08)公開了一種船用低速柴油機氣缸套鑄造方法，能夠改善石墨、硬質相形態及分布，但沒有公開對厚大斷面組織石墨形態和基體組織影響的內容。

中國專利(專利號：ZL200510027454.9，專利名稱：船用大缸徑氣缸套的鑄造方法)公開了一種船用大缸徑氣缸套的鑄造方法，其中未涉及對厚大斷面組織狀態如何控制。

上述方法均未提及控制灰鑄鐵氣缸套鑄件厚大斷面部位組織和性能的均勻性的方法，灰鑄鐵氣缸套鑄件厚大斷面組織和性能由于受石墨生長方式、分布形態等因素影響而不合格，其根本原因在于原材料、化學成分、鐵液溫度、孕育工藝和冷卻條件的控制，導致氣缸套厚大斷面內部存在微觀組織不均勻和微觀縮孔疏松的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種厚大斷面灰鑄鐵氣缸套組織控制方法，解決了厚大斷面組織均勻性問題和微觀縮孔疏松問題。

本發明所采用的技術方案是，一種厚大斷面灰鑄鐵氣缸套組織控制方法，具體包括以下步驟：

步驟1，配料：

選用優質廢鋼、鑄造用生鐵及回爐鐵為主要原料，再根據鐵液成分范圍配增碳劑、硅鐵、錳鐵、磷鐵、硫鐵、硼鐵、銅和釩鐵，使各合金成分控制在如下范圍內：碳：3.0～3.3％；硅：1.1～1.2％；錳：0.65～0.75％；磷0.20～0.25％；硫：0.04～0.08％；硼：0.02～0.03％；銅：1.20～1.50％；釩0.05～0.15％，以上皆為重量百分比，其余為鐵；