CN112548031A - 铬锰氮系奥氏体耐热钢涡轮壳潮模砂的生产工艺 - Google Patents

铬锰氮系奥氏体耐热钢涡轮壳潮模砂的生产工艺 Download PDF

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Abstract

一种铬锰氮系奥氏体耐热钢涡轮壳潮模砂的生产工艺，采用步骤如下：一：将组合好的砂芯使用潮模砂造型放在型腔中，并进行熔炼；浇注潮模砂型腔中的砂芯成型一涡轮壳潮模砂铸件；二：在涡轮壳潮模砂铸件的周边设置有数个入水口流路；三：在涡轮壳潮模砂铸件成型区域的砂芯，制作时，得到无机树脂芯砂或使用已配制好的特殊覆膜砂芯砂；四：在涡轮壳潮模砂铸件的砂芯表面，使用碱性的锆基或镁基骨材涂料；五：在电炉熔炼中，炉内要经过两次有效的脱氧，炉内加料后，铬锰氮系奥氏体耐热钢材质的钢水的熔解时间目标控制在40min以内。本发明不仅避免了铸件内部及装配密封面产生漏气失效的风险；而且，还降低了生产成本，提高了企业的产品竞争力。

Description

铬锰氮系奥氏体耐热钢涡轮壳潮模砂的生产工艺
技术领域
本发明属于机械铸造领域，尤其涉及铬锰氮系奥氏体耐热钢涡轮壳潮模砂的生产工艺。
背景技术
目前，涡轮增压器作为一种汽车行业常用的节能减排的神器，其具有举足轻重的位置。而作为涡轮增压器主要配件的涡轮壳、其排气管及连体排气管的质量要求是极为苛刻的。由于涡轮增压器是通过吸收发动机排除的高温高压尾气来提供动力的，因此，对于涡轮增压器铸件的要求是：其具有较高的耐热性能与密封性能。且由于涡轮增压器需要搭载在发动机上工作，因此，对于涡轮增压器铸件要求是：其要具有较好的紧固密封效果。
为了满足涡轮增压器铸件苛刻的工作环境，涡轮增压器铸件的外观缺陷问题是作为一种判定涡轮增压器铸件是否合格的最基本的检查项目。
现有的潮模砂普通生产工艺生产铬锰氮系奥氏体耐热钢涡轮壳时，由于此材质成分特性Cr(铬)含量为：25.0％-26.0％、Mn(锰)含量为：3.0％-4.0％、N(氮)含量为：0.15％-0.25％，在铸件表面极易形成密集型针孔缺陷，这样一来，在使用时，就大大增加了铸件内部及装配密封面漏气失效的风险，从而，使铸件最终报废，增加了生产成本。
发明内容
本发明目的在于提供一种铬锰氮系奥氏体耐热钢涡轮壳潮模砂的生产工艺,以解决涡轮增压器中耐热钢铸件表面极易形成密集型针孔缺陷的的技术问题。
为实现上述目的，本发明的铬锰氮系奥氏体耐热钢涡轮壳潮模砂的生产工艺的具体技术方案如下：
一种铬锰氮系奥氏体耐热钢涡轮壳潮模砂的生产工艺，采用步骤如下：
第一步：将组合好的砂芯使用潮模砂造型放在型腔中，然后，再用电炉熔解铬锰氮系奥氏体耐热钢材质的钢水及出钢液脱氧工艺进行熔炼；最后，浇注潮模砂型腔中的砂芯成型一涡轮壳潮模砂铸件；
第二步：在涡轮壳潮模砂铸件的周边设置有数个入水口流路；
第三步：在涡轮壳潮模砂铸件成型区域的砂芯，在制作时，在混砂机中先加入添加剂混制70秒，再加入无机溶液混制60秒，从而得到无机树脂芯砂或使用已配制好的特殊覆膜砂芯砂；
第四步：在涡轮壳潮模砂铸件的砂芯表面，使用碱性的锆基或镁基骨材涂料；
第五步：在电炉熔炼过程中，炉内需要经过两次有效的脱氧，炉内加料后，铬锰氮系奥氏体耐热钢材质的钢水的熔解时间目标控制在40min以内。
进一步，所述第一步中，电炉为中频感应熔炼炉。
进一步，所述第一步中，涡轮壳潮模砂铸件的形状结构为为随着要求不同，能够变化的任意形状。
进一步，所述涡轮壳潮模砂铸件所需的潮模砂性能参数为:含水量在3.1-3.5％范围，灼烧减量在3.0-3.6％范围，压缩比在30-42％范围，透气性在120-170范围，湿压强度在1.20-2.20Kg/cm2范围，砂模强度在15.8-18.5Kg/cm2范围。
进一步，所述砂芯是使用碱性无机树脂芯砂或已配制好的特殊覆膜砂芯砂吹制而成，砂芯表面使用碱性的锆基或镁基骨材涂料；且砂芯的浇冒口使用潮模砂成型。
进一步，所述第二步中，数个入水口流路间隔一设定距离安装在涡轮壳潮模砂铸件结构的周边位置；且在涡轮壳潮模砂铸件的周边设置数个入水口流路时，入水口流路为分散式入水流路。
进一步，所述碱性无机配比为:无机硅酸盐溶液比例在2.2-2.4％范围，添加剂比例在0.8-1.0％范围。
进一步，所述第四步中，锆基涂料中，骨材二氧化锆含量在60％～65％之间，镁基涂料中骨材氧化镁含量在85％～90％之间。
进一步，所述第五步中，在电炉熔炼过程中，扒渣、取分光试片后加入0.28％-0.32％CaO和0.023％-0.026％的铝锭进行第一次脱氧脱渣；调质后，再添加0.023％-0.026％的铝锭进行第二次炉内脱氧，静置3-5min后，除渣干净；出钢液时，包内冲入0.15％-0.20％SiCa和0.023％-0.026％Al进行再次脱氧。
本发明的铬锰氮系奥氏体耐热钢涡轮壳潮模砂的生产工艺具有以下优点：
本发明不仅解决了涡轮增压器中耐热钢铸件表面极易形成密集型针孔缺陷的的技术问题，避免了铸件内部及装配密封面产生漏气失效的风险，提高了产品的质量；而且，还大大降低了生产成本，有效的提高了企业的产品竞争力。
附图说明
图1为本发明分散式入水结构示意图。
图中标记说明：
1.涡轮壳潮模砂铸件；2.第一入水口流路；3.第二分水口流路；4.第三入水口流路。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种铬锰氮系奥氏体耐热钢涡轮壳潮模砂的生产工艺做进一步详细的描述。
如图1所示，本发明采用步骤如下：
第一步：将组合好的砂芯使用潮模砂造型放在型腔中，然后，再用电炉熔解铬锰氮系奥氏体耐热钢材质的钢水及出钢液脱氧工艺进行熔炼；最后，浇注潮模砂型腔中的砂芯成型一涡轮壳潮模砂铸件1；
上述电炉是使用电能熔炼钢水的一种设备，(本实施例：电炉为中频感应熔炼炉)；
上述涡轮壳潮模砂铸件1的形状结构为随着要求不同，能够变化的任意形状(如图1所示的圆形或其它形状)；
上述砂芯是使用碱性无机树脂芯砂或已配制好的特殊覆膜砂芯砂吹制而成，砂芯表面使用碱性的锆基或镁基骨材涂料；且砂芯的浇冒口使用潮模砂成型。
上述涡轮壳潮模砂铸件1所需的潮模砂性能参数为:含水量在3.1-3.5％范围，灼烧减量在3.0-3.6％范围，压缩比(CB值)在30-42％范围，透气性在120-170范围，湿压强度在1.20-2.20Kg/cm2范围，砂模强度在15.8-18.5Kg/cm2范围。
第二步：在涡轮壳潮模砂铸件1的周边设置有数个入水口流路(本实施例为三个入水口流路，即：第一入水口流路2，第二入水口流路3，第三入水口流路4)；
上述数个入水口流路间隔一设定距离安装在涡轮壳潮模砂铸件1结构的周边位置；且在涡轮壳潮模砂铸件1的周边设置数个入水口流路时，其入水口流路为分散式入水流路；
第三步：在涡轮壳潮模砂铸件1成型的区域砂芯，使用碱性无机树脂芯砂，在制作时，在混砂机中先加入添加剂混制约70秒，再加入无机溶液混制约60秒，从而得到无机树脂芯砂或使用已配制好的特殊覆膜砂芯砂；
上述碱性无机配比为:无机硅酸盐溶液比例在2.2-2.4％范围，添加剂比例在0.8-1.0％范围。
第四步：在涡轮壳潮模砂铸件1的砂芯表面，使用碱性的锆基或镁基骨材涂料；
上述锆基涂料中，骨材二氧化锆含量在60％～65％之间，镁基涂料中骨材氧化镁含量在85％～90％之间。
第五步：在电炉熔炼过程中，炉内需要经过两次有效的脱氧，炉内加料后，铬锰氮系奥氏体耐热钢材质的钢水的熔解时间目标控制在40min以内，其中，扒渣、取分光试片后加入0.28％-0.32％CaO和0.023％-0.026％的铝锭进行第一次脱氧脱渣；调质后，再添加0.023％-0.026％的铝锭进行第二次炉内脱氧，将其静置3-5min后，除渣干净；出钢液时，包内冲入0.15％-0.20％SiCa和0.023％-0.026％Al进行再次脱氧。
上述所有参数选择范围见下述列表说明：
Figure BDA0002768682400000061
Figure BDA0002768682400000071
上述涡轮壳潮模砂铸件为现有技术，未作说明的技术为现有技术，故不再赘述。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (8)

1.一种铬锰氮系奥氏体耐热钢涡轮壳潮模砂的生产工艺，其特征在于，采用步骤如下：
第一步：将组合好的砂芯使用潮模砂造型放在型腔中，然后，再用电炉熔解铬锰氮系奥氏体耐热钢材质的钢水及出钢液脱氧工艺进行熔炼；最后，浇注潮模砂型腔中的砂芯成型一涡轮壳潮模砂铸件；
第二步：在涡轮壳潮模砂铸件的周边设置有数个入水口流路；
第三步：在涡轮壳潮模砂铸件成型区域的砂芯，在制作时，在混砂机中先加入添加剂混制70秒，再加入无机溶液混制60秒，从而得到无机树脂芯砂或使用已配制好的特殊覆膜砂芯砂；
第四步：在涡轮壳潮模砂铸件的砂芯表面，使用碱性的锆基或镁基骨材涂料；
第五步：在电炉熔炼过程中，炉内需要经过两次有效的脱氧，炉内加料后，铬锰氮系奥氏体耐热钢材质的钢水的熔解时间目标控制在40min以内。
2.根据权利要求1所述的铬锰氮系奥氏体耐热钢涡轮壳潮模砂的生产工艺，其特征在于，所述第一步中，电炉为中频感应熔炼炉。
3.根据权利要求1或2所述的铬锰氮系奥氏体耐热钢涡轮壳潮模砂的生产工艺，其特征在于，所述第一步中，涡轮壳潮模砂铸件的形状结构为随着要求不同，能够变化的任意形状。
4.根据权利要求1所述的铬锰氮系奥氏体耐热钢涡轮壳潮模砂的生产工艺，其特征在于，所述涡轮壳潮模砂铸件所需的潮模砂性能参数为:含水量在3.1-3.5％范围，灼烧减量在3.0-3.6％范围，压缩比在30-42％范围，透气性在120-170范围，湿压强度在1.20-2.20Kg/cm2范围，砂模强度在15.8-18.5Kg/cm2范围。
5.根据权利要求1所述的铬锰氮系奥氏体耐热钢涡轮壳潮模砂的生产工艺，其特征在于，所述砂芯是使用碱性无机树脂芯砂或已配制好的特殊覆膜砂芯砂吹制而成，砂芯表面使用碱性的锆基或镁基骨材涂料；且砂芯的浇冒口使用潮模砂成型。
6.根据权利要求1所述的铬锰氮系奥氏体耐热钢涡轮壳潮模砂的生产工艺，其特征在于，所述第二步中，数个入水口流路间隔一设定距离安装在涡轮壳潮模砂铸件结构的周边位置；且在涡轮壳潮模砂铸件的周边设置数个入水口流路时，入水口流路为分散式入水流路。
7.根据权利要求5所述的铬锰氮系奥氏体耐热钢涡轮壳潮模砂的生产工艺，其特征在于，所述碱性无机配比为:无机硅酸盐溶液比例在2.2-2.4％范围，添加剂比例在0.8-1.0％范围；锆基涂料中，骨材二氧化锆含量在60％～65％之间，镁基涂料中骨材氧化镁含量在85％～90％之间。
8.根据权利要求1所述的铬锰氮系奥氏体耐热钢涡轮壳潮模砂的生产工艺，其特征在于，所述第五步中，在电炉熔炼过程中，扒渣、取分光试片后加入0.28％-0.32％CaO和0.023％-0.026％的铝锭进行第一次脱氧脱渣；调质后，再添加0.023％-0.026％的铝锭进行第二次炉内脱氧，静置3-5min后，除渣干净；出钢液时，包内冲入0.15％-0.20％SiCa和0.023％-0.026％Al进行再次脱氧。
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