CN108273966A - 一种高铬铸铁管的加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种管材加工方法，尤其是一种高铬铸铁管的加工工艺，包括：(1)砂型制备；(2)原料熔炼，在熔炼炉中加入废钢、铬铁，升温至1450℃进行熔化，当原料完全熔化后，升温至1450～1480℃，先加入锰铁、硅铁进行脱氧处理，然后加入钛铁、镍铁、钼铁、铌钒合金进行变质处理，再用金属铝二次脱氧处理；(3)将铁水倒入钢包，加入钢包覆盖剂和保温聚渣剂覆盖液面，镇静，扒渣处理；(4)浇注；(5)退火、淬火处理；(6)回火处理；本发明通过多元素的混配，并与之相适应的铸造工艺、热处理工艺，提高了铸件的强度、韧性、耐磨性能，通过浇注、退火、淬火、回火处理的合理控制，确保得到的高铬铸铁管具有优良的综合性能。

Description

一种高铬铸铁管的加工工艺
技术领域
本发明涉及一种管材加工方法，尤其是一种高铬铸铁管的加工工艺。
背景技术
随着科学技术的进步，测温技术发展非常迅速，其中接触式热电偶测温技术在现代工业中得到了广泛的应用和快速的发展，而良好的保护套管对延长热电极使用寿命以及提高测温准确度是十分重要的，因此采用新材料新工艺所制取的热电偶保护套管在现代工业中发挥了越来越重要的作用。高铬铸铁管作为一种工业用热电偶的保护套管，由高铬合金材料经特殊工艺一次性铸造成形，其中铬含量为11～30％，该合金铸铁具有抗磨损、耐腐蚀、耐高温和导热优良等特点，是工作在具有腐蚀、冲刷、高温条件下理想的热电偶保护套管，它可在1100℃以内长期使用，最高工作温度为1200℃，性能稳定可靠，可使热电偶的使用寿命提高数十倍，在碳素厂和冶炼金属工厂等测温装置的最佳保护套管。
但是现有技术中，高铬铸铁热导率低，塑性差，收缩量大，且铸造性能较差，在铸造时需注意铸件的补缩问题；另外，高铬铸铁的冒口不易切除，在造型时冒口形式上采用侧冒口或易割冒口，并且浇注时的温度要低。一般在1310～1410℃进行浇注。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种高铬铸铁管的加工工艺，所得的高铬铸铁管的机械性能好，使用寿命长。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种高铬铸铁管的加工工艺，包括以下步骤：
(1)砂型制备；
(2)原料熔炼：在熔炼炉中加入废钢、铬铁，升温至1450℃进行熔化，当原料完全熔化后，升温至1450～1480℃，先加入锰铁、硅铁进行脱氧处理，然后加入钛铁、镍铁、钼铁、铌钒合金进行变质处理，再用金属铝二次脱氧处理，结束脱氧后，控制铁水出炉温度为1550℃；
(3)将铁水倒入钢包，加入钢包覆盖剂和保温聚渣剂覆盖液面，并镇静3～5min，扒渣处理；
(4)浇注：在温度为1310～1410℃下进行浇注；
(5)退火、淬火处理：将待处理工件在200℃以下装炉，然后以50℃/h的速度升温至500℃，保温1～1.5h，然后以不超过100℃/h的温升速度升温至1050℃，保温1～2h，然后将工件快速出炉进行空淬；
(6)回火处理：以40℃/h的温升速度升温至250～300℃，保温1.3～1.5h，然后继续升温至450～500℃，保温2～3h，然后冷却至室温。
本发明所述的高铬铸铁管中，添加了锰、硅、钛、镍、钼、铌、钒元素，通过该多元素的成分的配制，并研究的与之相适应的铸造工艺、热处理工艺，使得所加工得到的高铬铸铁管具有优良的综合性能，不仅兼顾优异的机械性能，大幅提高的耐磨性能，并且加工周期短，确保了高铬铸铁管的质量，延长了使用寿命。
进一步的，所述的步骤(1)中，砂型的制备为用水玻璃砂制造的铸件砂型，砂型型腔内涂刷有锆英粉醇基涂料，通过该锆英粉醇基涂料在砂型表面形成的致密薄膜，抵御钢水持续高温的影响，确保铸件的表面质量，同时，锆英粉醇基涂料在砂型型腔内形成的涂层内部会产生内应力，使得涂料层很自然的与铸件表面剥离，具体的，所述的，锆英粉醇基涂料包括80～85％的锆英粉、1～2.5％的粘结剂、2～2.8％的悬浮剂、0.1～0.4％的助剂，其余为异丙醇，所述的百分含量是质量百分数。其中，所述的粘结剂可以举出如酚醛树脂，所述的悬浮剂为有机膨润土，所述的助剂为消泡剂。
进一步的，所述的步骤(2)中，采用中频感应炉进行熔炼，并在炉内底部铺设一层石灰、氟石，其中石灰、氟石的重量比为3:1。
进一步的，所述的步骤(4)中，在浇注1/2的铁水后，向铁水液面上撒上防氧化剂，所述防氧化剂的用量为铁水重量的0.2～0.8％，然后继续浇注完铁水。具体的，所述的防氧化剂可以举出如RLHY-31(购自北京荣力恒业科技有限公司)、RLHY-12(购自北京荣力恒业科技有限公司)。通过该防氧化剂覆盖在铁水上，防止气体进入铁水内，提高防氧化的能力。
本发明所述的步骤(2)中，使用混有氧气的惰性气体自顶吹管吹入，同时以惰性气体吹入铁水中，使铁水产生强烈的搅拌效果，该混有氧气的惰性气体不仅能实现铁水的快速脱碳，同时该脱碳方式能抑制铁水中的铬氧化损失；进一步的，吹炼过程中，顶吹管通入的混合气体中惰性气体的比例逐渐增大而氧气的比例逐渐降低。
作为本发明中所述的高铁铸铁管，包括以下百分含量的元素：碳2.3～3.2％、铬12～25％、镍1～3.4％、钼0.1～2.4％、铝0.02～1.5％、硅0.1～0.3％、锰0.1～0.9％、钛0.02～0.3％、铌0.01～0.4％、钒0.01～0.2％，其余为铁，所述的百分含量为质量百分数。
与现有技术相比，本发明提供的高铬铸铁管的加工工艺，通过多元素的混配，并与之相适应的铸造工艺、热处理工艺，提高了铸件的强度、韧性、耐磨性能，通过浇注、退火、淬火、回火处理的合理控制，确保得到的高铬铸铁管具有优良的综合性能。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1
一种高铬铸铁管，由以下成分及其质量百分数组成：碳2.7％、铬18％、镍2.4％、钼1.6％、铝0.8％、硅0.2％、锰0.6％、钛0.13％、铌0.25％、钒0.16％，其余为铁。
上述高铬铸铁管的加工工艺为：
(1)砂型制备：用水玻璃砂制造高铬铸铁管所用的铸件砂型，砂型型腔内涂刷有锆英粉醇基涂料，所述的锆英粉醇基涂料包括82％的锆英粉、1.6％的酚醛树脂、2.5％的有机膨润土、0.3％的消泡剂，其余为异丙醇；
(2)原料熔炼：采用中频感应炉进行熔炼，并在炉内底部铺设一层石灰、氟石，其中石灰、氟石的重量比为3:1，在熔炼炉中加入废钢、铬铁，升温至1450℃进行熔化，当原料完全熔化后，升温至1465℃，先加入锰铁、硅铁进行脱氧处理，然后加入钛铁、镍铁、钼铁、铌钒合金进行变质处理，再用金属铝二次脱氧处理，结束脱氧后，控制铁水出炉温度为1550℃；
(3)将铁水倒入钢包，加入钢包覆盖剂和保温聚渣剂覆盖液面，并镇静4min，扒渣处理；
(4)浇注：在温度为1360℃下进行浇注，在浇注1/2的铁水后，向铁水液面上撒上防氧化剂RLHY-31(购自北京荣力恒业科技有限公司)，所述防氧化剂的用量为铁水重量的0.6％，然后继续浇注完铁水；
(5)退火、淬火处理：将待处理工件在200℃以下装炉，然后以50℃/h的速度升温至500℃，保温1.2h，然后以80℃/h的温升速度升温至1050℃，保温1.5h，然后将工件快速出炉进行空淬；
(6)回火处理：以40℃/h的温升速度升温至280℃，保温1.4h，然后继续升温至480℃，保温2h，然后冷却至室温。
实施例2
一种高铬铸铁管，由以下成分及其质量百分数组成：碳2.5％、铬14％、镍1.6％、钼0.8％、铝0.09％、硅0.2％、锰0.3％、钛0.09％、铌0.07％、钒0.06％，其余为铁。
上述高铬铸铁管的加工工艺为：
(1)砂型制备：用水玻璃砂制造高铬铸铁管所用的铸件砂型，砂型型腔内涂刷有锆英粉醇基涂料，所述的锆英粉醇基涂料包括82％的锆英粉、1.5％的酚醛树脂、2.2％的有机膨润土、0.2％的消泡剂，其余为异丙醇；
(2)原料熔炼：采用中频感应炉进行熔炼，并在炉内底部铺设一层石灰、氟石，其中石灰、氟石的重量比为3:1，在熔炼炉中加入废钢、铬铁，升温至1450℃进行熔化，当原料完全熔化后，升温至1460℃，先加入锰铁、硅铁进行脱氧处理，然后加入钛铁、镍铁、钼铁、铌钒合金进行变质处理，再用金属铝二次脱氧处理，结束脱氧后，控制铁水出炉温度为1550℃；
(3)将铁水倒入钢包，加入钢包覆盖剂和保温聚渣剂覆盖液面，并镇静4min，扒渣处理；
(4)浇注：在温度为1350℃下进行浇注，在浇注1/2的铁水后，向铁水液面上撒上防氧化剂RLHY-31(购自北京荣力恒业科技有限公司)，所述防氧化剂的用量为铁水重量的0.4％，然后继续浇注完铁水；
(5)退火、淬火处理：将待处理工件在200℃以下装炉，然后以50℃/h的速度升温至500℃，保温1.1h，然后以60℃/h的温升速度升温至1050℃，保温2h，然后将工件快速出炉进行空淬；
(6)回火处理：以40℃/h的温升速度升温至260℃，保温1.4h，然后继续升温至460℃，保温2h，然后冷却至室温。
实施例3
一种高铬铸铁管，由以下成分及其质量百分数组成：碳3.0％、铬23％、镍3.0％、钼2.1％、铝1.3％、硅0.3％、锰0.7％、钛0.26％、铌0.34％、钒0.12％，其余为铁。
上述高铬铸铁管的加工工艺为：
(1)砂型制备：用水玻璃砂制造高铬铸铁管所用的铸件砂型，砂型型腔内涂刷有锆英粉醇基涂料，所述的锆英粉醇基涂料包括83％的锆英粉、2.2％的酚醛树脂、2.5％的有机膨润土、0.3％的消泡剂，其余为异丙醇；
(2)原料熔炼：采用中频感应炉进行熔炼，并在炉内底部铺设一层石灰、氟石，其中石灰、氟石的重量比为3:1，在熔炼炉中加入废钢、铬铁，升温至1450℃进行熔化，当原料完全熔化后，升温至1470℃，先加入锰铁、硅铁进行脱氧处理，然后加入钛铁、镍铁、钼铁、铌钒合金进行变质处理，再用金属铝二次脱氧处理，结束脱氧后，控制铁水出炉温度为1550℃；
(3)将铁水倒入钢包，加入钢包覆盖剂和保温聚渣剂覆盖液面，并镇静4min，扒渣处理；
(4)浇注：在温度为1380℃下进行浇注，在浇注1/2的铁水后，向铁水液面上撒上防氧化剂RLHY-31(购自北京荣力恒业科技有限公司)，所述防氧化剂的用量为铁水重量的0.6％，然后继续浇注完铁水；
(5)退火、淬火处理：将待处理工件在200℃以下装炉，然后以50℃/h的速度升温至500℃，保温1.4h，然后以90℃/h的温升速度升温至1050℃，保温1.5h，然后将工件快速出炉进行空淬；
(6)回火处理：以40℃/h的温升速度升温至260℃，保温1.4h，然后继续升温至460℃，保温2.5h，然后冷却至室温。
实施例4
一种高铬铸铁管，由以下成分及其质量百分数组成：碳2.3％、铬12％、镍1％、钼0.1％、铝0.02％、硅0.1％、锰0.1％、钛0.02％、铌0.01％、钒0.01％，其余为铁。
上述高铬铸铁管的加工工艺为：
(1)砂型制备：用水玻璃砂制造高铬铸铁管所用的铸件砂型，砂型型腔内涂刷有锆英粉醇基涂料，所述的锆英粉醇基涂料包括80％的锆英粉、1％的酚醛树脂、2％的有机膨润土、0.1％的消泡剂，其余为异丙醇；
(2)原料熔炼：采用中频感应炉进行熔炼，并在炉内底部铺设一层石灰、氟石，其中石灰、氟石的重量比为3:1，在熔炼炉中加入废钢、铬铁，升温至1450℃进行熔化，当原料完全熔化后，升温至1450℃，先加入锰铁、硅铁进行脱氧处理，然后加入钛铁、镍铁、钼铁、铌钒合金进行变质处理，再用金属铝二次脱氧处理，结束脱氧后，控制铁水出炉温度为1550℃；
(3)将铁水倒入钢包，加入钢包覆盖剂和保温聚渣剂覆盖液面，并镇静3min，扒渣处理；
(4)浇注：在温度为1310℃下进行浇注，在浇注1/2的铁水后，向铁水液面上撒上防氧化剂RLHY-31(购自北京荣力恒业科技有限公司)，所述防氧化剂的用量为铁水重量的0.2％，然后继续浇注完铁水；
(5)退火、淬火处理：将待处理工件在200℃以下装炉，然后以50℃/h的速度升温至500℃，保温1h，然后以50℃/h的温升速度升温至1050℃，保温1h，然后将工件快速出炉进行空淬；
(6)回火处理：以40℃/h的温升速度升温至250℃，保温1.3h，然后继续升温至450℃，保温2h，然后冷却至室温。
实施例5
一种高铬铸铁管，由以下成分及其质量百分数组成：碳3.2％、铬25％、镍3.4％、钼2.4％、铝1.5％、硅0.3％、锰0.9％、钛0.3％、铌0.4％、钒0.2％，其余为铁。
上述高铬铸铁管的加工工艺为：
(1)砂型制备：用水玻璃砂制造高铬铸铁管所用的铸件砂型，砂型型腔内涂刷有锆英粉醇基涂料，所述的锆英粉醇基涂料包括85％的锆英粉、2.5％的酚醛树脂、2.8％的有机膨润土、0.4％的消泡剂，其余为异丙醇；
(2)原料熔炼：采用中频感应炉进行熔炼，并在炉内底部铺设一层石灰、氟石，其中石灰、氟石的重量比为3:1，在熔炼炉中加入废钢、铬铁，升温至1450℃进行熔化，当原料完全熔化后，升温至1480℃，先加入锰铁、硅铁进行脱氧处理，然后加入钛铁、镍铁、钼铁、铌钒合金进行变质处理，再用金属铝二次脱氧处理，结束脱氧后，控制铁水出炉温度为1550℃；
(3)将铁水倒入钢包，加入钢包覆盖剂和保温聚渣剂覆盖液面，并镇静5min，扒渣处理；
(4)浇注：在温度为1410℃下进行浇注，在浇注1/2的铁水后，向铁水液面上撒上防氧化剂RLHY-31(购自北京荣力恒业科技有限公司)，所述防氧化剂的用量为铁水重量的0.2～0.8％，然后继续浇注完铁水；
(5)退火、淬火处理：将待处理工件在200℃以下装炉，然后以50℃/h的速度升温至500℃，保温1.5h，然后以100℃/h的温升速度升温至1050℃，保温2h，然后将工件快速出炉进行空淬；
(6)回火处理：以40℃/h的温升速度升温至300℃，保温1.5h，然后继续升温至500℃，保温3h，然后冷却至室温。
对实施例1-5的高铬铸铁管进行性能测试，并将测试结果记录到表1中。
表1：
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种高铬铸铁管的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)砂型制备；
(2)原料熔炼：在熔炼炉中加入废钢、铬铁，升温至1450℃进行熔化，当原料完全熔化后，升温至1450～1480℃，先加入锰铁、硅铁进行脱氧处理，然后加入钛铁、镍铁、钼铁、铌钒合金进行变质处理，再用金属铝二次脱氧处理，结束脱氧后，控制铁水出炉温度为1550℃；
(3)将铁水倒入钢包，加入钢包覆盖剂和保温聚渣剂覆盖液面，并镇静3～5min，扒渣处理；
(4)浇注：在温度为1310～1410℃下进行浇注；
(5)退火、淬火处理：将待处理工件在200℃以下装炉，然后以50℃/h的速度升温至500℃，保温1～1.5h，然后以不超过100℃/h的温升速度升温至1050℃，保温1～2h，然后将工件快速出炉进行空淬；
(6)回火处理：以40℃/h的温升速度升温至250～300℃，保温1.3～1.5h，然后继续升温至450～500℃，保温2～3h，然后冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的高铬铸铁管的加工工艺，其特征在于：用水玻璃砂制造高铬铸铁管所用的铸件砂型，砂型型腔内涂刷有锆英粉醇基涂料。
3.根据权利要求1所述的高铬铸铁管的加工工艺，其特征在于：步骤(2)中，采用中频感应炉进行熔炼，并在炉内底部铺设一层石灰、氟石，其中石灰、氟石的重量比为3:1。
4.根据权利要求1所述的高铬铸铁管的加工工艺，其特征在于：步骤(4)中，在浇注1/2的铁水后，向铁水液面上撒上防氧化剂，所述防氧化剂的用量为铁水重量的0.2～0.8％，然后继续浇注完铁水。
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