CN102337450A

CN102337450A - Gst高强韧性耐海水腐蚀铸铁件及其生产方法

Info

Publication number: CN102337450A
Application number: CN2010102323644A
Authority: CN
Inventors: 周传禄; 姜洪军; 肖燕鹏; 袁堂伟; 尹晏生
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2012-02-01

Abstract

本发明涉及的GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件是一种低镍铬合金铸铁件，包括海水或污水水工工程的闸门、门槽埋件、拦污栅等构件，海水或污水泵壳体、叶轮、输送管道、管件、阀门等，其抗拉强度≥450MPa、延伸率≥5％、在海水中的腐蚀速度≤0.10mm/a；铸铁件合金元素的质量百分比为；C：2.80-3.60、Si：1.60-2.60、Mn：0.40-1.2、Cr：0.80-1.8、Ni：0.8-3.2、Cu：0.6-1.5余量为Fe。GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件采用中频感应炉中熔炼、复合强化孕育、消失模铸造技术生产，以得到化学成分与金相组织均匀、机械性能优异的GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件。

Description

GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件及其生产方法，属于耐腐蚀工程材料生产制造领域。

背景技术

海水水工工程、海水淡化工程、沿海火电工程、沿海核电工程、污水处理工程等需要使用大量的耐腐蚀的合金铸铁材料，如海水或污水水工工程的闸门、门槽埋件、拦污栅等构件，海水或污水泵壳体、叶轮、输送管道、管件、阀门等。目前，这些工程中应用最多的耐蚀铸铁是低NiGr合金铸铁、简单合金化铸铁等，这类材料存在的缺点是：1)抗拉强度较低，一般σ_b在200MPa左右、延伸率δ₅为0；2)在海水中的腐蚀速度较高，年腐蚀速度≥0.138mm/a；3)其生产工艺一般采用冲天炉熔炼、砂型铸造，由于这种铸造工艺固有的缺点，存在熔炼过程合金元素烧损率高、收得率低、环境污染严重，合金成分偏析且难以准确控制，造成铸件耐腐蚀性能不均匀；同时铸件存在严重的气孔、砂眼、裂纹、缩松、粘砂等缺陷，增加了产品表面处理和机械加工费用，影响产品安装使用；由于这类材料的机械性能较差，一方面限制了这类材料的工程应用，同时也给这些关系国计民生的工程留下了隐患。如果采用海军黄铜、高镍奥氏体耐蚀铸铁、304不锈钢、316L不锈钢等材料，虽然耐腐蚀性能较高，但是由于成本较高，限制了这类材料的推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种性价比较高的GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件及其生产方法，包括海水或污水水工工程的闸门、门槽埋件、拦污栅等构件，海水或污水泵壳体、叶轮、输送管道、管件、阀门等，以消除现有耐海水腐蚀铸铁件不足，拓展耐海水腐蚀铸铁件的使用范围，提高海水工程的寿命。

本发明的目的是这样实现的：GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件是一种低镍铬合金铸铁件，其抗拉强度σ_b≥450MPa、延伸率δ₅≥5％、在海水中的腐蚀速度≤0.10mm/a；GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件的质量百分比为：C：2.80-3.60、Si：1.60-2.60、Mn：0.40-1.2、Cr：0.50-2.5、Ni：0.5-3.5、Cu：0.3-1.5、RE：≤0.1、余量为Fe。

GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件采用中频炉熔炼、复合强化孕育、消失模铸造技术进行生产：金属炉料用中频感应炉熔炼，借助强烈的中频感应磁力搅拌作用得到成分均匀一致的铸造铁水；铸造铁水通过包内孕育、随流浇注孕育和铸型内孕育的复合强化孕育方式，以改善铸铁件的金相组织；铸件采用消失模铸造技术进行生产，按产品设计要求加工泡沫模型；利用特制的涂料涂刷、干燥、装箱；把所需合金加入熔炼炉中熔炼，在负压下浇注，得到与模型形状尺寸一致的铸件；经冷却、开箱、清理、机械加工、组装、防腐等工序，得到符合设计要求的耐海水腐蚀铸铁件产品。兹结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

本说明书附图是GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件生产工艺流程图，图中箭头表示工艺路线，方框字母表示原材料、产品：A：聚苯乙烯泡沫或可发性聚苯乙烯泡沫珠粒、B：消失模涂料、D：型砂、E：砂箱、F：型箱、RE：稀土合金、Cr：铬、Ni：镍、Fe：金属原料、Si：硅、Mn：锰、Cu：铜、YJ：孕育剂、CP：产品；椭圆数字表示工序步骤：1：白模制作；2：刷涂料；3：干燥；4：装箱；5：抽真空；6：熔炼；7：出炉；8：孕育；9：浇注；10：开箱；11：清理；12：机械加工；13：组装、防腐。

具体实施方案

实施例一

用聚苯乙烯泡沫加工制作出符合产品图纸要求的聚苯乙烯泡沫模型，完成工序1白模制作，进入工序2把消失模涂料涂刷在白模表面，经工序3干燥合格后，进入工序4装箱：干燥好的模型装入砂箱E中，配置浇注系统，加入型砂D震实，得到型箱F备用，熔炼工序6在中频感应炉中进行：把金属原料加入炉内熔炼，熔清后加入镍(Ni)与铬(Cr)，冶炼温度控制在1400-1550℃，熔炼后期加入锰(Mn)、硅(Si)、铜(Cu)，出炉前加入稀土合金(RE)；进入工序7出炉，出炉温度控制在1400-1460℃，出炉时用强效孕育剂(YJ)进行孕育，孕育工序8，控制GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件合金元素的质量百分比为：C：2.80-3.60、Si：1.60-2.60、Mn：0.40-1.2、Cr：0.50-2.5、Ni：0.5-3.5、Cu：0.3-1.5、RE：≤0.1、余量为Fe。同时，启动型箱真空系统，实施工序5的抽真空操作，进行工序9的浇注作业：浇注条件为型箱压力-0.02～-0.09MPa、铁水温度1380-1420℃，浇注按“慢-快-慢”方法进行，开始慢浇以便塑料模型气化，防止金属液喷溅，当浇注系统泡沫塑料气化后形成浇铸通道，立即转入快浇，使金属液充满浇口杯，封闭住直浇口，使型腔重新处于密封状态，维持一定的真空度，最后为使混杂在金属液中的气化残渣有充足的时间上浮到铸件顶部或集渣冒口里，并使气体有全部排出铸型的机会，由快浇转入慢浇，浇注时加入随流孕育剂，进行随流孕育和型内孕育，力戒断流和金属液大量外溢，以防破坏铸型的真空状态，造成塌箱；浇注完成后经8到10小时的冷却，经工序10开箱、工序11清理、工序12机械加工、工序13组装、防腐，得到产品(CP)。本实施例主要应用于海水水工工程闸门、门槽埋件的生产，满足水工设计对材料机械性能和耐蚀性能的要求，在铸态情况下，σ_b≥450MPa、延伸率δ₅≥5％、在海水中的腐蚀速度≤0.10mm/a。

实施例二

用聚苯乙烯泡沫珠粒发泡制出符合产品图纸要求的聚苯乙烯泡沫模型，组装浇注系统，完成工序1白模制作，进入工序2把消失模涂料B涂刷在白模表面，经工序3干燥合格后，进入工序4装箱：干燥好的模型装入砂箱E中，装上型砂D震实，得到型箱F备用，熔炼工序6在中频感应炉中进行：把金属原料加入炉内熔炼，熔清后加入镍(Ni)与铬(Cr)，冶炼温度控制在1480-1520℃，熔炼后期加入锰(Mn)、硅(Si)、铜(Cu)，出炉前加入稀土合金RE；进入工序7出炉，出炉温度控制在1400-1460℃，出炉时用强效孕育剂(YJ)进行孕育，完成孕育工序8，控制GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件合金元素的质量百分比为；C：3.46、Si：1.78、Mn：0.96、Cr：2.84、Ni：1.98、Cu：0.86、混合稀土(RE)：0.15、余量为Fe；同时，启动型箱真空系统，完成工序5的抽真空操作，开始工序9的浇注作业：浇注条件为型箱压力-0.02--0.09MPa、铁水温度1380-1420℃，浇注按“慢-快-慢”方法进行，加入随流孕育剂，进行随流孕育和型内孕育，力戒断流或金属液大量外溢，以防破坏铸型的真空状态，造成塌箱；浇注完成后经8-10小时的冷却，经工序10开箱、工序11清理、工序12机械加工、工序13组装、防腐，得到产品(CP)。本实施例主要应用于大批量、小件、标准件生产，主要制造海水淡化、电站海水冷却设施的水泵叶轮、壳体、管件等，具有良好的力学性能和耐磨耐蚀性能，在铸态情况下，σ_b≥450MPa、延伸率δ₅≥5％、在海水中的腐蚀速度≤0.10mm/a。

实施例三

用可发性聚苯乙烯原料在模具中制作符合产品图纸要求的泡沫模型，组装浇注系统，完成工序1白模制作，进入工序2把涂料B涂刷在白模表面，经工序3干燥合格后，进入工序4装箱：干燥好的模型装入砂箱E中，加入型砂D震实，得到型箱F备用，熔炼工序5在中频感应炉中进行：把金属原料加入炉内熔炼，熔清后加入镍(Ni)与铬(Cr)，冶炼温度控制在1480-1520℃，熔炼后期加入锰(Mn)、硅(Si)、铜(Cu)，出炉前加入稀土合金(RE)；进入工序6出炉，出炉温度控制在1400-1460℃，出炉时用球化孕育剂(YJ)进行孕育，完成孕育工序8，控制GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件合金元素的质量百分比为；C：2.96、Si：2.47、Mn：0.78、Cr：1.43、Ni：1.66、Cu：0.94、混合稀土(RE)：0.15、余量为Fe；同时，启动型箱真空系统，完成工序5的抽真空操作，开始工序9的浇注作业：浇注条件为型箱压力-0.02--0.09MPa、铁水温度1380-1420℃，浇注时加入随流孕育剂，进行随流孕育和型内孕育，力戒断流和金属液大量外溢，以防破坏铸型的真空状态，造成塌箱；经工序10开箱、工序11清理、工序12机械加工、工序13组装、防腐，得到产品(CP)。本实施例主要应用于铸造海水水工工程处于海洋大气中的工作铸件，如管道、管件、阀门等；具有良好的力学性能和耐海洋大气腐蚀性能，在铸态情况下，抗拉强度σ_b≥450MPa、延伸率δ≥5％、在海水中的腐蚀速度≤0.10mm/a.

Claims

1.GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件是一种低镍铬合金铸铁件，包括海水或污水水工工程的闸门、门槽埋件、拦污栅等构件，海水或污水泵壳体、叶轮、输送管道、管件、阀门等，其特征在于：GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件的抗拉强度σ_b≥450MPa、延伸率δ₅≥5％；在海水中的腐蚀速度≤0.10mm/a；合金元素的质量百分比为：C：2.80-3.60、Si：1.60-2.60、Mn：0.40-1.2、Ni：0.5-3.5、Cr：0.50-2.5、Cu：0.3-1.5、RE：≤0.1、余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件的生产方法，其特征在于：GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件铸造材料的熔炼在中频感应炉中进行，借助强烈的中频感应磁力搅拌作用得到成分均匀一致的铸造铁水。

3.根据权利要求1所述的GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件的生产方法，其特征在于：GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件的生产采用铁水包内孕育、浇注随流孕育和型内孕育相结合的复合强化孕育方式进行生产。

4.根据权利要求1所述的GST高强韧性耐海水腐蚀铸铁件的生产方法，其特征在于：铸件采用消失模铸造技术进行生产，按产品设计要求加工泡沫模型；利用特制的涂料涂刷、干燥、装箱；把所需合金加入熔炼炉中熔炼，在负压下浇注，得到与模型形状尺寸一致的铸件；经冷却、开箱、清理、机械加工、组装、防腐等工序，得到符合设计要求的耐海水腐蚀铸铁件产品。