生產低溫用風電球墨鑄鐵實踐

姜兆健（大連橡膠塑料機械有限公司，遼寧 大連 116039）

生產低溫用風電球墨鑄鐵實踐

姜兆健
（大連橡膠塑料機械有限公司，遼寧 大連 116039）

結合生產實踐，分析了中型風電低溫用高韌性球墨鑄鐵件QT400-18Al主箱體，發現沖擊功達不到驗收要求，主要可能是因為爐料加入比例不符合規范，化學成分不準確，處理鐵水時間過長，終硅量值比較大，造成石墨球圓整度不足，且數量較少，白口傾向增加，鑄件強度增大，韌性降低，沖擊功降低，使鑄件達不到在寒冷地區的使用條件。本文通過調整廢鋼加入量和終硅量，通過實驗，生產出合格的低溫抗沖擊球墨鑄鐵。

QT400-18Al；廢鋼加入量；終硅量

這幾年，對清潔能源的需求增大，風能是其中重要的能源，風力發電迫在眉睫。風電用球鐵發展迅速，例如我公司生產的主箱體是風力發電的主要結構件之一。輪廓尺寸是Φ2 560 mm×1 011 mm，毛重7.16 t，出鐵水11 t，主要壁厚25 mm，材料QT400-18Al。力學性能驗收標準：附鑄抗拉強度（σb）≥370 MPa，延伸率≥18 mm，硬度≥120～175 HBS，沖擊功（Ak）≥12 J。采用15 t中頻電爐熔煉鐵水，自冷硬呋喃樹脂砂造型、制芯。

1　生產過程

1.1爐料組成

撫順核電球墨生鐵以及廢鋼。其中球墨生鐵占90%， 化 學 成 分 為：C4.1%，Si0.57%，Mn0.07，P0.023%，S0.017%。廢鋼占10%，均為A3鋼。

1.2合金料

球化劑、加入量為1.05%～1.5%；長效孕育劑，加入量視具體情況而定。

1.3鐵液化學成分

原鐵液化學成分：C3.8%～3.9%，Si1.3%～1.4%，Mn≤0.3%，P≤0.05%，S≤0.02%

鐵液終化學成分：C3.6%～3.7%，Si2.3%～2.5%，Mn≤0.2%，P≤0.05%，S≤0.015%

1.4澆注工藝

熔煉鐵水時間和出鐵時間盡量縮短，扒渣應盡快進行。出爐溫度1 430～1 450℃（視鐵水包具體情況而定），澆注溫度1 340～1 350℃，澆注時間60～70 s，從出爐到鐵水澆注完畢，時間不超過30 min。

1.5最終化學成分

采用公司光譜儀分析化學成分，化學成分及力學性能檢測結果如表1所示。

從表1中可以看出，抗拉強度未達到目標，沖擊功較低，不能達到驗收標準。為此，將球墨生鐵與廢鋼的加入比調為4：1。

2　實驗過程

2.1廢鋼加入量改為20%

從表2可以看出，單鑄及附鑄試塊的抗拉強度基本不變，沖擊功值增加。但是隨著廢鋼加入量的增大，單鑄及附鑄延伸率有所降低，硬度降低。查閱近幾年高韌性球鐵的生產資料和經驗，發現終硅量對于沖擊功數值有很大影響。于是，降低終硅量，繼續做實驗。

2.2終硅量改為2.1%左右

從表3中看出，延伸率和沖擊功數值明顯增大，但仍有個別數值達不到要求，實驗結果也很不穩定。生產經驗告訴我們，硅含量在一定范圍的降低會增加鑄件的沖擊功，但是硅含量太低，容易出現球化和孕育不良，石墨球不圓整，影響鑄件的基體結構，白口傾向大大增加，降低鑄件的使用性能。如試驗中有一組數據C3.78%，Si1.77%，Mn0.22%，P0.023%，S0.013%，Mg0.043%，Re0.006%，單鑄試棒抗拉強度僅有410 MPa，延伸率13 mm，沖擊功6.5 J。故無法通過大幅降低硅含量，來提高沖擊功。根據以往的生產經驗，再次提高廢鋼加入量進行試驗。

表1　廢鋼加入量10%、終硅量2.5%左右，單鑄及附鑄的分析結果

表2　廢鋼加入量20%、終硅量2.5%左右，單鑄及附鑄的分析結果

表3　廢鋼加入量20%、終硅量2.1%左右，單鑄及附鑄的分析結果

表4　廢鋼加入量30%、終硅量2.1%左右，單鑄及附鑄的分析結果

2.3廢鋼加入量30%

通過此次試驗，從表4可以看出，試驗結果是比較讓人滿意的，所有驗收指標均達到要求，尤其是沖擊功，在試驗中的個別數值最高達到了16 J。

3　結果分析

影響球墨鑄鐵沖擊功的因素主要有廢鋼加入量及終硅含量。硅能細化石墨，提高石墨球圓整度，但是降低鑄件沖擊韌性；廢鋼中雜志元素較少，尤其是S含量非常低，成分較穩定，由于廢鋼加入量增大，增碳劑的使用勢必要增加，增碳劑本身有孕育效果，具有很好的促進石墨化傾向，鑄件的基體晶粒組織會均勻化、細化，提高鑄件的沖擊功。

4　結論

我公司生產高韌性球鐵時，當廢鋼加入量為10%、終硅量2.5%左右時，鑄件沖擊功比較低；當廢鋼加入量增加到20%、終硅量2.1%左右時，鑄件沖擊功增加，但未達到驗收要求；當廢鋼加入量達到30%，終硅量2.1%左右時，鑄件沖擊功最大，鑄件各項驗收指標也全都符合。需要注意的是，不能為了追求大的沖擊功，盲目降低終硅量，會造成球化不良，鑄件絕廢。

綜上所述，生產低溫用高韌性風電球鐵件，廢鋼加入量應為30%，終硅量最好為2.1%左右。

[1] 朱長春.大型風電球墨鑄鐵件的生產實踐，一重技術，2010.

[2] 俞旭如，李川度，蔡佳佳.風電球墨鑄鐵件生產技術及最新發展，現代鑄鐵；2011.

(R-03)

Production of low temperature wind power ductile iron

TQ323.5

1009-797X（2016）14-0029-02

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.14.008

姜兆健（1987-），男，本科，主要從事鑄造熔煉工作。

2016-01-15