CN113664155B - 一种双相不锈钢材料铸件的高效率生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双相不锈钢材料铸件的高效率生产方法，步骤包括：步骤一：预制砂型，熔炼浇注；步骤二：通过凝固模拟软件确定铸件的开箱时间，保温至所述开箱时间，开箱清砂；步骤三：清砂完成后将制得铸件冒口朝上方放置，对铸件进行风冷，冷却降温速度控制在15℃/min以上，当铸件表面温度低于400‑300℃时停止风冷，使铸件自然冷却至常温；步骤四：热处理、切割冒口。本发明可以提高生产效率，大大缩短生产周期，将砂箱、冷却场地占用时间由数天降至数小时，同时显著提高铸态下双相钢铸件的延伸率，增加了铸件在铸态下的塑性，降低了铸件的裂纹倾向，使后续的切割浇冒口、热处理、精整等铸造工序能够顺利进行。
Description
技术领域
本发明涉及钢材铸造技术领域，具体涉及一种双相不锈钢材料铸件的高效率生产方法。
背景技术
现有砂型铸造双相不锈钢材料铸件常规的生产工艺流程是浇注后在砂型内保温，铸件在砂型内缓慢冷却，冷却到常温后才可以开箱进行清砂、热处理、切割冒口、打磨精整、机加工等后续工序，直到铸件符合要求。工艺中，浇注后在砂型内保温至常温，这个过程通常是非常缓慢的，特别是温度降至约400度后，冷却速度更加缓慢，从400度降到常温通常需要数天的时间。此种方式的缺点如下：(1)生产效率低，生产周期长，特别是对生产工装的占用时间长；(2)由于双相钢在砂型内缓慢冷却到常温后铸件组织中会析出大量的脆性相，铸态时的铸件延伸率很低，极易开裂，任何局部的加热和碰撞都有可能造成铸件开裂，给后续工序带来很大困难风险。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种双相不锈钢材料铸件的高效率生产方法，以解决以上缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的目的在于提供一种双相不锈钢材料铸件的高效率生产方法，其解决了传统双相不锈钢制备工艺生产效率低、制得双相钢质量差的问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种双相不锈钢材料铸件的高效率生产方法，步骤包括
步骤一：预制砂型，熔炼浇注；
步骤二：通过凝固模拟软件确定铸件的开箱时间，保温至所述开箱时间，开箱清砂；
步骤三：清砂完成后将制得铸件冒口朝上方放置，对铸件进行风冷，冷却降温速度控制在15℃/min以上，当铸件表面温度低于400-300℃时停止风冷，使铸件自然冷却至常温；
步骤四：热处理、切割冒口。
进一步改进在于，凝固模拟软件以铸件最厚部位达到凝固温度时的时间为开箱时间，且模拟凝固时铸件的凝固温度设定为1150-1250℃。
进一步改进在于，所述清砂过程需将铸件表面及芯内的型砂清理干净，且整个清理过程时间控制在10-20min。
进一步改进在于，所述风冷过程采用风冷设备进行，所述风冷设备包括底座、旋转台、驱动件和若干台风机，所述底座上开有凹槽，所述旋转台和驱动件均设于凹槽内，且驱动件连接并驱动旋转台水平转动，所述风机分列在旋转台的周围。
进一步改进在于，所述风机均连接有供气管道，所述供气管道上均设有水雾供给机构。
进一步改进在于，所述热处理的具体操作为：
(1)准备加热炉，对加热炉内施加强磁场作用，磁场强度为6-8T，并抽真空至真空度为0.01-0.1Pa，将炉内温度升至300-400℃，放入铸件，将炉内的温度以60-70℃/h的速度升至700-800℃，并保温4-5h；
(2)调节炉内磁场强度至10-14T，真空度调至0.001-0.008Pa，将炉内的温度以80-100℃/h的速度升至1200-1250℃，并保温10-12h；
(3)采用强制降温措施，以35-55℃/s的速度将铸件冷却至常温。
进一步改进在于，所述热处理的具体操作为：
(1)准备加热炉，对加热炉内施加强磁场作用，磁场强度为7T，并抽真空至真空度为0.05Pa，将炉内温度升至350℃，放入铸件，将炉内的温度以65℃/h的速度升至750℃，并保温4.5h；
(2)调节炉内磁场强度至12T，真空度调至0.004Pa，将炉内的温度以90℃/h的速度升至1230℃，并保温11h；
(3)采用强制降温措施，以45℃/s的速度将铸件冷却至常温。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明可以提高生产效率，大大缩短生产周期，将砂箱、冷却场地占用时间由数天降至数小时，同时显著提高铸态下双相钢铸件的延伸率，增加了铸件在铸态下的塑性，降低了铸件的裂纹倾向，使后续的切割浇冒口、热处理、精整等铸造工序能够顺利进行；
(2)在强磁场作用下以及真空环境中进行热处理，且分两段升温、保温步骤，使得铸件金相组织均匀有序，针对性的改善了双相不锈钢材料的力学性能，使材料的屈服强度大于631MPa、断裂延伸率大于25％、冲击强度大于69J/cm2。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为热处理过程的温度变化图；
图3为风冷设备的结构示意图，图中：1、底座；2、旋转台；3、驱动件；4、风机；5、凹槽；6、供气管道；7、水雾供给机构。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
如图1和图2所示，一种双相不锈钢材料铸件的高效率生产方法，步骤包括：
步骤一：预制砂型，熔炼浇注；
步骤二：通过凝固模拟软件确定铸件的开箱时间，凝固模拟软件以铸件最厚部位达到凝固温度时的时间为开箱时间，且模拟凝固时铸件的凝固温度设定为1150℃，保温至开箱时间，开箱清砂，尽量将铸件表面及芯内的型砂清理干净；
步骤三：清砂完成后将制得铸件冒口朝上方放置，对铸件进行风冷，冷却降温速度控制在15℃/min以上，风冷过程中每5min对铸件表面用红外线测温仪进行一次测温，当铸件表面温度低于400℃时停止风冷，使铸件自然冷却至常温；
步骤四：热处理、切割冒口，其中热处理的具体操作为：
(1)准备加热炉，对加热炉内施加强磁场作用，磁场强度为6T，并抽真空至真空度为0.01Pa，将炉内温度升至400℃，放入铸件，将炉内的温度以60℃/h的速度升至700℃，并保温5h；
(2)调节炉内磁场强度至10T，真空度调至0.001Pa，将炉内的温度以80℃/h的速度升至1200℃，并保温12h；
(3)采用强制降温措施，以35℃/s的速度将铸件冷却至常温。
实施例2
一种双相不锈钢材料铸件的高效率生产方法，步骤包括：
步骤一：预制砂型，熔炼浇注；
步骤二：通过凝固模拟软件确定铸件的开箱时间，凝固模拟软件以铸件最厚部位达到凝固温度时的时间为开箱时间，且模拟凝固时铸件的凝固温度设定为1200℃，保温至开箱时间，开箱清砂，尽量将铸件表面及芯内的型砂清理干净；
步骤三：清砂完成后将制得铸件冒口朝上方放置，对铸件进行风冷，冷却降温速度控制在15℃/min以上，风冷过程中每5min对铸件表面用红外线测温仪进行一次测温，当铸件表面温度低于350℃时停止风冷，使铸件自然冷却至常温；
步骤四：热处理、切割冒口，其中热处理的具体操作为：
(1)准备加热炉，对加热炉内施加强磁场作用，磁场强度为7T，并抽真空至真空度为0.05Pa，将炉内温度升至350℃，放入铸件，将炉内的温度以65℃/h的速度升至750℃，并保温4.5h；
(2)调节炉内磁场强度至12T，真空度调至0.004Pa，将炉内的温度以90℃/h的速度升至1230℃，并保温11h；
(3)采用强制降温措施，以45℃/s的速度将铸件冷却至常温。
实施例3
一种双相不锈钢材料铸件的高效率生产方法，步骤包括：
步骤一：预制砂型，熔炼浇注；
步骤二：通过凝固模拟软件确定铸件的开箱时间，凝固模拟软件以铸件最厚部位达到凝固温度时的时间为开箱时间，且模拟凝固时铸件的凝固温度设定为1250℃，保温至开箱时间，开箱清砂，尽量将铸件表面及芯内的型砂清理干净；
步骤三：清砂完成后将制得铸件冒口朝上方放置，对铸件进行风冷，冷却降温速度控制在15℃/min以上，风冷过程中每5min对铸件表面用红外线测温仪进行一次测温，当铸件表面温度低于300℃时停止风冷，使铸件自然冷却至常温；
步骤四：热处理、切割冒口，其中热处理的具体操作为：
(1)准备加热炉，对加热炉内施加强磁场作用，磁场强度为8T，并抽真空至真空度为0.1Pa，将炉内温度升至300℃，放入铸件，将炉内的温度以70℃/h的速度升至800℃，并保温4h；
(2)调节炉内磁场强度至14T，真空度调至0.008Pa，将炉内的温度以100℃/h的速度升至1250℃，并保温12h；
(3)采用强制降温措施，以55℃/s的速度将铸件冷却至常温。
如图3所示，上述各实施例中，风冷过程采用风冷设备进行，风冷设备包括底座1、旋转台2、驱动件3和若干台风机4，底座1上开有凹槽5，旋转台2和驱动件3均设于凹槽5内，且驱动件3连接并驱动旋转台2水平转动，风机4分列在旋转台2的周围。并且，风机4均连接有供气管道6，供气管道6上均设有水雾供给机构7。
上述风冷设备中，旋转台2用于放置铸件，风机4分列在旋转台2的周围，用于从多个角度对铸件吹风降温。驱动件3可驱动旋转台2旋转，这样使用时，可根据铸件的具体形状、各个部位的厚度、具体降温情况，对铸件摆放角度进行调整，这样便于控制降温的均匀性。而风机通过供气管道6连通吸收较远处的冷空气，并且水雾供给机构7能在空气内混入水雾，水雾吹到铸件附近，就会被高温气化，从而吸收带走铸件周围的热量，有助于提高铸件的降温速度。
对比例1
其与实施例2的步骤基本相同，唯一区别在于：热处理步骤中未施加强磁场作用。
对比例2
其与实施例2的步骤基本相同，唯一区别在于：热处理步骤中未进行抽真空操作。
对比例3
其与实施例2的步骤基本相同，唯一区别在于：热处理步骤中施加强磁场作用，磁场强度始终保持在10T，进行抽真空操作，真空度始终保持在0.01Pa。
对上述实施例1-3以及对比例1-3进行力学性能测试，包括屈服强度、断裂延伸率以及冲击强度，测试结果见下表：
从上表可以看出，本发明制得的双相不锈钢铸件的力学性能明显提升，远远大于国家规定的双相不锈钢(S2205)的力学性能要求，具体体现在屈服强度大于631MPa、断裂延伸率大于25％、冲击强度大于69J/cm2。并且，通过与对比例的比较可以得出，本发明在强磁场作用下以及真空环境中进行热处理，且分两段升温、保温步骤，从中起到了关键性作用，强磁场以及抽真空操作缺一不可，相互促进，且在两端升温、保温过程中，进行磁场强度以及真空度参数的调整使得效果进一步提升。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种双相不锈钢材料铸件的高效率生产方法，其特征在于：步骤包括
步骤一：预制砂型，熔炼浇注；
步骤二：通过凝固模拟软件确定铸件的开箱时间，保温至所述开箱时间，开箱清砂；凝固模拟软件以铸件最厚部位达到凝固温度时的时间为开箱时间，且模拟凝固时铸件的凝固温度设定为1150-1250℃；所述清砂过程需将铸件表面及芯内的型砂清理干净，且整个清理过程时间控制在10-20min；
步骤三：清砂完成后将制得铸件冒口朝上方放置，对铸件进行风冷，冷却降温速度控制在15℃/min以上，当铸件表面温度低于400-300℃时停止风冷，使铸件自然冷却至常温；所述风冷过程采用风冷设备进行，所述风冷设备包括底座、旋转台、驱动件和若干台风机，所述底座上开有凹槽，所述旋转台和驱动件均设于凹槽内，且驱动件连接并驱动旋转台水平转动，所述风机分列在旋转台的周围；
步骤四：热处理、切割冒口，所述热处理的具体操作为：
(1)准备加热炉，对加热炉内施加强磁场作用，磁场强度为6-8T，并抽真空至真空度为0.01-0.1Pa，将炉内温度升至300-400℃，放入铸件，将炉内的温度以60-70℃/h的速度升至700-800℃，并保温4-5h；
(2)调节炉内磁场强度至10-14T，真空度调至0.001-0.008Pa，将炉内的温度以80-100℃/h的速度升至1200-1250℃，并保温10-12h；
(3)采用强制降温措施，以35-55℃/s的速度将铸件冷却至常温。
2.根据权利要求1所述的一种双相不锈钢材料铸件的高效率生产方法，其特征在于：所述风机均连接有供气管道，所述供气管道上均设有水雾供给机构。
3.根据权利要求1所述的一种双相不锈钢材料铸件的高效率生产方法，其特征在于：进一步的，所述热处理的具体操作为：
(1)准备加热炉，对加热炉内施加强磁场作用，磁场强度为7T，并抽真空至真空度为0.05Pa，将炉内温度升至350℃，放入铸件，将炉内的温度以65℃/h的速度升至750℃，并保温4.5h；
(2)调节炉内磁场强度至12T，真空度调至0.004Pa，将炉内的温度以90℃/h的速度升至1230℃，并保温11h；
(3)采用强制降温措施，以45℃/s的速度将铸件冷却至常温。
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Denomination of invention: An efficient production method for duplex stainless steel castings Granted publication date: 20221104 Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Huoshan Branch Pledgor: ANHUI YINGLIU GROUP HUOSHAN CASTING CO.,LTD. Registration number: Y2024980024675 |