CN105420625A - 一种耐氧化性介质高温腐蚀的不锈钢泵阀铸件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐氧化性介质高温腐蚀的不锈钢泵阀铸件，该不锈钢铸件在低碳钢具备良好韧性和塑性的基础上适当提高了B、Zr、Mg等元素的用量，赋予了铸件材料良好的力学性能，加工性好，热稳定性好，对氧化性介质有优异的抗氧化能力，提高泵阀使用寿命，保证生产完全，在熔液中加入的由蜂窝陶瓷粉负载纳米化Ca-RE中间相合金粉及石墨烯复合精炼剂在钢液中性能更为稳定，除杂化渣效率高，可有效的提高钢液的纯净度，从而改善铸件的质量，防止缩孔和开裂，经多次热处理后得到的不锈钢性能稳定，达到了节能高效的生产效果。

Description

一种耐氧化性介质高温腐蚀的不锈钢泵阀铸件及其制备方法

技术领域

本发明涉及不锈钢铸件技术领域，尤其涉及一种耐氧化性介质高温腐蚀的不锈钢泵阀铸件及其制备方法。

背景技术

不锈钢泵、阀广泛的应用于化工、石化、石油、造纸、采矿、电力、液化气、食品、制药、给排水、市政、机械设备配套、电子工业，城建等领域。泵是输送各种不同介质的部件，而阀门是管路流体输送系统中控制部件，它是用来改变通路断面和介质流动方向，具有导流、截止、调节、节流、止回、分流或溢流卸压等功能、两者常常配套使用。

由于不锈钢泵、阀门接触的介质多种多样，可能是水、蒸汽、油品、气体、泥浆、各种腐蚀性介质、液态金属和放射性流体等等，因此对泵阀材料的性能要求较高，目前市场上的泵阀合金钢性能参差不齐，远远不能满足生产需求，急需从工艺和配方上着手，获得更为高质高效的不锈钢材料。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种耐氧化性介质高温腐蚀的不锈钢泵阀铸件及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种耐氧化性介质高温腐蚀的不锈钢泵阀铸件，该不锈钢铸件中各组分的重量百分数为：Cr：10-15％、Mn：0.4-0.6％、Ni：4.0-5.0%、B：0.2-0.3%、Zr：0.4-0.5%、Ta：0.4-0.5%、Si：0.2-0.3％、Mg：1.0-1.5%、N≤0.03％、S＜0.03％、P＜0.03％、C≤0.25%、精炼剂0.3-0.4%，余量为Fe及不可避免的杂质。

所述的精炼剂由以下重量百分比的原料制成：蜂窝陶瓷粉5-6、石墨烯0.1-0.2、无水乙醇10-12、Ca含量为75-80wt.%的Al-Ca中间合金粉5-6、RE含量为10-15wt.%Al-RE中间合金粉3-4、硬脂酸1-2，该精炼剂的制备方法为：先将Al-Ca中间合金粉、Al-RE中间合金粉一起投入球磨罐中，搅拌混合均匀后加入无水乙醇、硬脂酸、石墨烯，在密闭条件下球磨混合2-3h，球磨结束后加入蜂窝陶瓷粉，继续研磨20-30min，研磨结束后将混合物料取出，室温干燥，完全除去无水乙醇和硬脂酸，即得。

所述的一种耐氧化性介质高温腐蚀的不锈钢泵阀铸件的制备方法为：

（1）将除精炼剂外的各原料按照元素重量配比投入熔炼炉中，加热至1560℃-1680℃熔炼，随后加入精炼剂，搅拌混合均匀后将熔液升温至1600-1700℃，精炼处理40-50min，最后将所得熔液经过排渣、脱气后浇注至模具腔中，自然冷却至室温后脱模，得铸锭；

（2）将所得的铸锭表面处理后以100-120℃/h的升温速率加热至750-800℃，保温3-4h，随后水冷淬火至550-600℃，保温2-3h后继续空冷至320-350℃，保温1-2h后以80-100℃/h的速度升温至580-620℃，保温2-3h后空冷至室温即得。

本发明在低碳钢具备良好韧性和塑性的基础上适当提高了B、Zr、Mg等元素的用量，赋予了铸件材料良好的力学性能，加工性好，热稳定性好，对氧化性介质有优异的抗氧化能力，提高泵阀使用寿命，保证生产完全，在熔液中加入的由蜂窝陶瓷粉负载纳米化Ca-RE中间相合金粉及石墨烯复合精炼剂在钢液中性能更为稳定，除杂化渣效率高，可有效的提高钢液的纯净度，从而改善铸件的质量，防止缩孔和开裂，经多次热处理后得到的不锈钢性能稳定，达到了节能高效的生产效果。

具体实施方式

该实施例不锈钢铸件中各组分的重量百分数为：Cr：10％、Mn：0.4％、Ni：4.0%、B：0.2%、Zr：0.4%、Ta：0.4%、Si：0.2％、Mg：1.0%、N≤0.03％、S＜0.03％、P＜0.03％、C：0.25%、精炼剂0.3%，余量为Fe及不可避免的杂质。

其中精炼剂由以下重量百分比的原料制成：蜂窝陶瓷粉5、石墨烯0.1、无水乙醇10、Ca含量为75wt.%的Al-Ca中间合金粉5、RE含量为10wt.%Al-RE中间合金粉3、硬脂酸1，该精炼剂的制备方法为：先将Al-Ca中间合金粉、Al-RE中间合金粉一起投入球磨罐中，搅拌混合均匀后加入无水乙醇、硬脂酸、石墨烯，在密闭条件下球磨混合2.5h，球磨结束后加入蜂窝陶瓷粉，继续研磨20min，研磨结束后将混合物料取出，室温干燥，完全除去无水乙醇和硬脂酸，即得。

该实施例不锈钢的制备方法为：

（1）将除精炼剂外的各原料按照元素重量配比投入熔炼炉中，加热至1600℃熔炼，随后加入精炼剂，搅拌混合均匀后将熔液升温至1650℃，精炼处理40min，最后将所得熔液经过排渣、脱气后浇注至模具腔中，自然冷却至室温后脱模，得铸锭；

（2）将所得的铸锭表面处理后以100℃/h的升温速率加热至750℃，保温3h，随后水冷淬火至550℃，保温2h后继续空冷至320℃，保温1h后以80℃/h的速度升温至580℃，保温2h后空冷至室温即得。

制备得到的铸件性能测试结果为：

25℃条件下拉伸强度：825.4MPa，屈服强度：405.3MPa，冲击韧性：70.5J/cm²，氧化失重率为3.5%；在400℃条件下拉伸强度：754.3MPa，屈服强度：374.8MPa，冲击韧性：63.5J/cm²，氧化失重率为5.4%；在600℃条件下拉伸强度685.2MPa，屈服强度：350.4MPa，冲击韧性：60.5J/cm²，氧化失重率为8.6%。

Claims (3)

1.一种耐氧化性介质高温腐蚀的不锈钢泵阀铸件，其特征在于，该不锈钢铸件中各组分的重量百分数为：Cr：10-15％、Mn：0.4-0.6％、Ni：4.0-5.0%、B：0.2-0.3%、Zr：0.4-0.5%、Ta：0.4-0.5%、Si：0.2-0.3％、Mg：1.0-1.5%、N≤0.03％、S＜0.03％、P＜0.03％、C≤0.25%、精炼剂0.3-0.4%，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的一种耐氧化性介质高温腐蚀的不锈钢泵阀铸件，其特征在于：所述的精炼剂由以下重量百分比的原料制成：蜂窝陶瓷粉5-6、石墨烯0.1-0.2、无水乙醇10-12、Ca含量为75-80wt.%的Al-Ca中间合金粉5-6、RE含量为10-15wt.%Al-RE中间合金粉3-4、硬脂酸1-2，该精炼剂的制备方法为：先将Al-Ca中间合金粉、Al-RE中间合金粉一起投入球磨罐中，搅拌混合均匀后加入无水乙醇、硬脂酸、石墨烯，在密闭条件下球磨混合2-3h，球磨结束后加入蜂窝陶瓷粉，继续研磨20-30min，研磨结束后将混合物料取出，室温干燥，完全除去无水乙醇和硬脂酸，即得。

3.如权利要求1所述的一种耐氧化性介质高温腐蚀的不锈钢泵阀铸件的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：

（1）将除精炼剂外的各原料按照元素重量配比投入熔炼炉中，加热至1560℃-1680℃熔炼，随后加入精炼剂，搅拌混合均匀后将熔液升温至1600-1680℃，精炼处理40-50min，最后将所得熔液经过排渣、脱气后浇注至模具腔中，自然冷却至室温后脱模，得铸锭；

（2）将所得的铸锭表面处理后以100-120℃/h的升温速率加热至750-800℃，保温3-4h，随后水冷淬火至550-600℃，保温2-3h后继续空冷至320-350℃，保温1-2h后以80-100℃/h的速度升温至580-620℃，保温2-3h后空冷至室温即得。