铸造00cr22ni5mo3n超低碳不锈钢阀体的研制.docx

铸造00cr22ni5mo3n超低碳不锈钢阀体的研制 00c-4235m3n低碳不锈钢水体，用于运输强酸性侵蚀气体的开口部件。根据输送物流特性,要求铸造阀体具有良好的综合力学性能;优良的耐腐蚀性能;在高温流体压力下,长期正常工作的性能。为了达到用户要求,在充分论证基础上,进行了阀体的试制。 1 铸造阀体材质00Cr22Ni5Mo3N成分w(%)为:≤0.03 C,≤2.00 Mn,0.03 P,0.02 S,≤1.0 Si,4.5～4.6 Ni,21.0～23 Cr,2.5～3.5 Mo,0.015～0.20 N。 1.1 影响体系力的影响 C在钢中主要以碳化物形态存在。部分固溶于奥氏体和铁素体中,可提高基体强度。当C超过一定范围,碳化物在晶界析出,严重影响基体的抗腐蚀性能。同时C与Cr也极易化合,形成铬碳化物,使基体中有效Cr含量降低。因此在超低碳不锈钢中应严格控制C含量,使C≤0.03%。 1.2 cr2o3和电化学保护 Cr是耐腐蚀,耐高温的主要元素。Cr在钢中,由于腐蚀介质的氧化作用,会使Cr产生钝化现象,形成组织致密的Cr2O3保护膜,保护合金不再被继续氧化,从而提高阀体的抗蚀性能。Cr还能有效地提高电极电位,降低电化学腐蚀的危害。钢中随着Cr含量的提高,抗蚀性能、抗高温性能也提高。根据工况条件,把Cr控制于21%～23%为宜。 1.3 抗蚀能力好 Mn和Ni都具有扩大奥氏体区和稳定奥氏体作用,Mn与N共用可部分代替价格昂贵的Ni。同时Ni具有良好的抗氧化性能,对提高阀体的抗蚀能力起到良好的作用。按成分要求,Mn≤2.00%,4.5%～6.5% Ni,0.015%～0.20% N为控制范围。 1.4 细化晶粒 Mo是铁素体形成元素,在高温下,其抗蠕变能力较大,而且能细化晶粒,提高阀体的高温强度非常有利。因此在阀体铸造中,除主要元素外,添加2.5%～3.3%的Mo以提高阀体抗高温性能。 2 浇注设计 铸造阀体经加工完毕,根据《工业用阀门的压力试验》标准,进行耐压试验。达到用户试压要求,必须保证阀体铸件无气孔、裂纹、夹杂、组织疏松等铸造缺陷。为保证铸件的气密性,采取了以下几项措施。 (1) 采用冒口进行补缩。除主法兰处安设顶冒口外,在两个侧法兰处,还设计了冒口,造成较强的顺序凝固,保证阀体补缩良好。 (2) 局部采用激冷能力较强的铬铁矿砂造型,制芯。特别是阀座位置,采取局部激冷措施,加强该处的冷却,消除分散热节的疏松。 (3) 对于不便安设冒口或冒口补缩有限部位,采用安置冷铁,以扩大冒口补缩范围。使阀体造成顺序凝固,以保证铸件组织致密。 (4) 造型时多扎排气孔,型芯采用烘干合箱浇注,在阀体下部设计一个出气补缩冒口。 通过采取以上措施,浇注的铸件经检查,完全达到用户质量要求。铸件无裂纹,无气孔,没有疏松和其它铸造缺陷,达到了耐压试验要求。 3 原料的配制及冷却 阀体生产的成败关键是熔炼,它直接影响到阀门的综合性能和寿命。 根据我厂现有熔炼条件,熔炼合金的难点是超低碳的获得。熔炼设备为4台0.5 t中频感应电炉。由于中频感应电炉熔化不能采用氧化法炼钢降碳。超低碳的获得,只能在炉料上加以选用配制,所用炉料见表2。 采用超低C配料原则,经过配料计算,炉料总C量低于0.02%,为超低碳材质的获得提供了保证。 熔炼工艺: (1) 将纯铁、铬、镍加入炉中熔化,注意防止搭料。 (2) 大部分料熔化后,造渣覆盖,以防金属液的过度氧化。 (3) 待全部料熔清后,取样分析,去除旧渣,造新渣。 (4) 采用硅钙预脱氧,进一步调整成分,加入电解锰脱氧后,加入氮化铬。 (5) 浇注圆杯试样,收缩良好,待温度合格,进行插铝,终脱氧,出钢浇注。 超低碳不锈钢的熔炼,除了加强熔炼各工艺环节的控制外,应该严防外带增碳的影响。通过控制,达到C≤0.03%的要求。 经过严格配料,采用新打结的碱性炉衬,特制浇包,浇注时注意引火排气及冒口的点浇。在现有条件下,铸造出了化学成分合格、质量完好的阀体铸件。 4 碳双相不锈钢控制阀的研制 采用超低碳配料,中频电炉熔炼,严格熔炼操作,防止外带碳影响;型芯采用局部激冷,加强冒口的补缩,试制出了00Cr22Ni5Mo3N超低碳双相不锈钢阀体。经化学成分分析,金相检查和耐压试验,以及综合力学性能的测试,完全满足需方所提出的各项技术指标要求,为批量生产作好了技术准备。