专利名称：特大型球墨铸铁铸件的铸造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铸造工艺，特别是涉及一种特大型球墨铸铁铸件的铸造工艺。
背景技术：
阀门铸件是使配管和设备内的介质(液体、气体、粉末)流动或停止、并能控制其 流量的装置。是石油、化工、电站、长输管线、造船、核工业、各种低温工程、宇航以及海洋采 油等国民经济各部门不可缺少的流体控制设备。经过多年的发展，中国的阀门制造企业数 量居全世界第一，大小阀门企业约6000余家。阀门铸件作为一个流体输送的组件，近年来， 随着国民经济增长阀门行业的发展非常迅速。"十一五"及未来若干年，中国石油化上、天然 气、冶金行业，电力、城市建设等各行业对阀门有大量的需求。中投顾问发布的《2009-2012 年中国阀门行业投资分析及前景预测报告》指出，未来三年内，中国对阀门铸件的需求总量 将达到345亿元。而阀门铸件因其材质强度、延伸率、致密度、密封性、耐腐蚀性等要求极 高。其阀门类铸件铸造技术的提升，一直是各阀门铸造单位亟需攻克的难关。对于各阀门 制造企业来说，阀门铸件的供应一直成为制约该行业及企业发展的瓶颈。因此，阀门铸件生 产的产业化发展有着巨大的市场发展空间。 铸造是机械工业的基础产业，所有机械都离不开铸件。然而，因目前国内的球墨铸
铁阀门铸件普遍存在着外漏、内漏、外观质量不高、寿命短等方面的缺陷，众多阀门制造企 业已经不再使用价廉物美的球墨铸铁铸件，而改用成本高于铸件25%的板焊件代替铸件。
我国钢铁资源有限，如果阀门产品都采用成本高昂的钢件，放弃使用铸件工艺，一方面加大 生产成本，另一方面传统铸造工艺将面临失传境地。为此，国家也加大了对采用铸造工艺企 业的培植力度，把使用阀门铸件列入产品标准，在税收上予以大额返还，使传统铸造工艺得 到传承。 纵观国内外阀门铸件市场，其行业有着广泛的发展空间，据有关专家预测，阀门铸 件未来市场主要在电力工业、石油化工、化肥、环保和城建等行业。谁有好的技术，谁有过硬 的质量，谁能不断开发新产品，谁就能在激烈的市场竞争中抢得先机、脱颖而出。所以阀门 铸件的研发与产业化，对促进铸造企业的健康长足发展，推动我国基础设施建设是很有必 要性的！ 目前，我国所生产的球墨铸铁件一般都为中小件。能生产3米口径，单件重量达15 吨的球墨铸铁阀门铸件仅有河南，广东两家单位，并且存在球化衰退、非金属物杂质、碳化 物、縮松縮孔、夹杂、气孔等表面缺陷和内部缺陷。而阀体铸件为高压力容器，铸件本体致密 度及密封性要求极高，所以铸件内部材质一致性的要求十分严格，因此，球墨铸铁阀门铸件 报废率极高，生产成本居高不下。 我国球墨铸铁生产行业的技术水平，从铸件综合质量、单件吨位产能、熔炼、材质 结构、成本、能耗、效益和清洁生产等方面与国外相比有很大的差距，它严重制约着国民经 济的发展。球墨铸铁的生产是制造业的重要组成部分，对国民经济的发展及国防力量的增 强起着重要的作用。
在球墨铸铁铸造工艺技术装备等基础条件方面，我国只有少数大型企业采用国外
先进的造型、制芯工艺。由于工艺上和设备上的差距，使我国的球墨铸铁件离发达国家铸造
技术的差距很大，特别是在大型、特种、精密成型工艺与发达国家差距更大。 球墨铸铁是一种高强度铸铁材料。因球墨铸铁中的碳素体在金属基体内呈球状石
墨分布，避免了应力集中，使基体具有较好的连续性，其机械性能接近于钢。在其他性能方
面，如加工、耐磨、耐腐蚀吸收震动等球墨铸铁比锻钢和铸钢更加优越。正是基于其优异的
性能，主要用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。铁素体球墨铸铁为
阀门类铸件首选材料！
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、生产成本低的特大型球墨铸铁 铸件的铸造工艺。 为了解决上述技术问题，本发明提供的特大型球墨铸铁铸件的铸造工艺，包括如 下步骤 (1)、浇注前在铁水中加入一定量硅、钡、钙、铝等微量元素孕育剂与铁液发生反 应； (2)、计算出铸件产品的热节圆d，以1.6d-1.8d确定主冒口直径，在浇注系统上采 用主浇道、副浇道先后相互配合的方式调整浇注过程铁液温度，主浇道浇注铸件总体55%， 副浇道浇注铸件总体45%，保证冒口部位铁液温度始终高于本体部位温度，保证铸件补縮 能力； (3)、依据球墨铸铁阀门铸件设计需要，如在口径3. 6米阀体上下法兰紧固孔处 供采取# 76的内冷铁达152个，以对铸件顺序凝固进行控制； (4)、根据大型铸件大而厚及球墨铸铁凝固和冷却的特性，采用与浇冒口工艺相配 合的铁模铸造工艺加快铁水冷却解决铸件本体内在补縮并提高铸件精度；铁模铸造工艺是 在初成形的金属型(铁模)内腔上覆上型砂而成铸型；通过合理设计铁模的重量和壁厚、覆 砂层的厚度；使得铸件的凝固和冷却在理想的条件下完成，控制其凝固和冷却过程，有效增 强球墨铸铁件的致密度，解决阀体铸件"一短两漏"缺陷。
本发明的其工艺优点如下 1.由于球墨铸铁在凝固过程中，有一个石墨膨胀的过程，而因铁模没有退让性，球
铁的石墨化膨胀即被利用来弥补铁液冷却凝固的收縮，形成组织致密的铸件。 2.当铁液浇入铁模覆砂铸型后，经8min铸件温度降到930左右，而在砂型内要降
到同样的温度，就需要24min，冷却速度提高了 3倍左右，其结果是铸件力学性能明显显著
提高，球墨铸铁的球化率和球径大小都能提高1-2级。 3.因铁模不会产生变形，生产的铸件尺寸精度高，表面质量好，有利于简化阀体铸 件的加工工艺和降低成本。 综上所述，本发明是一种工艺简单、生产成本低的特大型球墨铸铁铸件的铸造工艺。
图1是孕育剂加入前金相组织 图2是孕育剂加入后金相组织图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。 (1)、浇注前在铁水中加入一定量硅、钡、钙、铝等微量元素孕育剂与铁液发生反 应，作用有1)、强烈增加石墨化核心，细化石墨，促进灰铸铁件中得到A型石墨，提高强度， 对于球墨铸铁件能使球铁中石墨球细小，圆整，提高球化等级。2)、能有效降低铁水过冷度， 促进石墨的析出，显著减少白口倾向，降低相对硬度，提高铸件切削加工性能。3)、比一般 的孕育剂易于溶解与吸收，可以降低铁水中的气体含量.4)、抗衰退能力强，抗衰退时间是 75SI的2倍，同时防止相关联的球化衰退，壁厚敏感性小，组织均匀；
微量元素孕育剂加入前后，金相组织明显优化，比照如图1和图2。
(2)、浇冒口系统及冷铁工艺创新 针对阀体铸件本体设计的壁厚不均匀度相差近10倍，可能引起因收縮不均引 起炸裂，厚部易产生縮松缺陷等球墨铸铁生产之大忌。计算出铸件产品的热节圆d，以 1.6d-1.8d确定主冒口直径；在浇注系统上采用主浇道、副浇道先后相互配合的方式调整 浇注过程铁液温度，主浇道浇注铸件总体55%，副浇道浇注铸件总体45%，保证冒口部位 铁液温度始终高于本体部位温度，保证铸件补縮能力； (3)、依据球墨铸铁阀门铸件设计需要，如在口径3. 6米阀体上下法兰紧固孔处 供采取# 76的内冷铁达152个，以对铸件顺序凝固进行控制； (4)、根据大型铸件大而厚及球墨铸铁凝固和冷却的特性，采用与浇冒口工艺相配 合的铁模铸造工艺加快铁水冷却解决铸件本体内在补縮并提高铸件精度；铁模铸造工艺是 在初成形的金属型(铁模)内腔上覆上型砂而成铸型；通过合理设计铁模的重量和壁厚、覆 砂层的厚度；使得铸件的凝固和冷却在理想的条件下完成，控制其凝固和冷却过程，有效增 强球墨铸铁件的致密度，解决阀体铸件"一短两漏"缺陷。
权利要求
一种特大型球墨铸铁铸件的铸造工艺，其特征是包括如下步骤(1)、浇注前在铁水中加入一定量硅、钡、钙、铝等微量元素孕育剂与铁液发生反应；(2)、计算出铸件产品的热节圆d，以1.6d-1.8d确定主冒口直径，在浇注系统上采用主浇道、副浇道先后相互配合的方式调整浇注过程铁液温度，主浇道浇注铸件总体55％，副浇道浇注铸件总体45％，保证冒口部位铁液温度始终高于本体部位温度，保证铸件补缩能力；(3)、依据球墨铸铁阀门铸件设计需要，如在口径3.6米阀体上下法兰紧固孔处供采取∮76的内冷铁达152个，以对铸件顺序凝固进行控制；(4)、根据大型铸件大而厚及球墨铸铁凝固和冷却的特性，采用与浇冒口工艺相配合的铁模铸造工艺加快铁水冷却解决铸件本体内在补缩并提高铸件精度；铁模铸造工艺是在初成形的金属型(铁模)内腔上覆上型砂而成铸型；通过合理设计铁模的重量和壁厚、覆砂层的厚度；使得铸件的凝固和冷却在理想的条件下完成，控制其凝固和冷却过程，有效增强球墨铸铁件的致密度，解决阀体铸件“一短两漏”缺陷。
全文摘要
本发明公开了一生中特大型球墨铸铁铸件的铸造工艺，包括如下步骤(1)浇注前在铁水中加入一定量硅、钡、钙、铝等微量元素孕育剂与铁液发生反应；(2)计算出铸件产品的热节圆d，以1.6d-1.8d确定主冒口直径，保证冒口部位铁液温度始终高于本体部位温度，保证铸件补缩能力；(3)依据球墨铸铁阀门铸件设计需要；(4)根据大型铸件大而厚及球墨铸铁凝固和冷却的特性，采用与浇冒口工艺相配合的铁模铸造工艺加快铁水冷却解决铸件本体内在补缩并提高铸件精度，解决阀体铸件“一短两漏”缺陷。
文档编号B22D15/00GK101774002SQ201010121620
公开日2010年7月14日 申请日期2010年3月11日 优先权日2010年3月11日
发明者周志广, 潘伟军, 潘泽军, 谭健, 谭金宇, 陈铁兵, 顾青盛 申请人:望城县众力铸造有限公司