一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁卷筒及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁卷筒，对球墨铸铁卷筒所使用的球墨铸铁材料进行了成分强化，本发明专利技术还提供了一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁卷筒的制备方法，对球墨铸铁卷筒所使用的球墨铸铁材料进行了工艺强化，成分强化结合工艺强化实现强强联合，使得该球墨铸铁卷筒所使用的球墨铸铁材料的抗拉强度σb≥620MPa，屈服强度σ0.2≥530MPa，延伸率δ≥12％，硬度HB大于260，具有高强度、高延展性以及耐磨性较高。

A Al2O3 particle reinforced spheroidal graphite cast iron reel and its preparation method

The invention provides a Al2O3 Particle Reinforced Nodular Cast iron rolls of nodular cast iron material used for nodular cast iron rolls are components of reinforcement, the invention also provides a method for preparing particle reinforced Al2O3 nodular cast iron roll, nodular cast iron material used for nodular cast iron roll was strengthen the process, strengthen the composition of strengthening technology combined with the powerful combination, the ductile iron drum with the ultimate tensile strength of nodular cast iron material B is more than or equal to 620MPa, yield strength of 0.2 530MPa, elongation is greater than or equal to 12%, the hardness of HB is greater than 260, with high strength, high ductility and high wear resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁卷筒及其制备方法
本专利技术涉及工程设备
，尤其是涉及一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁卷筒及其制备方法。
技术介绍
卷筒是大型起重设备、旋挖钻和卷扬减速机的关键部件之一，由于承重的钢丝绳直接缠绕在卷筒上，卷筒直接承受起吊载荷，其质量优劣对起重设备、旋挖钻和卷扬减速机的安全运行有着至关重要的影响。随着现代工程的发展趋向大型化，工程机械行业大型或超大型起重设备、钻孔设备和卷扬减速机的应用越来越广泛，起吊的重量和扬程均大幅度增加。例如：超大型起重设备的起吊重量已达到几千吨；超大型卷扬机的扬程达到了数百米。因此，对卷筒的材质及其制备方法提出了更高的要求。目前，采用普通球墨铸铁制造的卷筒，其抗拉强度和延伸率的综合力学性能指标一般偏低，因此在高负荷条件下使用卷筒时，由于卷筒的强度和韧性偏低而易于诱发脆性裂纹产生，造成安全隐患，严重制约了卷筒在大型或超大型工程机械行业的推广应用。为了提高卷筒使用的安全性能，近年来国内开始研究高强度高延展性球墨铸铁卷筒。球墨铸铁卷筒在转动过程中与缠绕在其上的钢丝绳之间存在大量的相互摩擦，对球墨铸铁卷筒的磨损很大，严重减小了球墨铸铁卷筒的使用寿命，为此，需要研发一种耐磨性较高的球墨铸铁卷筒。因此，如何提供一种具有高强度、高延展性、耐磨性较高的球墨铸铁卷筒是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁卷筒，该球墨铸铁卷筒具有高强度、高延展性以及耐磨性较高。本专利技术的另一目是提供一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁卷筒的制备方法。为解决上述的技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁卷筒，由球墨铸铁材料加工而成，所用球墨铸铁包括以下重量百分数的组分：3.0％～3.3％的C，3.0％～4.5％的Si，0.1％～0.3％的Mn，0.2％～0.3％的Mo，0.12％～0.15％的Ni，0.1％～1.0％的Al2O3颗粒，S<0.02％，P<0.03％，0.05％～0.1％的Mg，0.01％～0.02％的Re，0.005％～0.0100％的Ca，0.005％～0.0100％的Ba,0.0008％～0.0025％的Bi，余量为Fe以及不可避免的杂质。一种上述的Al2O3颗粒增强球墨铸铁卷筒的制备方法，包括以下步骤：1)按照消失模铸造方法利用泡沫塑料制取卷筒的卷筒模样：在制取卷筒模样的过程中掺入粉末状的二次孕育剂使得发泡成型后得到的固态的泡沫塑料材质的卷筒模样中含有均匀分布的二次孕育剂粉末；利用泡沫塑料制取浇道的浇道模样；然后将所述浇道模样粘结在所述卷筒模样的底面上，且控制所述浇道模样与所述卷筒模样的轴向方向相互平行，得到包括所述卷筒模样以及浇道模样的模样一体件；然后采用浸涂方式在模样一体件的外表面涂覆耐火涂料，然后烘干；取上敞口箱，将模样一体件以立式方式放置于所述上敞口箱内；然后设置上升液管，所述上升液管穿过且固定在所述上敞口箱的下箱底上，所述浇道模样的下端与所述上升液管的上端开口对接接触，且所述浇道模样的下端面完全遮盖所述上升液管的上端开口，密封所述上升液管与所述上敞口箱下箱底的连接处；然后设置真空抽吸管，所述真空抽吸管穿过且固定在所述上敞口箱的侧箱壁上，所述真空抽吸管的内端与所述模样一体件间隔一定距离，所述真空抽吸管的外端露在所述上敞口箱的外面且与真空泵连通，密封所述真空抽吸管与所述上敞口箱侧箱壁的连接处；然后按照消失模铸造方法向所述上敞口箱内填干石英砂，然后振动造型；然后按照消失模铸造方法在上敞口箱内的铸型的上表面上密封覆盖塑料薄膜；2)冶炼：冶炼铁水，然后向铁水中加入氧化铝颗粒；当铁水温度达到1490℃～1530℃时，炉前调整铁水成分使得铁水包括以下重量百分数的组分：3.0％～3.3％的C，3.0％～4.5％的Si，0.1％～0.3％的Mn，0.2％～0.3％的Mo，0.12％～0.15％的Ni，0.1％～1.0％的Al2O3颗粒，S<0.02％，P<0.03％，余量为Fe以及不可避免的杂质；当铁水成分合格后，扒渣；然后，保温3min～5min，然后准备铁水出炉；然后进行球化处理：将轻稀土镁合金球化剂置于浇包底部，其上覆盖长效硅钡钙孕育剂，采用盖包堤坝式铁水冲入法球化工艺对铁水进行球化处理；然后进行一次孕育处理：向球化处理后的铁水中加入长效硅钡钙合金孕育剂，进行一次孕育处理；然后将一次孕育处理后得到的铁水用敞口容器盛装；3)将步骤2)中的敞口容器放置在一个密闭的第二箱子内，且使得所述上升液管的下端穿过所述第二箱子的顶箱盖浸入所述敞口容器中的铁水中，密封所述上升液管与所述第二箱子的连接处；4)通过进气管向所述第二箱子内吹送带压气体，同时开启真空泵抽取真空，敞口容器内的铁水在带压气体的压力以及真空的抽吸力的作用下沿上升液管上行，铁水先后把浇道模样与卷筒模样气化，浇道模样与卷筒模样气化后的气体通过真空抽吸管被真空泵抽走，铁水从下往上充型，直至敞口容器内的液面不再下降表明铁水注满整个铸型型腔，然后保持吹送气体与抽真空一定时间；5)当达到设计时间后，停止吹送带压气体以及抽真空；当达到开箱时间后将所述上升液管从所述第二箱子中抽出，然后拆开所述上敞口箱，然后破除铸型，得到球墨铸铁卷筒半成品；6)将步骤5)中得到的球墨铸铁卷筒半成品装入退火炉中进行去应力退火处理：升温到500℃～550℃，保温4h～6h后，降温至200℃～260℃，出炉空冷；然后将去应力退火后得到的球墨铸铁卷筒半成品进行机加工，完成后得到球墨铸铁卷筒成品。优选的，步骤2)中，轻稀土镁合金球化剂包括以下重量百分数的组分：Mg：5％～7％，Re：1％～1.5％，Si：40％～44％，余量为Fe以及不可避免的杂质；轻稀土镁合金球化剂的加入量为铁水总质量的1.3％～1.4％；球化处理温度为1490℃～1520℃；且步骤2)中，长效硅钡钙孕育剂包括以下重量百分数的组分：Si：65％～70％，Ba：0.8％～1.0％，Ca：0.6％～1.0％，余量为Fe以及不可避免的杂质；长效硅钡钙孕育剂的加入量为铁水总质量的0.3％～0.4％。优选的，步骤2)中，长效硅钡钙合金孕育剂包括以下重量百分数的组分：Si：65％～70％，Ba：0.8％～1.0％，Ca：0.6％～1.0％，余量为Fe以及不可避免的杂质；长效硅钡钙合金孕育剂的加入量为铁水总质量的0.5％～0.6％。优选的，步骤1)中，二次孕育剂包括以下重量百分数的组分：Si：65％～70％，Ba：0.8％～1.0％，Ca：0.6％～1.0％，Bi：1％～2.5％，余量为Fe以及不可避免的杂质；二次孕育剂的加入量为铁水总质量的0.08％～0.1％。本专利技术提供了一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁卷筒，对球墨铸铁卷筒所使用的球墨铸铁材料进行了成分强化，本专利技术还提供了一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁卷筒的制备方法，对球墨铸铁卷筒所使用的球墨铸铁材料进行了工艺强化，成分强化结合工艺强化实现强强联合，使得该球墨铸铁卷筒所使用的球墨铸铁材料的抗拉强度σb≥620MPa，屈服强度σ0.2≥530MPa，延伸率δ≥12％，硬度HB大于260，具有高强度、高延展性以及耐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁卷筒，其特征在于，由球墨铸铁材料加工而成，所用球墨铸铁包括以下重量百分数的组分：3.0％～3.3％的C，3.0％～4.5％的Si，0.1％～0.3％的Mn，0.2％～0.3％的Mo，0.12％～0.15％的Ni，0.1％～1.0％的Al2O3颗粒，S<0.02％，P<0.03％，0.05％～0.1％的Mg，0.01％～0.02％的Re，0.005％～0.0100％的Ca，0.005％～0.0100％的Ba,0.0008％～0.0025％的Bi，余量为Fe以及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁卷筒，其特征在于，由球墨铸铁材料加工而成，所用球墨铸铁包括以下重量百分数的组分：3.0％～3.3％的C，3.0％～4.5％的Si，0.1％～0.3％的Mn，0.2％～0.3％的Mo，0.12％～0.15％的Ni，0.1％～1.0％的Al2O3颗粒，S&lt;0.02％，P&lt;0.03％，0.05％～0.1％的Mg，0.01％～0.02％的Re，0.005％～0.0100％的Ca，0.005％～0.0100％的Ba,0.0008％～0.0025％的Bi，余量为Fe以及不可避免的杂质。2.一种权利要求1所述的Al2O3颗粒增强球墨铸铁卷筒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)按照消失模铸造方法利用泡沫塑料制取卷筒的卷筒模样：在制取卷筒模样的过程中掺入粉末状的二次孕育剂使得发泡成型后得到的固态的泡沫塑料材质的卷筒模样中含有均匀分布的二次孕育剂粉末；利用泡沫塑料制取浇道的浇道模样；然后将所述浇道模样粘结在所述卷筒模样的底面上，且控制所述浇道模样与所述卷筒模样的轴向方向相互平行，得到包括所述卷筒模样以及浇道模样的模样一体件；然后采用浸涂方式在模样一体件的外表面涂覆耐火涂料，然后烘干；取上敞口箱，将模样一体件以立式方式放置于所述上敞口箱内；然后设置上升液管，所述上升液管穿过且固定在所述上敞口箱的下箱底上，所述浇道模样的下端与所述上升液管的上端开口对接接触，且所述浇道模样的下端面完全遮盖所述上升液管的上端开口，密封所述上升液管与所述上敞口箱下箱底的连接处；然后设置真空抽吸管，所述真空抽吸管穿过且固定在所述上敞口箱的侧箱壁上，所述真空抽吸管的内端与所述模样一体件间隔一定距离，所述真空抽吸管的外端露在所述上敞口箱的外面且与真空泵连通，密封所述真空抽吸管与所述上敞口箱侧箱壁的连接处；然后按照消失模铸造方法向所述上敞口箱内填干石英砂，然后振动造型；然后按照消失模铸造方法在上敞口箱内的铸型的上表面上密封覆盖塑料薄膜；2)冶炼：冶炼铁水，然后向铁水中加入氧化铝颗粒；当铁水温度达到1490℃～1530℃时，炉前调整铁水成分使得铁水包括以下重量百分数的组分：3.0％～3.3％的C，3.0％～4.5％的Si，0.1％～0.3％的Mn，0.2％～0.3％的Mo，0.12％～0.15％的Ni，0.1％～1.0％的Al2O3颗粒，S&lt;0.02％，P&lt;0.03％，余量为Fe以及不可避免的杂质；当铁水成分合格后，扒渣；然后，保温3min～5min，然后准备铁水出炉；然后进行球化处理：将轻稀土镁合金球化...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宪民，刘庆坤，刘明亮，周长猛，郭云彬，
申请(专利权)人：山东汇丰铸造科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37