[發(fā)明專利]奧氏體球墨鑄鐵擴散器及其生產(chǎn)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010535300.1
• 申請日: 2010-11-09
• 公開（公告）號: CN101962732A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發(fā)明（設計）人: 徐宏亮
• 申請（專利權(quán)）人: 徐宏亮
• 主分類號: C22C37/08
• 分類號: C22C37/08;C22C37/04;C22C33/08;F27B11/00
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬鑄件的生產(chǎn)工藝，特別是擴散器的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

擴散器是鋼廠罩式爐的關(guān)鍵部件，工作溫度為900℃±50℃，爐內(nèi)有氧化還原性氣氛。擴散器要求耐高溫、腐蝕，并且具有良好的耐高溫強度。擴散器4件一組，每件毛重320kg。現(xiàn)有的擴散器材質(zhì)是ZG4Cr25Ni20Si2，這種奧氏體耐熱鋼雖然其高溫性能優(yōu)良，但是抗腐蝕性能差，產(chǎn)品使用期短，鑄造性能差，鑄件易產(chǎn)生多種缺陷而報廢，受力部位超聲波探傷一般在3級以下，很難達到產(chǎn)品設計要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于設計一種抗腐蝕性能好、高溫性能優(yōu)良的奧氏體球墨鑄鐵擴散器。

本發(fā)明成分中包括Fe、C、Si、Mn、Cr和Ni，其特征在于所述各成分占總質(zhì)量的百分比含量分別為：C≤3.00%；Si=1.5～3.0%；Mn=0.5～1.5%；Cr=1.0～2.5%；Ni=18.0～22.0%；余量為Fe。

由于本發(fā)明在組分上作了大膽改進，特別是由于原產(chǎn)品中Cr含量高達20%以上，致使鋼液易形成Cr₂O₃等復雜的化合物，使鋼水變稠，流動性能降低，鑄件很容易產(chǎn)生皺皮、冷隔、夾渣等鑄造缺陷。由于Cr含量高，收縮大，導熱性能差，熱應力大，鑄件易產(chǎn)生裂紋。澆注溫度高，鑄件易產(chǎn)生粘砂，變形等缺陷。鑄件等壁厚，用冒口集中補縮困難。鑄件收得率低。鑄件易產(chǎn)生縮松、縮孔等缺陷，受力部位探傷不符合圖紙要求。

另外，本發(fā)明由于含碳量高于原材質(zhì)的近10倍，因而其流動性能好，鐵液充型能力強。球狀石墨的二次石墨化膨脹結(jié)合合理的澆冒口系統(tǒng)，鑄件可以得到致密的組織。澆注溫度低，縮率小，鑄件表面光潔，冷隔、粘砂、變形、缺肉等鑄造缺陷少。因而鑄件合格率達98%以上。擴散器受力部位探傷達2級以上，完全符合用戶要求。

總之，本發(fā)明改善了組織力學性能，潤滑性能好，熱膨脹大，無磁性。具有良好的耐高溫強度，變形量小，熱裂傾向小，耐腐蝕性能優(yōu)，特別是鑄造性能比原材質(zhì)好。生產(chǎn)的擴散器尺寸精確，內(nèi)部無縮松、縮孔等缺陷，受力部位超聲波探傷2級以上，而且鑄件成品從原來的92%提升到98%以上，鑄件彎曲變形量由原來的5～6mm降低至1～2mm，使用壽命是原材質(zhì)的1.8倍以上。

本發(fā)明另一目的是提供以上奧氏體球墨鑄鐵擴散器的生產(chǎn)方法。

生產(chǎn)步驟是：采用平面分型、上下箱制作，以漏包向型腔內(nèi)澆注由中頻堿性感應爐冶煉的原料，去除澆冒口后，取出鑄件，再對鑄件進行熱處理。

為了使夾雜物能夠上浮，更好地擋渣，保證鐵水純凈度，本發(fā)明采用底注式半封閉式澆注系統(tǒng)，所述半封閉式澆注系統(tǒng)直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道的橫截面面積比為1：2:0.65（鑄造上的澆注系統(tǒng)只要交待面積比例就能基本說明情況了）。澆注溫度從原加工產(chǎn)品的1540℃降至1400℃。

所述澆注速度為18kg/s。

為了更好地提高冒口補縮效果，本發(fā)明還在型腔上端面設置保溫冒口。采用本發(fā)明工藝，鑄件的縮率可從2.5%降至1.8%。

所述型腔為水玻璃砂制成，在澆注原料前，型腔表面采用石英涂料涂刷2次。優(yōu)點是：砂型強度好，操作方便，成型鑄件表面光潔度高。

為了便于泥芯收縮，泥芯中間做空，配箱后用干砂修好，以利于泥芯的潰散和出氣。

在中頻堿性感應爐冶煉原料時，將電解鎳、鉻鐵用爐火烤紅至600℃，一同放入中頻堿性感應爐的坩堝內(nèi)，以不氧化法冶煉至鐵水出爐溫度≥1480℃，然后將鐵水孕育兩次；第一次孕育劑按占鐵水總質(zhì)量的1.2%加入，第二次孕育劑按占鐵水總質(zhì)量的0.6%加入；球化劑采用稀土鎂合金，球化劑按占鐵水總質(zhì)量的1.8%加入。加入的球化劑比例比常規(guī)多0.2%，主要考慮出鐵溫度比一般球鐵高，這樣球化更加激烈。

以往采用的熱處理是1050℃固溶處理，本發(fā)明采用奧氏體化正火900℃熱處理。可大量節(jié)約能量損耗，降低生產(chǎn)成本。

具體實施方式

一、模具準備

采用平面分型，上下箱制作，平做平澆的工藝方法。為了更好地擋渣，設計了底注式半封閉式澆注系統(tǒng)，半封閉式澆注系統(tǒng)由直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道組成，內(nèi)澆道設置在型腔底部，一端連接型腔，一端連接橫澆道，直澆道設置在橫澆道中央，直澆道的上端設置澆口盆。用模板法，設計保溫冒口2只，放在管子上方。在鑄件熱節(jié)處放內(nèi)冷鐵2組、外冷鐵2塊。