CN107695303A - 一种超级双相不锈钢脱硫泵泵体铸造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超级双相不锈钢脱硫泵泵体铸造工艺，属不锈钢铸造技术领域。本发明的铸造工艺，具体工艺步骤包括，砂型砂芯预制、超级双相钢冶炼、脱硫泵泵体铸件浇注、开箱落砂、一次热处理、浇冒口去除和二次热处理。采用本发明制作的超级双相钢脱硫泵泵体铸件，特别是制作的大型脱硫泵泵体铸件，降低了其制作和后处理成本，同时提高了耐磨耐蚀性，延长其使用寿命。

Description

一种超级双相不锈钢脱硫泵泵体铸造工艺

技术领域

本发明涉及一种超级双相不锈钢脱硫泵泵体铸造工艺，属不锈钢铸造技术领域。

背景技术

双相不锈钢具有α+γ双相组织结构，因而其性能兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的特征。目前人们按钢中的特征元素(例如氮)、PRE值、α与γ两相比例的变化、出现的年代，习惯地把双相不锈钢分为第一代、第二代和第三代双相不锈钢。第三代双相钢的PRE值≥40并被人们称为超级双相不锈钢，以瑞典的SAF2507为典型代表，具有超低碳(≤0.03％)、PRE值≥40、高铬(≥24％)、高钼(≥4％)、高氮(0.1％-0.3％)的成分特点，材料具有很高的耐蚀性，逐渐成为海水或氯化腐蚀介质中各种设备的首选材料。

目前超级双相不锈钢未能在海水或氯化腐蚀介质中各种设备中推广使用，障碍在于该材料铸件成型过程易析出脆性相，导致铸件裂报废，同时还存在铸件热处理后α与γ两相比例不达标。特别是结构复杂的大件(如大型脱硫泵泵体)，铸造难度更大，因此目前用于海水或氯化腐蚀介质中各种设备主要使用第一、二代的双相钢或奥氏体不锈钢再采用涂层保护，以提高耐蚀耐磨性。且存在工艺复杂、废品率高、成本高等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超级双相不锈钢脱硫泵泵体铸造工艺，以解决超级双相不锈钢脱硫泵泵体铸件因α与γ两相比例不达标、铸件壁厚不均应力大、冷却过程析出脆性相导致裂纹等问题，铸件组织中α与γ两相比例符合标准，运行可靠的耐蚀耐磨超级双相不锈钢脱硫泵泵体铸件，从而替代依靠涂层等技术提高耐蚀耐磨性的传统材料脱硫泵泵体。

本发明的一种超级双相不锈钢脱硫泵泵体铸造工艺，具体工艺步骤如下：

1)砂型砂芯预制：其中砂型砂芯采用硅砂酚脲脘树脂砂，局部热节采用铬铁矿砂酚脲脘树脂砂面砂，组成整体砂芯；浇注系统为底注反雨淋式布置，使用陶瓷材料拼接制成浇注系统，其中直、横、内的比例约为1:(1.5-2)：(1.5-2)，上、下箱口环位置均采用发热冒口与冷铁配合使用；

2)超级双相钢冶炼：选用超级双相不锈钢A8905A材料，采用中频炉+AOD炉双联法冶炼，检测并控制钢水的化学成分符合C≤0.03％，Si≤1％，Mn≤1.5％，Cr24-26％，Ni6-8％，Mo4-5％，P≤0.04％，S≤0.04％，N0.1-0.3％，其余为Fe。铸件铁素体含量45-50％，PRE值41-43；

3)脱硫泵泵体铸件浇注：浇注温度控制在1490-1530℃，等冒口凝固后(约1小时)卸掉载荷。

4)开箱落砂：脱硫泵泵体铸件在砂型内冷却至1100℃时(约浇注后1.5-2小时)，开箱落砂，落砂完毕迅速将泵体铸件放入预热到600℃的热处理炉内进行热处理。

5)一次热处理：铸件在600℃保温1-2小时，在以＜100℃/h的速率升温至1130±10℃保温，保温结束随炉冷至1060±10℃，保温结束迅速出炉入水，泵体铸件在水中冷却1小时以上出水。

6)浇冒口去除：采用电焊切割，切割时冒口台预留15-20mm，以防渗碳和裂纹。

7)二次热处理：铸件打磨抛丸后室温入炉，以＜100℃/h的速率升温至1130±10℃保温，保温结束随炉冷至1060±10℃再保温，保温结束迅速出炉入水，泵体铸件在水中冷却1小时以上出水。

有益效果

本发明所述脱硫泵铸造工艺，使超级双相不锈钢材料在复杂结构大型铸件上得以成功运用，可铸造超级双相钢脱硫泵体泵体铸件，使泵体省去了涂层等工序，降低了制造和维护费用，同时提高了其耐磨耐蚀性能，延长其使用寿命。

具体实施方式

下面具体结合具体实施案例对本发明所述超级双相不锈钢脱硫泵泵体铸件铸造工艺进行详细说明：

实施例

一种大型脱硫循环泵泵体，其几何尺寸为2577×2230×1120mm，壁厚24-130mm，蜗型流道比较复杂，拟用超级双相不锈钢A8905A铸造泵体铸件，其铸造工艺方法如下：

以砂型砂芯制备、超级双相钢冶炼、铸件浇注、开箱落砂、浇冒口去除和热处工序为基础进行，

具体步骤及要求为：

1)砂型砂芯制备：所述脱硫泵铸造工艺方法的难点在于砂芯在钢水凝固时具有一定强度，在铸件凝固后落砂时能快速去除。要求砂芯采用硅砂酚脲脘树脂砂，局部热节采用铬铁矿砂酚脲脘树脂砂和暗冷铁，芯骨采用直径150mm的钢管外缠绕草绳，整体制成蜗型砂芯；浇注系统采用陶瓷材料拼接制成为底注反雨淋式布置，其中直、横、内的比例约为1:(1.5-2)：(1.5-2)，浇注钢水，经直浇道进入横浇道，再经内浇道底注进入型腔，从而均匀平稳的进行充满型腔，这样减少高温钢水对型芯的冲刷。上、下箱口环位置均采用8个发热冒口与8个外冷铁配合使用；冒口在上冷铁在下且间隔放置，增加冒口的补缩和严格控制钢水浇注后的凝固顺序。从而使泵体铸件在整个凝固过程中都能获得钢水的补缩，保证铸件内部致密和组织均匀。

2)超级双相钢冶炼：选用超级双相不锈钢A8905A材料，采用中频炉提供粗钢水+AOD炉精炼的双联法冶炼，通过炉前检测和控制，使铸件成分为(重量百分比)C：0.02％，Si：0.6％，Mn：0.77％，Cr：25.12％，Ni：7.15％，Mo:4.12％，P：0.022％，S：0.0:12％，N:0.2％，其余为Fe。铸件铁素体含量45-50％，PRE值41-43；

3)铸件浇注：浇注温度1500℃，等冒口凝固后(1小时)卸掉箱卡。

4)开箱落砂：泵体铸件在砂型内冷却至1100℃时(浇注后1.5小时)，开箱落砂，落砂完毕泵体铸件覆盖保温被并迅速将泵体铸件转入预热到600℃的热处理炉内进行热处理。

5)一次热处理：铸件在600℃保温1小时，在以60℃/h的速率升温至1130±10℃保温3小时，保温结束随炉冷至1060±10℃再保温3小时，保温结束迅速出炉入水，泵体铸件在水中冷却1小时以上出水。

6)浇冒口去除：采用电焊切割，切割焊条采用Φ4mm碳钢焊条，切割电流450-550A,切割时冒口台预留15-20mm，以防渗碳和裂纹。

7)二次热处理：铸件打磨抛丸后室温入炉，以40℃/h的速率升温至1130±10℃保温1小时，保温结束随炉冷至1060±10℃再保温2小时，保温结束迅速出炉入水，泵体铸件在水中冷却1小时以上出水。

通过以上工艺步骤铸造出尺寸形状符合图纸，α与γ两相比例符合技术标准，内部组织致密，流道内腔及外表面光滑无粘砂、耐蚀耐磨、运行可靠的脱硫泵泵体铸件。

按GB/T 13305-2008《不锈钢中α－相面积含量金相测定法》测定，该脱硫泵铸件的铁素体含量约为46-53％，PRE值约为42。腐蚀按ASTM G48-03中方法B试验后腐蚀速率小于10mdd,铸件外观效果好，耐腐蚀性能佳，完全使用于海水及卤素介质环境。

Claims (1)

1.一种超级双相不锈钢脱硫泵泵体铸造工艺，其特征是具体工艺步骤如下：

1)砂型砂芯预制：其中砂型砂芯采用硅砂酚脲脘树脂砂，局部热节采用铬铁矿砂酚脲脘树脂砂面砂，组成整体砂芯；浇注系统为底注反雨淋式布置，使用陶瓷材料拼接制成浇注系统，其中直、横、内的比例约为1:(1.5-2)：(1.5-2)，上、下箱口环位置均采用发热冒口与冷铁配合使用；

2)超级双相钢冶炼：选用超级双相不锈钢A8905A材料，采用中频炉+AOD炉双联法冶炼，检测并控制钢水的化学成分符合C≤0.03％，Si≤1％，Mn≤1.5％，Cr24-26％，Ni6-8％，Mo4-5％，P≤0.04％，S≤0.04％，N0.1-0.3％，其余为Fe；铸件铁素体含量45-50％，PRE值41-43；

3)脱硫泵泵体铸件浇注：浇注温度控制在1490-1530℃，等冒口凝固后(约1小时)卸掉载荷；

4)开箱落砂：脱硫泵泵体铸件在砂型内冷却至1100℃时(约浇注后1.5-2小时)，开箱落砂，落砂完毕迅速将泵体铸件放入预热到600℃的热处理炉内进行热处理；

5)一次热处理：铸件在600℃保温1-2小时，在以＜100℃/h的速率升温至1130±10℃保温，保温结束随炉冷至1060±10℃，保温结束迅速出炉入水，泵体铸件在水中冷却1小时以上出水；

6)浇冒口去除：采用电焊切割，切割时冒口台预留15-20mm，以防渗碳和裂纹；

7)二次热处理：铸件打磨抛丸后室温入炉，以＜100℃/h的速率升温至1130±10℃保温，保温结束随炉冷至1060±10℃再保温，保温结束迅速出炉入水，泵体铸件在水中冷却1小时以上出水。