CN113798446B - 一种循环水泵用超级双相不锈钢阀体铸件免水爆制备方法 - Google Patents
一种循环水泵用超级双相不锈钢阀体铸件免水爆制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本专利介绍了一种循环水泵用超级双相不锈钢阀体铸件免水爆制备方法,步骤1:型砂铸型预制;步骤2:熔炼、浇注;步骤3:开箱、第一次热处理;步骤4:清理型砂;步骤5:第二次热处理。本发明可保证生产过程安全可靠,浇注系统工艺设计可实现钢水充型平稳充分,实现按顺序凝固,冒口补缩效果好,组织致密,有效避免了缩松、气孔等铸造缺陷,提高铸件成品率;第一次热处理可控制脆性相尽可能少的析出,可避免铸件生产过程中脆性相析出导致开裂报废现象;第二次热处理采用分段加热方式,提高铸件成品率,同时又可以有效避免造型材料水爆溅射风险,实现组织中铁素体α相含量满足标准,同时了实现安全生产,具有重要的生产指导意义。
Description
技术领域
本发明属于超级双相不锈钢铸造技术领域,涉及一种循环水泵用超级双相不锈钢阀体铸件免水爆制备方法。
背景技术
双相不锈钢兼具了铁素体和奥氏体的优点,具有较高的强度、优良的韧性、焊接性能、抗晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀性能,广泛应用于纸浆和造纸工业、化学工业、食品和饮料工业、运输业、海洋油气工业等领域;超级双相不锈钢作为第三代双相不锈钢,其特点是超低碳、高铬、高镍、高钼和高氮,生产制造中在600~850℃阶段易产生以σ相为代表的脆性第二相及400~500℃阶段铁素体发生脆性分解,为防止在这两区间停留,通常采用在850~1100℃范围进行高温热打箱方案加以避免,但该方法无法清除附着在复杂异形曲面结构表面造型材料如酚醛树脂砂、冷铁等,铸件固溶保温结束入水过程中,冷却介质水在接触高温铸件瞬间气化,加之表面附着材料与铸件冷却收缩不一致,入水瞬间会发生水爆,强烈溅射,高速迸射造型材料会危害热处理现场操作人员和设备,存在较大安全风险。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种循环水泵用超级双相不锈钢阀体铸件免水爆制备方法,提高铸件成品率,实现了安全生产。
本发明所采用的技术方案是:
一种循环水泵用超级双相不锈钢阀体铸件免水爆制备方法,具体步骤为:
步骤1:型砂铸型预制:砂型芯砂选用酚醛树脂砂,拼接组成整体砂芯;浇注系统在阀体内圈中心布置1个垂直浇道,围绕垂直浇道下端在内圈圆面上均匀布置若干个水平内浇道,阀体上法兰、下法兰部位沿整圈均匀放置冒口,阀体两侧轴孔法兰处分别放置冒口,对冒口切浇;
步骤2:熔炼、浇注:金属合金原料在合金炉中初炼、依次转LF精炼、VOD吹炼、VCD脱气、再破空加入渣料及脱氧剂、VD化渣、返LF精炼微调成分,检测并控制配方重量比原料:C≤0.03%;Si:0.3-0.9%;Mn:0.5-1.3%;S≤0.01%;P≤0.03%;Cr:24.3-25.7%;Ni:6.2-7.6%;Mo:4.2-4.8%;N:0.14-0.28%,其余为Fe,PREN=%Cr+3.3*%Mo+16*%N≥40;然后在氩气罩保护下浇注,浇注温度控制在1510~1580℃;
步骤3:开箱、第一次热处理:采用测温枪进行测温,阀体铸件在砂箱内冷却至850℃~900℃,打开型箱后将铸件转入提前预热至950℃的热处理炉中,以80-100℃每小时速率升至1100℃保温,保温结束后进行吹风喷雾冷却至室温,在600~850℃和400~500℃两个区间设置若干风机并将风机调至最高功率以便快速通过脆性裂纹产生阶段;
步骤4:清理型砂:阀体铸件冷却至室温后,先用人工打磨清除阀体铸件表面大部分附着的酚醛树脂砂、冷铁等造型材料,然后整体进行抛丸,确保清理干净;
步骤5:第二次热处理:阀体铸件在300℃装炉,保温1~2小时后,以60-80℃每小时速率升至600℃保温,保温结束后,以80-150℃每小时速率升至1120℃保温,保温结束后炉冷至1060~1100℃后,迅速出炉入水淬火,冷却1小时以上,保证本体出水温度≤60℃。
由于采用如上所述的技术方案,本发明具有如下优越性:
1、本发明可保证生产过程安全可靠,浇注系统工艺设计可实现钢水充型平稳充分,实现按顺序凝固,冒口补缩效果好,组织致密,有效避免了缩松、气孔等铸造缺陷,提高铸件成品率。
2、第一次热处理可控制脆性相尽可能少的析出,可避免铸件生产过程中脆性相析出导致开裂报废现象;空冷至室温可完全清理铸件表面附着大量的造型材料,避免了第二次热处理发生强烈溅射的危险。
3、第二次热处理采用分段加热方式,在300℃保温起到铸件充分预热作用,以便迅速通过400~500℃;在600℃短时间保温使铸件受热均匀,防止热应力过大造成开裂,以便迅速通过600~850℃脆性第二相析出区间,最终可得到铸件具有优异力学性能和耐腐蚀性能,提高铸件成品率,同时又可以有效避免造型材料水爆溅射风险,实现组织中铁素体α相含量满足标准,同时了实现安全生产,具有重要的生产指导意义。
附图说明
图1是本发明的阀体型砂铸型预制工艺剖视示意图。
图2是本发明的阀体型砂铸型预制工艺俯视示意图。
图3是本发明的实施例的金相组织照片;比例为100:1。
图中:1-浇注系统,2-垂直浇道,3-水平内浇道,4-明冒口,5-暗冒口,6-冷铁,7-阀体铸件。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步解释说明,不能以此限定本发明的保护范围,公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
实施例1
以阀体铸件5几何尺寸为2620×2265×760mm,壁厚20~150mm为例,结合图1-2所示的一种循环水泵用超级双相不锈钢阀体铸件免水爆制备方法,具体步骤为:
步骤1:型砂铸型预制:砂型芯砂选用酚醛树脂砂,在原砂中加入重量百分比为1.1~2.5%的酚醛树脂,酚醛树脂中加入重量百分比为18~32%的固化剂,拼接组成阀体型芯;局部热节多的部位放置冷铁6和铬铁矿砂;采用内圈浇注系统1,阀体内圈中心布置1个φ100的垂直浇道2,围绕垂直浇道2下端在内圈圆面上均匀布置6个φ80的水平内浇道3;阀体上法兰部位沿圆周均匀放置16个的明冒口4,下法兰部位沿圆周均匀12个暗冒口5;阀体两侧轴孔法兰处分别放置暗冒口5,对冒口切浇,局部热节大的部位增加冷铁6。
步骤2:熔炼、浇注:金属合金炉料在合金炉中初炼,转LF精炼脱硫脱氧,然后VOD吹氧脱碳、VCD脱气处理去除氧、氮和氢,然后破空加入渣料及脱氧剂进行造渣脱氧、接下来进行VD化渣,然后返LF精炼微调成分、底吹氮气合金化精准调控;炉前成分测定为C:0.02%;Si:0.7%;Mn:0.8%;S:0.005%;P:0.022%;Cr:25.3%;Ni:6.8%;Mo:4.0%;N:0.15%,其余为Fe,PREN值为41;最后在氩气罩保护下浇注,浇注温度控制在1545℃。
步骤3:开箱、第一次热处理:采用测温枪进行测温,阀体铸件7在砂箱内冷却至850℃~900℃,打开型箱后将阀体铸件7转入提前预热至950℃的热处理炉中,以80-100℃每小时速率升至1100℃保温,保温6小时结束后进行吹风喷雾冷却至室温,在600~850℃和400~500℃两个区间采用6台风机均匀分布在阀体铸件7周围,并以最大功率喷雾冷却以快速通过脆性裂纹产生阶段,直至冷却至室温。
步骤4:清理型砂:阀体铸件7冷却至室温后,先用人工打磨清除阀体铸件7表面大部分附着的酚醛树脂砂、冷铁6等造型材料,然后整体进行抛丸,确保清理干净。
步骤5:第二次热处理:阀体铸件7在300℃装炉,保温2小时后,以60℃每小时速率升至600℃保温,保温2小时结束后,以100℃每小时速率升至1120℃保温,保温6小时结束后炉冷至1065℃后,迅速出炉入水淬火,冷却65分钟,本体测温为41℃。
经过以上步骤制得阀体铸件外观质量好且组织致密,二次热处理入水未出现造型材料溅射情况,完全避免了常规热打箱制备方法带来的造型材料飞溅对生产现场设备和操作人员人身安全;铸件成分及力学性能分析表如下:
铸件成分及力学性能满足ASME SA-995M标准要求;如图3所示,金相组织按照ASTME562中用系统人工点计数法测定铁素体α相比例为49.86%,PREN值为40-41,耐氯化物腐蚀性能优异。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例,当前认为是适宜的,但是,应了解的是,本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。
Claims (1)
1.一种循环水泵用超级双相不锈钢阀体铸件免水爆制备方法,其特征在于:包括以下具体步骤:
型砂铸型预制:砂型芯砂选用酚醛树脂砂,拼接组成整体砂芯;浇注系统在阀体内圈中心布置1个垂直浇道,围绕垂直浇道下端在内圈圆面上均匀布置若干个水平内浇道,阀体上法兰、下法兰部位沿整圈均匀放置冒口,阀体两侧轴孔法兰处分别放置冒口,对冒口切浇;
步骤2:熔炼、浇注:金属合金原料在合金炉中初炼、依次转LF精炼、VOD吹炼、VCD脱气、再破空加入渣料及脱氧剂、VD化渣、返LF精炼微调成分,检测并控制配方重量比原料:C≤0.03%;Si:0.3-0.9%;Mn:0.5-1.3%;S≤0.01%;P≤0.03%;Cr:24.3-25.7%;Ni:6.2-7.6%;Mo:4.2-4.8%;N:0.14-0.28%,其余为Fe, PREN=%Cr+3.3*%Mo+16*%N≥40;然后在氩气罩保护下浇注,浇注温度控制在1510~1580℃;
步骤3:开箱、第一次热处理:采用测温枪进行测温,阀体铸件在砂箱内冷却至850℃~900℃,打开型箱后将铸件转入提前预热至950℃的热处理炉中,以80-100℃每小时速率升至1100℃保温,保温结束后进行吹风喷雾冷却至室温,在600~850℃和400~500℃两个区间设置若干风机并将风机调至最高功率以便快速通过脆性裂纹产生阶段;
步骤4:清理型砂:阀体铸件冷却至室温后,先用人工打磨清除阀体铸件表面大部分附着的酚醛树脂砂、冷铁,然后整体进行抛丸,确保清理干净;
步骤5:第二次热处理:阀体铸件在300℃装炉,保温1~2小时后,以60-80℃每小时速率升至600℃保温,保温结束后,以80-150℃每小时速率升至1120℃保温,保温结束后炉冷至1060~1100℃后,迅速出炉入水淬火,冷却1小时以上,保证阀体铸件出水温度≤60℃。
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