CN109136770A - 一种镁冶炼用高铬合金钢坩埚及其制备方法 - Google Patents

一种镁冶炼用高铬合金钢坩埚及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109136770A
CN109136770A CN201811216075.8A CN201811216075A CN109136770A CN 109136770 A CN109136770 A CN 109136770A CN 201811216075 A CN201811216075 A CN 201811216075A CN 109136770 A CN109136770 A CN 109136770A
Authority
CN
China
Prior art keywords
crucible
alloy steel
chromium alloy
smelting magnesium
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811216075.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109136770B (zh
Inventor
刘同雨
皇志富
刘志伟
郑巧玲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN201811216075.8A priority Critical patent/CN109136770B/zh
Publication of CN109136770A publication Critical patent/CN109136770A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109136770B publication Critical patent/CN109136770B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/30—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/34—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

本发明公开了一种镁冶炼用高铬合金钢坩埚及其制备方法，坩埚采用铸造工艺浇注而成，按重量百分比计，包括0.4～0.6％的C，1.4～2.1％的Si，3.8～4.2％的Mn，12～21％的Cr，0.2～1.0％的Co，S、P均小于0.02％，余量为Fe。本发明成本较其他合金钢坩埚低，工艺比双金属复合型坩埚简单，具有优异的抗高温氧化性能。

Description

一种镁冶炼用高铬合金钢坩埚及其制备方法
技术领域
本发明属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种镁冶炼用高铬合金钢坩埚及其制备方法。
背景技术
镁合金具有比强度高、减震性好、切削加工性好等优异性能，在航空、航天、汽车、机械及建筑业上可得到广泛使用，对镁及镁合金的冶炼也提出了更高的要求。镁及镁合金冶炼坩埚是一种高温服役件，长时间工作温度在900℃左右，在这个过程中，熔融状态下的镁及镁合金溶液会对坩埚材质有很强的腐蚀作用，坩埚材料与镁合金液会相互扩散污染镁液，从而严重影响后续镁及镁合金产品的相关性能。
合金钢具有高温强度高、高温耐氧化、耐腐蚀性强等特点，但现有的单金属冶炼用坩埚一般采用碳钢材料制备，虽然不会对镁液造成污染，但其高温抗氧化性能也较差，在800℃左右极易氧化和剥落，导致坩埚的寿命短、可靠性差。其他双金属复合式精炼锅性能较好，但工艺又过于复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种镁冶炼用高铬合金钢坩埚及其制备方法，采用合金钢制成，其具有耐蚀耐高温、热膨胀系数低、热传导率高、价格低廉等特点。
本发明采用以下技术方案：
一种镁冶炼用高铬合金钢坩埚，坩埚采用铸造工艺浇注而成，按重量百分比计，包括0.4～0.6％的C，1.4～2.1％的Si，3.8～4.2％的Mn，12～21％的Cr，0.2～1.0％的Co，S、P均小于0.02％，余量为Fe。
更进一步，本发明的特点还在于：按重量百分比计，包括0.52％的C，1.71％的Si，3.98％的Mn，18.74％的Cr，0.8％的Co，S、P均小于0.02％，余量为Fe。
本发明的另一技术方案是，一种镁冶炼用高铬合金钢坩埚的制备方法，其特征在于，将废钢加入至中频感应电炉中，融化后再加入C、Co、Si、Mn、Cr元素，余量为铁进行钢液净化处理，将杂质排出，净化温度为1520～1560℃，浇包底部吹入氩气，持续时间0.5-2.0分钟，压力2.0×104-5.0×104MPa，吹氩完成后钢液浇注温度不低于1480℃。
其中，按重量百分比计，C为0.4～0.6％，Si为1.4～2.1％，Mn为3.8～4.2％，Cr为12～21％，Co为0.2～1.0％，S、P均小于0.02％，余量为Fe。
其中，获得钢的室温硬度＞59.6HRC，900℃时高温强度达380MPa以上。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明铬含量高，极大地增加了其抗氧化能力，在高温时会在表面形成一层致密的氧化膜，阻碍了氧原子进一步扩散，保护坩埚难以进一步氧化，从而大大延长了使用寿命。
一种镁冶炼用高铬合金钢坩埚的制备方法，将废钢加入至中频感应电炉中，融化后再加入C、Co、Si、Mn、Cr元素，余量为铁进行净化，将杂质排出，采用消失模铸造工艺整体浇注制得坩埚，铸件尺寸形状精确，重复性好，具有精密铸造的特点；铸件的表面光洁度高；负压浇注，更有利于液体金属的充型和补缩，且提高了铸件的组织致密度。
综上所述，本发明成本较其他合金钢坩埚低，工艺比双金属复合型坩埚简单，具有优异的抗高温氧化性能。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为高铬合金钢的组织照片。
具体实施方式
本发明提供了一种镁冶炼用高铬合金钢坩埚，采用铸造工艺浇注而成，按质量百分比计，包括0.4～0.6％的C，0.2～1.0％的Co，1.4～2.1％的Si，3.8～4.2％的Mn，12～21％的Cr，S、P均小于0.02％，余量为Fe。
一种镁冶炼用高铬合金钢坩埚的制备方法，将废钢加入至中频感应电炉中，融化后再依次加入生铁、Co块、硅铁、锰铁、低碳铬铁原料，得到成分符合要求的高铬合金钢，进行净化，净化温度为1520～1560℃，浇包底部吹入氩气，持续时间0.5～2.0分钟，压力2.0×104～5.0×104MPa，吹氩完成后钢液浇注温度不低于1480℃，将杂质排出，采用消失模铸造工艺整体浇注制得坩埚。
钢服役寿命较高，所获得钢的室温硬度＞59.6HRC，900℃时高温强度达380MPa以上。
请参阅图1，铁素体基体中弥散分布着大块铬碳硬质相以及小颗粒锰碳硬质相，白色大块硬质相作为骨架支撑着基体，抵御氧化侵蚀。铁素体基体硬度在278HV左右，大块铬碳硬质相硬度在1150HV左右，经900℃高温循环氧化实验发现，100h时的氧化增量约为0.4mg·cm-2。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
按目标成分进行配料称重，将称好的废钢加入至中频感应电炉中，融化后再依次加入适量生铁、Co块、硅铁、锰铁、低碳铬铁原料进行净化，净化温度为1520℃，浇包底部吹入氩气，持续时间为2.0分钟，压力5.0×104MPa，浇注温度为1480℃，杂质以炉渣形式排出，取样分析并调整合金成分(重量百分数)为含C：0.52、Si：1.71、Mn：3.98、Cr：18.74、Co：0.8，其余为铁，待合金成分符合要求后，采用消失模铸造工艺整体浇注即为成品坩埚。
经试验，坩埚900℃时高温强度为416MPa、使用寿命可达88天，比离心浇注后对口焊接坩埚提高了约60％。
实施例2
按目标成分进行配料称重，将称好的废钢加入至中频感应电炉中，融化后再依次加入适量生铁、Co块、硅铁、锰铁、低碳铬铁原料进行净化，净化温度为1530℃，浇包底部吹入氩气，持续时间为1.5分钟，压力4.0×104MPa，浇注温度为1490℃，杂质以炉渣形式排出，取样分析并调整合金成分(重量百分数)为含C：0.6、Si：2.1、Mn：4.18、Cr：20.53、Co：0.95，其余为铁，待合金成分符合要求后，采用消失模铸造工艺整体浇注即为成品坩埚。
经试验，坩埚900℃时高温强度为403MPa、使用寿命可达82天，比离心浇注后对口焊接坩埚提高了约50％。
实施例3
按目标成分进行配料称重，将称好的废钢加入至中频感应电炉中，融化后再依次加入适量生铁、Co块、硅铁、锰铁、低碳铬铁原料进行净化，净化温度为1540℃，浇包底部吹入氩气，持续时间为1.0分钟，压力3.0×104MPa，浇注温度为1500℃，杂质以炉渣形式排出，取样分析并调整合金成分(重量百分数)为含C：0.48、Si：1.73、Mn：4.14、Cr：14.6、Co：0.8，其余为铁，待合金成分符合要求后，采用消失模铸造工艺整体浇注即为成品坩埚。
经试验，坩埚900℃时高温强度为392MPa、使用寿命可达74天，比离心浇注后对口焊接坩埚提高了约35％。
实施例4
按目标成分进行配料称重，将称好的废钢加入至中频感应电炉中，融化后再依次加入适量生铁、Co块、硅铁、锰铁、低碳铬铁原料进行净化，净化温度为1560℃，浇包底部吹入氩气，持续时间为0.5分钟，压力2.0×104MPa，浇注温度为1520℃，杂质以炉渣形式排出，取样分析并调整合金成分(重量百分数)为含C：0.4、Si：1.42、Mn：3.83、Cr：12.21、Co：0.3，其余为铁，待合金成分符合要求后，采用消失模铸造工艺整体浇注即为成品坩埚。
经试验，坩埚900℃时高温强度为385MPa、使用寿命可达70天。比离心浇注后对口焊接坩埚提高了约30％。
对比例：
无镍耐热钢金属镁冶炼坩埚，该坩埚的成分按重量百分比计，包括0.25～0.35％的C，1.6～2.0％的Si，0.7～1.0％的Mn，8～12％的Cr，0.1～0.15％的Al，余量为Fe；使用天数约为60～70天，本发明与之相比使用寿命提高了约30％。
综上所述，用本发明材质制成的熔镁坩埚使用寿命大大高于离心浇铸后对口焊接坩埚，本材质中合金元素种类较少，降低了生产成本，有利于工业大规模生产。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种镁冶炼用高铬合金钢坩埚，其特征在于，坩埚采用铸造工艺浇注而成，按重量百分比计，包括0.4～0.6％的C，1.4～2.1％的Si，3.8～4.2％的Mn，12～21％的Cr，0.2～1.0％的Co，S、P均小于0.02％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的镁冶炼用高铬合金钢坩埚，其特征在于，按重量百分比计，包括0.52％的C，1.71％的Si，3.98％的Mn，18.74％的Cr，0.8％的Co，S、P均小于0.02％，余量为Fe。
3.一种镁冶炼用高铬合金钢坩埚的制备方法，其特征在于，将废钢加入至中频感应电炉中，融化后再加入C、Co、Si、Mn、Cr元素，余量为铁进行钢液净化处理，将杂质排出，净化温度为1520～1560℃，浇包底部吹入氩气，持续时间0.5～2.0分钟，压力2.0×104～5.0×104MPa，吹氩完成后钢液浇注温度不低于1480℃。
4.根据权利要求3所述镁冶炼用高铬合金钢坩埚的制备方法，其特征在于，按重量百分比计，C为0.4～0.6％，Si为1.4～2.1％，Mn为3.8～4.2％，Cr为12～21％，Co为0.2～1.0％，S、P均小于0.02％，余量为Fe。
5.根据权利要求3所述镁冶炼用高铬合金钢坩埚的制备方法，其特征在于，获得钢的室温硬度＞59.6HRC；900℃时高温强度达380MPa以上。
CN201811216075.8A 2018-10-18 2018-10-18 一种镁冶炼用高铬合金钢坩埚及其制备方法 Active CN109136770B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811216075.8A CN109136770B (zh) 2018-10-18 2018-10-18 一种镁冶炼用高铬合金钢坩埚及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811216075.8A CN109136770B (zh) 2018-10-18 2018-10-18 一种镁冶炼用高铬合金钢坩埚及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109136770A true CN109136770A (zh) 2019-01-04
CN109136770B CN109136770B (zh) 2020-10-27

Family

ID=64808448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811216075.8A Active CN109136770B (zh) 2018-10-18 2018-10-18 一种镁冶炼用高铬合金钢坩埚及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109136770B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110938782A (zh) * 2019-10-30 2020-03-31 武汉科技大学 一种低成本耐热钢及其制备方法
CN115341156A (zh) * 2022-08-19 2022-11-15 府谷县旭丽机电技术有限公司 一种适用于金属镁精炼锅的Fe-Al-B合金及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58224149A (ja) * 1982-06-21 1983-12-26 Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd ガラス成形用金型鋼
CN1033291A (zh) * 1987-10-14 1989-06-07 冶金工业部钢铁研究总院 铬锰氮型奥氏体耐热钢
JPH0459946A (ja) * 1990-06-27 1992-02-26 Hitachi Metals Ltd 冷・温間鍛造用予燃焼室材料およびその製造方法
US5096514A (en) * 1990-01-31 1992-03-17 Hitachi Metals, Ltd. Heat-resistant ferritic cast steel having excellent thermal fatigue resistance
CN1570532A (zh) * 2004-04-26 2005-01-26 雷波 无镍耐热钢金属镁冶炼坩埚
CN1918315A (zh) * 2004-03-26 2007-02-21 山特维克知识产权股份有限公司 用于切割零件的合金钢
CN107326294A (zh) * 2016-04-29 2017-11-07 大连思泰博模具技术有限公司 压铸模具用钢
CN108559925A (zh) * 2018-08-01 2018-09-21 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 模具钢及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58224149A (ja) * 1982-06-21 1983-12-26 Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd ガラス成形用金型鋼
CN1033291A (zh) * 1987-10-14 1989-06-07 冶金工业部钢铁研究总院 铬锰氮型奥氏体耐热钢
US5096514A (en) * 1990-01-31 1992-03-17 Hitachi Metals, Ltd. Heat-resistant ferritic cast steel having excellent thermal fatigue resistance
JPH0459946A (ja) * 1990-06-27 1992-02-26 Hitachi Metals Ltd 冷・温間鍛造用予燃焼室材料およびその製造方法
CN1918315A (zh) * 2004-03-26 2007-02-21 山特维克知识产权股份有限公司 用于切割零件的合金钢
CN1570532A (zh) * 2004-04-26 2005-01-26 雷波 无镍耐热钢金属镁冶炼坩埚
CN107326294A (zh) * 2016-04-29 2017-11-07 大连思泰博模具技术有限公司 压铸模具用钢
CN108559925A (zh) * 2018-08-01 2018-09-21 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 模具钢及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱志强等: "《钢分析化学与物理检测》", 30 June 2013, 冶金工业出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110938782A (zh) * 2019-10-30 2020-03-31 武汉科技大学 一种低成本耐热钢及其制备方法
CN115341156A (zh) * 2022-08-19 2022-11-15 府谷县旭丽机电技术有限公司 一种适用于金属镁精炼锅的Fe-Al-B合金及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109136770B (zh) 2020-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102851574B (zh) 一种耐热合金蠕墨铸铁及其制备方法
CN110592506B (zh) 一种gh4780合金坯料和锻件及其制备方法
CN102851575B (zh) 抗氧化性合金化灰口铸铁及其制备方法
CN108624807B (zh) 一种铸态高珠光体量高蠕化率蠕墨铸铁及其制备方法
CN102230140B (zh) 马氏体耐磨钢铸钢件生产工艺
CN104060157B (zh) 一种过共晶高铬白口铸铁及其制备方法
CN104846265A (zh) 一种超低温奥氏体耐磨球铁材质及其制备方法
CN103820704A (zh) 汽车涡轮壳体用的高镍奥氏体球铁材质及其制备方法
CN103540701A (zh) 适用于超高强度灰铸铁的熔炼工艺
CN103572178B (zh) 一种耐高温钢及其制作方法
CN111118318A (zh) 一种镍基高温合金脱氧的方法
CN109136770A (zh) 一种镁冶炼用高铬合金钢坩埚及其制备方法
CN108642364A (zh) 超超临界机组马氏体耐热钢及其真空感应炉冶炼工艺
CN113174531B (zh) 中铬型铁铬铝合金及其生产方法
CN104451356A (zh) 一种高镍奥氏体球墨铸铁及其制备方法
CN107699783B (zh) 一种含铬铜元素的铝钼耐高温球墨铸铁及其制备方法
CN109594007B (zh) 一种蠕状石墨铸铁及其制备工艺和应用
CN108588545B (zh) 一种ggg70l球墨铸铁及其制备方法
CN102086497B (zh) 一种高Cr高Ni抗氧化耐热钢模壳的制备方法
CN110423937A (zh) 一种耐高温铝、锌液腐蚀的合金化灰铸铁及其熔炼工艺
CN107267778B (zh) 一种炼镁还原罐及其制作方法
CN104928563A (zh) 一种抗铝液氧化耐热球墨铸铁及制造方法
CN115109989A (zh) 一种大于50mm壁厚的灰铸铁圆盘类产品的制造方法
JP2614210B2 (ja) 連続鋳造鋳型用Ｃｕ合金
CN107723582B (zh) 一种钼铬元素的高铝耐高温球墨铸铁及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant