CN106244781B - 通过材质合金化提高镍阳极模使用寿命的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过材质合金化提高镍阳极模使用寿命的方法，属于冶金工业生产加工模具技术领域。本发明利用灰铸铁良好的耐激热和喷水激冷性能作为阳极模主体的材质，利用可锻铸铁优良的热导率﹑抗热疲劳及蠕变性能及退火周期短等优点，将其作为阳极模浇铸区的材质；两种材质中C、Mn、Si、P、S、Ni、Cu元素的合理匹配，能保证阳极模在壁厚较大的情况下获得灰口和白口组织；采用铁素体化退火工艺以形成阳极模整体铁素体基体组织，增强阳极模的热耐受性，使阳极模更换频次由原来的24天延长到最长40天。本发明选材方便，成本低廉，具有很好的推广应用价值。

Description

通过材质合金化提高镍阳极模使用寿命的方法
技术领域
本发明涉及冶金工业生产加工模具技术领域，具体涉及一种通过材质合金化提高镍阳极模使用寿命的方法。
背景技术
目前，镍阳极模的材质一般为灰铸铁或球磨铸铁，但由于该材质较重且壁厚较大，在铸造过程中，灰铸铁内部存在组织粗大的问题，导致其强度较差；球磨铸铁由于壁厚较大，导致其内部球化不良，且该材质在喷水冷却情况下更易出现模具断裂的情况；两种材质在使用过程初期均存在浇注断裂的现象，后期由于热疲劳耐受作用差，导致阳极模使用过程中表面存在龟裂现象，从而缩短了其使用寿命，严重影响镍冶炼企业的经济效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种选材方便、成本低廉的通过材质合金化提高镍阳极模使用寿命的方法。
本发明的目的是通过以下方案实现的：利用灰铸铁良好的耐激热和喷水激冷性能作为阳极模主体的材质，利用可锻铸铁优良的热导率﹑抗热疲劳及蠕变性能及退火周期短等优点，将其作为阳极模浇铸区的材质；两种材质中C、Mn、Si、P、S、Ni、Cu元素的合理匹配，能保证阳极模在壁厚较大的情况下获得灰口和白口组织；采用高、低温两步退火工艺以形成阳极模整体铁素体基体组织，增强阳极模的热耐受性。具体包括以下步骤：
（1）将镍阳极模的主体和浇铸区分别采用灰铸铁和可锻铸铁加工制作；其中，灰铸铁和可锻铸铁各组分的质量百分含量为C：2.2-3.0%，Mn：0.1-0.8%，Si：1.2-2.0%，P≤0.08%，S≤0.06%， Ni：0.2-0.4%，Cu：0.5-1.0%。
（2）采用铁素体化退火工艺将整个阳极模的材质同时转变为铁素体基体加石墨组织。
步骤（1）中各组分选择该百分含量的作用为：由于阳极模自身壁厚较大，2.2-3.0%的C含量可以使阳极模最大可能地获得主体灰口和浇铸区白口组织；0.1-0.8%的Mn含量可以使阳极模在热处理后有尽可能高的铁素体基体；P≤0.08%，S≤0.06%，可以扩大原材料选择范围，便于就地取材；0.2-0.4%的Ni含量和0.5-1.0%的Cu含量可提高阳极模主体的抗热疲劳﹑抗蠕变能力。
步骤（1）中所述Ni和Cu以合金方式存在，提高阳极模主体抗热疲劳﹑抗蠕变能力的作用更加显著。
步骤（2）的具体操作过程为：将阳极模置于热处理炉中，于720-760℃下保温3-6h，然后随炉冷却至600-650℃，出炉，从而将整个阳极模的材质同时转变为铁素体基体加石墨组织。
本发明阳极模主体采用灰铸铁、浇铸区采用可锻铸铁加工而成，通过将这两种材质进行合金化，然后进行两阶段退火处理，极大地提高了阳极模的使用寿命，阳极模更换频次由原来的24天延长到最长40天。本发明选材方便，成本低廉，具有很好的推广应用价值。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，现结合具体实施方式对本发明作进一步描述。
实施例1
通过材质合金化提高镍阳极模使用寿命的方法，操作过程为：将镍阳极模的主体和浇铸区分别采用各组分的质量百分含量为C：2.2%，Mn：0.5%，Si：2.0%，P：0.06%，S：0.05%，Ni：0.2%，Cu：0.5%的灰铸铁和可锻铸铁加工制作；将阳极模置于热处理炉中，于720℃下保温3h后随炉冷却至600℃，出炉，得到的阳极模的平均寿命为30天。
实施例2
通过材质合金化提高镍阳极模使用寿命的方法，操作过程为：将镍阳极模的主体和浇铸区分别采用各组分的质量百分含量为C：2.5%，Mn：0.1%，Si：1.6%，P：0.04%，S：0.04%，Ni：0.3%，Cu：0.8%的灰铸铁和可锻铸铁加工制作；将阳极模置于热处理炉中，于740℃下保温5h后随炉冷却至620℃，出炉，得到的阳极模的平均寿命为40天。
实施例3
通过材质合金化提高镍阳极模使用寿命的方法，操作过程为：将镍阳极模的主体和浇铸区分别采用各组分的质量百分含量为C：3.0%，Mn：0.8%，Si：1.2%，P：0.04%，S：0.04%，Ni：0.4%，Cu：1.0%的灰铸铁和可锻铸铁加工制作，其中Ni和Cu以合金方式存在；将阳极模置于热处理炉中，于760℃下保温6h后随炉冷却至650℃，出炉，得到的阳极模的平均寿命为32天。

Claims (2)

1.通过材质合金化提高镍阳极模使用寿命的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将镍阳极模的主体和浇铸区分别采用灰铸铁和可锻铸铁加工制作；其中，灰铸铁和可锻铸铁各组分的质量百分含量为C：2.2-3.0%，Mn：0.1%，0.8%，Si：2.0%，P≤0.08%，S≤0.06%，Ni：0.2-0.4%，Cu：0.5-1.0%；
（2）采用铁素体化退火工艺将整个阳极模的材质同时转变为铁素体基体加石墨组织；所述铁素体化退火工艺为将阳极模置于热处理炉中，于720-760℃下保温3-6h，然后随炉冷却至600-650℃，出炉。
2.根据权利要求1 所述的通过材质合金化提高镍阳极模使用寿命的方法，其特征在于：步骤（1）中所述Ni和Cu以合金方式存在。
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