本發明涉及合金鋼鑄造領域，具體涉及一種合金鋼鑄件的鑄造工藝。
背景技術：
目前合金鋼鑄件應用領域十分廣泛，涉及到汽車制造、航天航空、建筑裝潢等等，尤其是在礦山與鐵路方面尤為突出，用量最大。然而，合金鋼鑄件晶粒粗大嚴重影響了合金鋼的使用性能。合金鋼鑄件晶粒粗大，使鑄件中的夾雜物以及低熔點物質在晶界上富集，降低了鑄件強度，導致合金鋼鑄件在使用過程中產生剝落、裂紋等缺陷，嚴重影響鑄件的使用壽命。鐵路轍叉為合金鋼鑄件，細晶化技術對于合金鋼鐵路轍叉尤為重要。過去由于鐵路轍叉晶粒粗大，使大量夾雜物和低熔點物質在晶界上集聚，弱化了晶界強度，使合金鋼在使用過程中發生非正常磨損，出現剝落掉塊等問題。
我國以世界鐵路6％營運里程，完成了24％運輸總量，使得鐵路處于極度繁忙狀態，增加了鐵路破損的幾率，使鐵路轍叉用量非常大，每年全國的鐵路轍叉需要量大約在5萬顆左右，并且這個數字隨著鐵路干線的增加還要增加。因此，合金鋼的化學成分含量及其鑄造工藝亟待改進。
技術實現要素：
針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種合金鋼鑄件的鑄造工藝，該種鑄造工藝解決了高錳鋼鑄件晶粒粗大、疏松、微裂紋等問題，生產出了晶粒細化、強度高的合金鋼鑄件，進一步地改善增強了合金鋼鑄件的理化性能。
為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案來實現的：
一種合金鋼鑄件的鑄造工藝，按照以下步驟進行：
(1)先取氧化物或原料單質置于熔煉爐中冶煉，制得鋼水母液，出爐后進行爐外吹氬氣、喂絲精煉，控制鋼水母液中化學成分的含量；
所述鋼水母液按重量百分比計包括以下化學成分：c0.18～0.36％、si0.21～0.37％、mn0.68～0.94％、ni0.27～0.45％、al0.12～0.30％、s≤0.008％、p≤0.006％，余量為fe和不可避免的雜質。
(2)再對步驟(1)制得鋼水母液進行澆注至模具中，澆注前對模具進行預熱處理，預熱溫度為860-920℃；
(3)鑄件要快速澆注，采用底漏包避免夾雜卷入，澆注完成后，將鑄型空冷至480-520℃，得合金鋼鑄件半成品；
(4)最后將合金鋼鑄件半成品經退火熱處理后即可。
進一步地，在步驟(1)中，所述鋼水母液出爐溫度為1480-1520℃。
進一步地，在步驟(1)中，所述氬氣壓力為0.3～0.6mpa，壓力管道內徑吹氬時間為45-55s/t鋼水母液，喂絲量為澆注鋼水重量的1～2％。
進一步地，在步驟(1)中，所述鋼水母液按重量百分比計包括以下化學成分：c0.21～0.33％、si0.24～0.34％、mn0.72～0.90％、ni0.32～0.40％、al0.15～0.27％、s≤0.006％、p≤0.004％，余量為fe和不可避免的雜質。
更進一步地，所述鋼水母液按重量百分比計包括以下化學成分：c0.27％、si0.29％、mn0.81％、ni0.36％、al0.21％、s0.005％、p0.003％，余量為fe和不可避免的雜質。
進一步地，在步驟(2)中，所述鋼水母液的澆注溫度為1280-1360℃，澆注速度為10kg/s～20kg/s，且在澆注過程中隨流添加普碳鋼或高錳鋼金屬顆粒。
進一步地，所述金屬顆粒的添加量為澆注鋼水重量的4～8％。
進一步地，所述金屬顆粒從鑄件的澆注系統隨鋼水母液加入，金屬顆粒添加時間為鑄件澆注時間的1/3～1/2。
進一步地，在步驟(4)中，所述退火處理是先將鑄件加熱至540-580℃，保溫20-30min；再加熱至640-720℃，保溫30-40min；最后加熱至760-840℃，保溫35-45min。
本發明具有如下的有益效果：
(1)本發明的合金鋼鑄件的鑄造工藝科學合理、簡單方便，大大地縮短了合金鋼鑄件凝固時間，降低鑄件的生產周期，提高了生產效率；
(2)通過本發明的鑄造工藝生產出來的合金鋼鑄件強度高，沖擊韌性好，耐腐蝕耐高溫，力學性能大大增強，經檢測其σs≥960mpa，σb≥880mpa，ak≥350j/cm2，δ≥48％；
(3)本發明通過在澆注過程中添加金屬顆粒，降低金屬液的溫度，增加形核質點細化晶粒，快速凝固鑄件，顯著細化了合金鋼鑄件的晶粒，同時減少夾雜物尺寸，顯著提高了鑄件質量。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明的具體實施方式作進一步描述，以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。
實施例1
一種合金鋼鑄件的鑄造工藝，按照以下步驟進行：
(1)取鐵、硅、錳、鎳等氧化物置于熔煉爐中冶煉，制得鋼水母液，待鋼水母液溫度為1480℃出爐，出爐后先進行爐外吹氬氣，其壓力設定為0.3mpa，且壓力管道內徑吹氬時間為45s/t鋼水母液，再喂絲精煉，喂絲量為澆注鋼水重量的1％，并控制鋼水母液中化學成分的含量；
所述鋼水母液按重量百分比計包括以下化學成分：c0.18％、si0.21％、mn0.68％、ni0.27％、al0.12％、s0.008％、p0.006％，余量為fe和不可避免的雜質。
(2)再對步驟(1)制得鋼水母液進行澆注至模具中，澆注前對模具進行預熱處理，預熱溫度為860℃，其中澆注溫度為1280℃，澆注速度為10kg/s，且在澆注過程中隨流添加普碳鋼金屬顆粒，該金屬顆粒的添加量為澆注鋼水重量的4％，且該金屬顆粒從鑄件的澆注系統隨鋼水母液加入，金屬顆粒添加時間為鑄件澆注時間的1/3；
(3)鑄件要快速澆注，采用底漏包避免夾雜卷入，澆注完成后，將鑄型空冷至480℃，得合金鋼鑄件半成品；
(4)最后將合金鋼鑄件半成品經退火熱處理后即完成本發明合金鋼鑄件的鑄造工藝，其中，退火處理具體步驟是先將鑄件加熱至540℃，保溫20min；再加熱至640℃，保溫30min；最后加熱至760℃，保溫35min。
實施例2
一種合金鋼鑄件的鑄造工藝，按照以下步驟進行：
(1)取鐵、硅、錳、鎳等原料單質置于熔煉爐中冶煉，制得鋼水母液，待鋼水母液溫度為1490℃出爐，出爐后先進行爐外吹氬氣，其壓力設定為0.4mpa，且壓力管道內徑吹氬時間為48s/t鋼水母液，再喂絲精煉，喂絲量為澆注鋼水重量的1.2％，并控制鋼水母液中化學成分的含量；
所述鋼水母液按重量百分比計包括以下化學成分：c0.21％、si0.24％、mn0.72％、ni0.32％、al0.15％、s0.006％、p0.004％，余量為fe和不可避免的雜質。
(2)再對步驟(1)制得鋼水母液進行澆注至模具中，澆注前對模具進行預熱處理，預熱溫度為870℃，其中澆注溫度為1290℃，澆注速度為12kg/s，且在澆注過程中隨流添加高錳鋼金屬顆粒，該金屬顆粒的添加量為澆注鋼水重量的5％，且該金屬顆粒從鑄件的澆注系統隨鋼水母液加入，金屬顆粒添加時間為鑄件澆注時間的1/3；
(3)鑄件要快速澆注，采用底漏包避免夾雜卷入，澆注完成后，將鑄型空冷至490℃，得合金鋼鑄件半成品；
(4)最后將合金鋼鑄件半成品經退火熱處理后即完成本發明合金鋼鑄件的鑄造工藝，其中，退火處理具體步驟是先將鑄件加熱至550℃，保溫22min；再加熱至660℃，保溫32min；最后加熱至780℃，保溫38min。
實施例3
一種合金鋼鑄件的鑄造工藝，按照以下步驟進行：
(1)取鐵、硅、錳、鎳等氧化物置于熔煉爐中冶煉，制得鋼水母液，待鋼水母液溫度為1500℃出爐，出爐后先進行爐外吹氬氣，其壓力設定為0.4mpa，且壓力管道內徑吹氬時間為50s/t鋼水母液，再喂絲精煉，喂絲量為澆注鋼水重量的1.5％，并控制鋼水母液中化學成分的含量；
所述鋼水母液按重量百分比計包括以下化學成分：c0.27％、si0.29％、mn0.81％、ni0.36％、al0.21％、s0.005％、p0.003％，余量為fe和不可避免的雜質。
(2)再對步驟(1)制得鋼水母液進行澆注至模具中，澆注前對模具進行預熱處理，預熱溫度為890℃，其中澆注溫度為1320℃，澆注速度為15kg/s，且在澆注過程中隨流添加普碳鋼金屬顆粒，該金屬顆粒的添加量為澆注鋼水重量的6％，且該金屬顆粒從鑄件的澆注系統隨鋼水母液加入，金屬顆粒添加時間為鑄件澆注時間的1/2；
(3)鑄件要快速澆注，采用底漏包避免夾雜卷入，澆注完成后，將鑄型空冷至500℃，得合金鋼鑄件半成品；
(4)最后將合金鋼鑄件半成品經退火熱處理后即完成本發明合金鋼鑄件的鑄造工藝，其中，退火處理具體步驟是先將鑄件加熱至560℃，保溫25min；再加熱至680℃，保溫35min；最后加熱至800℃，保溫40min。
實施例4
一種合金鋼鑄件的鑄造工藝，按照以下步驟進行：
(1)取鐵、硅、錳、鎳等原料單質置于熔煉爐中冶煉，制得鋼水母液，待鋼水母液溫度為1510℃出爐，出爐后先進行爐外吹氬氣，其壓力設定為0.5mpa，且壓力管道內徑吹氬時間為52s/t鋼水母液，再喂絲精煉，喂絲量為澆注鋼水重量的1.8％，并控制鋼水母液中化學成分的含量；
所述鋼水母液按重量百分比計包括以下化學成分：c0.33％、si0.34％、mn0.90％、ni0.40％、al0.27％、s0.006％、p0.004％，余量為fe和不可避免的雜質。
(2)再對步驟(1)制得鋼水母液進行澆注至模具中，澆注前對模具進行預熱處理，預熱溫度為900℃，其中澆注溫度為1340℃，澆注速度為18kg/s，且在澆注過程中隨流添加高錳鋼金屬顆粒，該金屬顆粒的添加量為澆注鋼水重量的7％，且該金屬顆粒從鑄件的澆注系統隨鋼水母液加入，金屬顆粒添加時間為鑄件澆注時間的1/2；
(3)鑄件要快速澆注，采用底漏包避免夾雜卷入，澆注完成后，將鑄型空冷至510℃，得合金鋼鑄件半成品；
(4)最后將合金鋼鑄件半成品經退火熱處理后即完成本發明合金鋼鑄件的鑄造工藝，其中，退火處理具體步驟是先將鑄件加熱至570℃，保溫28min；再加熱至700℃，保溫38min；最后加熱至820℃，保溫42min。
實施例5
一種合金鋼鑄件的鑄造工藝，按照以下步驟進行：
(1)取鐵、硅、錳、鎳等氧化物置于熔煉爐中冶煉，制得鋼水母液，待鋼水母液溫度為1520℃出爐，出爐后先進行爐外吹氬氣，其壓力設定為0.6mpa，且壓力管道內徑吹氬時間為55s/t鋼水母液，再喂絲精煉，喂絲量為澆注鋼水重量的2％，并控制鋼水母液中化學成分的含量；
所述鋼水母液按重量百分比計包括以下化學成分：c0.36％、si0.37％、mn0.94％、ni0.45％、al0.30％、s0.008％、p0.006％，余量為fe和不可避免的雜質。
(2)再對步驟(1)制得鋼水母液進行澆注至模具中，澆注前對模具進行預熱處理，預熱溫度為920℃，其中澆注溫度為1360℃，澆注速度為20kg/s，且在澆注過程中隨流添加普碳鋼金屬顆粒，該金屬顆粒的添加量為澆注鋼水重量的8％，且該金屬顆粒從鑄件的澆注系統隨鋼水母液加入，金屬顆粒添加時間為鑄件澆注時間的1/2；
(3)鑄件要快速澆注，采用底漏包避免夾雜卷入，澆注完成后，將鑄型空冷至520℃，得合金鋼鑄件半成品；
(4)最后將合金鋼鑄件半成品經退火熱處理后即完成本發明合金鋼鑄件的鑄造工藝，其中，退火處理具體步驟是先將鑄件加熱至580℃，保溫30min；再加熱至720℃，保溫40min；最后加熱至840℃，保溫45min。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。