CN101962732A - 奥氏体球墨铸铁扩散器及其生产方法 - Google Patents

奥氏体球墨铸铁扩散器及其生产方法 Download PDF

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Abstract

奥氏体球墨铸铁扩散器及其生产方法,涉及金属铸件的生产工艺,采用平面分型、上下箱制作,以漏包向型腔内浇注由中频碱性感应炉冶炼的原料,去除浇冒口后,取出铸件,再对铸件进行热处理。原料中各成分占总质量的百分比含量分别为:C≤3.00%;Si=1.5~3.0%;Mn=0.5~1.5%;Cr=1.0~2.5%;Ni=18.0~22.0%;余量为Fe。本发明生产的奥氏体球墨铸铁扩散器尺寸精确,内部无缩松、缩孔等缺陷,受力部位超声波探伤2级以上,而且铸件成品从原来的92%提升到98%以上,铸件弯曲变形量由原来的5~6mm降低至1~2mm,使用寿命是原材质的1.8倍以上。

Description

奥氏体球墨铸铁扩散器及其生产方法
技术领域
[0001] 本发明涉及金属铸件的生产工艺,特别是扩散器的生产技术领域。 背景技术
[0002] 扩散器是钢厂罩式炉的关键部件,工作温度为900°C 士50°C,炉内有氧化还原性 气氛。扩散器要求耐高温、腐蚀,并且具有良好的耐高温强度。扩散器4件一组,每件毛重 320kg。现有的扩散器材质是ZG4Cr25Ni20Si2,这种奥氏体耐热钢虽然其高温性能优良,但 是抗腐蚀性能差,产品使用期短,铸造性能差,铸件易产生多种缺陷而报废,受力部位超声 波探伤一般在3级以下,很难达到产品设计要求。
发明内容
[0003] 本发明目的在于设计一种抗腐蚀性能好、高温性能优良的奥氏体球墨铸铁扩散
ο
[0004] 本发明成分中包括Fe、C、Si、Mn、Cr和Ni,其特征在于所述各成分占总质量的百 分比含量分别为:C ( 3. 00% ;Si=L 5 〜3. 0% ;Mn=O. 5 〜1. 5% ;Cr=L 0 〜2. 5% ;Ni=18. 0 〜 22. 0% ;余量为Fe。
[0005] 由于本发明在组分上作了大胆改进,特别是由于原产品中Cr含量高达20%以上, 致使钢液易形成Cr2O3等复杂的化合物,使钢水变稠,流动性能降低,铸件很容易产生皱皮、 冷隔、夹渣等铸造缺陷。由于Cr含量高,收缩大,导热性能差,热应力大,铸件易产生裂纹。 浇注温度高,铸件易产生粘砂,变形等缺陷。铸件等壁厚,用冒口集中补缩困难。铸件收得 率低。铸件易产生缩松、缩孔等缺陷,受力部位探伤不符合图纸要求。
[0006] 另外,本发明由于含碳量高于原材质的近10倍,因而其流动性能好,铁液充型能 力强。球状石墨的二次石墨化膨胀结合合理的浇冒口系统,铸件可以得到致密的组织。浇 注温度低,缩率小,铸件表面光洁,冷隔、粘砂、变形、缺肉等铸造缺陷少。因而铸件合格率达 98%以上。扩散器受力部位探伤达2级以上,完全符合用户要求。
[0007] 总之,本发明改善了组织力学性能,润滑性能好,热膨胀大,无磁性。具有良好的耐 高温强度,变形量小,热裂倾向小,耐腐蚀性能优,特别是铸造性能比原材质好。生产的扩散 器尺寸精确,内部无缩松、缩孔等缺陷,受力部位超声波探伤2级以上,而且铸件成品从原 来的92%提升到98%以上,铸件弯曲变形量由原来的5〜6mm降低至1〜2mm,使用寿命是 原材质的1.8倍以上。
[0008] 本发明另一目的是提供以上奥氏体球墨铸铁扩散器的生产方法。
[0009] 生产步骤是:采用平面分型、上下箱制作,以漏包向型腔内浇注由中频碱性感应炉 冶炼的原料,去除浇冒口后,取出铸件,再对铸件进行热处理。
[0010] 为了使夹杂物能够上浮,更好地挡渣,保证铁水纯净度,本发明采用底注式半封闭 式浇注系统,所述半封闭式浇注系统直浇道、横浇道和内浇道的横截面面积比为1 :2:0. 65 (铸造上的浇注系统只要交待面积比例就能基本说明情况了)。浇注温度从原加工产品的1540°C 降至 14000C ο
[0011] 所述浇注速度为18kg/s。
[0012] 为了更好地提高冒口补缩效果,本发明还在型腔上端面设置保温冒口。采用本发 明工艺,铸件的缩率可从2. 5%降至1. 8%。
[0013] 所述型腔为水玻璃砂制成,在浇注原料前,型腔表面采用石英涂料涂刷2次。优点 是:砂型强度好,操作方便,成型铸件表面光洁度高。
[0014] 为了便于泥芯收缩,泥芯中间做空,配箱后用干砂修好,以利于泥芯的溃散和出气。
[0015] 在中频碱性感应炉冶炼原料时,将电解镍、铬铁用炉火烤红至600°C,一同放入中 频碱性感应炉的坩埚内,以不氧化法冶炼至铁水出炉温度> 1480°C,然后将铁水孕育两次; 第一次孕育剂按占铁水总质量的1.2%加入,第二次孕育剂按占铁水总质量的0. 6%加入; 球化剂采用稀土镁合金,球化剂按占铁水总质量的1.8%加入。加入的球化剂比例比常规多 0. 2%,主要考虑出铁温度比一般球铁高,这样球化更加激烈。
[0016] 以往采用的热处理是1050°C固溶处理,本发明采用奥氏体化正火900°C热处理。
可大量节约能量损耗,降低生产成本。
具体实施方式
[0017] 一、模具准备
采用平面分型,上下箱制作,平做平浇的工艺方法。为了更好地挡渣,设计了底注式半 封闭式浇注系统,半封闭式浇注系统由直浇道、横浇道和内浇道组成,内浇道设置在型腔底 部,一端连接型腔,一端连接横浇道,直浇道设置在横浇道中央,直浇道的上端设置浇口盆。 用模板法,设计保温冒口 2只,放在管子上方。在铸件热节处放内冷铁2组、外冷铁2块。
[0018] 木模造型平板2块,定位销定位,专用砂箱造型。造型用水玻璃砂,主要是砂型强 度好,操作方便。CO2硬化后,干拉强度> 2. 5kg/mm2,再用热风机吹干后,干拉强度> 4. 5kg/ mm2。浇注前,型腔表面用石英涂料刷2次。
[0019] 为了便于泥芯收缩,泥芯中间做空,配箱后用干砂修好,以利于泥芯的溃散和出 气。浇注前,将泥芯置于型腔内。
[0020] 二、冶炼
目标化学成分 C 彡 3. % ;Si=L 5 〜3. 0% ;Mn=O. 5 〜1. 5% ;Cr=L 0 〜2. 5% ;Ni=18. 0 〜 22. 0% ;余量为Fe。
[0021] 先将废钢切成小块,用滚筒清理干净。将电解镍、铬铁用炉火烤红至600°C,一同放 入碱性中频炉的坩埚内,按不氧化法冶炼操作工艺进行冶炼。铁水出炉温度> 1480°C。铁 水孕育2次。球化剂用稀土镁合金,用盖板冲入法操作。球化剂按占铁水总质量的1.8%加 入。
[0022] 第一次孕育剂按占铁水总质量的1.2%加入,第二次孕育剂按占铁水总质量的 0. 6%加入。
[0023] 三、浇注
采用漏包浇注,浇注速度控制在18kg/s。待冷却后,取出铸件。
[0024] 四、热处理将铸件用电炉进行高温完全奥氏体化正火900°C进行热处理。
[0025] 五、本发明产品与ZG4Cr25Ni20Si2产品的对照表 表一化学成分对照表
Figure CN101962732AD00051
表二常温下机械性能对照表
Figure CN101962732AD00052

Claims (8)

  1. 奥氏体球墨铸铁扩散器,成分中包括Fe、C、Si、Mn、Cr和Ni,其特征在于所述各成分占总质量的百分比含量分别为:C≤3.00%;Si=1.5~3.0%;Mn=0.5~1.5%;Cr=1.0~2.5%;Ni=18.0~22.0%;余量为Fe。
  2. 2.如权利要求1所述奥氏体球墨铸铁扩散器的生产方法,其特征在于采用平面分型、 上下箱制作、以漏包向型腔内浇注由中频碱性感应炉冶炼的原料,去除浇冒口后,取出铸 件,再对铸件进行热处理;所述原料中各成分占总质量的百分比含量分别为:C ^ 3. 00% ; Si=L 5 〜3. 0% ;Mn=O. 5 〜1. 5% ;Cr=L 0 〜2. 5% ;Ni=18. 0 〜22. 0% ;余量为 Fe。
  3. 3.根据权利要求2所述奥氏体球墨铸铁扩散器的生产方法,其特征在于在型腔上连接 底注式半封闭式浇注系统,所述半封闭式浇注系统由直浇道、横浇道和内浇道组成,内浇道 设置在型腔底部,一端连接型腔,一端连接横浇道,直浇道设置在横浇道中央,直浇道的上 端设置浇口盆。
  4. 4.根据权利要求2所述奥氏体球墨铸铁扩散器的生产方法,其特征在于浇注速度为 18kg/s。
  5. 5.根据权利要求2所述奥氏体球墨铸铁扩散器的生产方法,其特征在于在型腔上端面 设置保温冒口。
  6. 6.根据权利要求2所述奥氏体球墨铸铁扩散器的生产方法,其特征在于所述型腔为水 玻璃砂制成,在浇注原料前,型腔表面采用石英涂料涂刷2次。
  7. 7.根据权利要求2所述奥氏体球墨铸铁扩散器的生产方法,其特征在于所述泥芯为空 心泥芯,配箱后用干砂修好。
  8. 8.根据权利要求2所述奥氏体球墨铸铁扩散器的生产方法,其特征在于在中频碱性感 应炉冶炼原料时,将电解镍、铬铁用炉火烤红至600°C,一同放入中频碱性感应炉的坩埚内, 以不氧化法冶炼至铁水出炉温度> 1480°C,然后将铁水孕育两次;第一次孕育剂按占铁水 总质量的1. 2%加入,第二次孕育剂按占铁水总质量的0. 6%加入;球化剂采用稀土镁合金, 球化剂按占铁水总质量的1. 8%加入。
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PB01 Publication
C04 Withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

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