[发明专利]奥氏体球墨铸铁扩散器及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属铸件的生产工艺，特别是扩散器的生产技术领域。

背景技术

扩散器是钢厂罩式炉的关键部件，工作温度为900℃±50℃，炉内有氧化还原性气氛。扩散器要求耐高温、腐蚀，并且具有良好的耐高温强度。扩散器4件一组，每件毛重320kg。现有的扩散器材质是ZG4Cr25Ni20Si2，这种奥氏体耐热钢虽然其高温性能优良，但是抗腐蚀性能差，产品使用期短，铸造性能差，铸件易产生多种缺陷而报废，受力部位超声波探伤一般在3级以下，很难达到产品设计要求。

发明内容

本发明目的在于设计一种抗腐蚀性能好、高温性能优良的奥氏体球墨铸铁扩散器。

本发明成分中包括Fe、C、Si、Mn、Cr和Ni，其特征在于所述各成分占总质量的百分比含量分别为：C≤3.00%；Si=1.5～3.0%；Mn=0.5～1.5%；Cr=1.0～2.5%；Ni=18.0～22.0%；余量为Fe。

由于本发明在组分上作了大胆改进，特别是由于原产品中Cr含量高达20%以上，致使钢液易形成Cr₂O₃等复杂的化合物，使钢水变稠，流动性能降低，铸件很容易产生皱皮、冷隔、夹渣等铸造缺陷。由于Cr含量高，收缩大，导热性能差，热应力大，铸件易产生裂纹。浇注温度高，铸件易产生粘砂，变形等缺陷。铸件等壁厚，用冒口集中补缩困难。铸件收得率低。铸件易产生缩松、缩孔等缺陷，受力部位探伤不符合图纸要求。

另外，本发明由于含碳量高于原材质的近10倍，因而其流动性能好，铁液充型能力强。球状石墨的二次石墨化膨胀结合合理的浇冒口系统，铸件可以得到致密的组织。浇注温度低，缩率小，铸件表面光洁，冷隔、粘砂、变形、缺肉等铸造缺陷少。因而铸件合格率达98%以上。扩散器受力部位探伤达2级以上，完全符合用户要求。

总之，本发明改善了组织力学性能，润滑性能好，热膨胀大，无磁性。具有良好的耐高温强度，变形量小，热裂倾向小，耐腐蚀性能优，特别是铸造性能比原材质好。生产的扩散器尺寸精确，内部无缩松、缩孔等缺陷，受力部位超声波探伤2级以上，而且铸件成品从原来的92%提升到98%以上，铸件弯曲变形量由原来的5～6mm降低至1～2mm，使用寿命是原材质的1.8倍以上。

本发明另一目的是提供以上奥氏体球墨铸铁扩散器的生产方法。

生产步骤是：采用平面分型、上下箱制作，以漏包向型腔内浇注由中频碱性感应炉冶炼的原料，去除浇冒口后，取出铸件，再对铸件进行热处理。

为了使夹杂物能够上浮，更好地挡渣，保证铁水纯净度，本发明采用底注式半封闭式浇注系统，所述半封闭式浇注系统直浇道、横浇道和内浇道的横截面面积比为1：2:0.65（铸造上的浇注系统只要交待面积比例就能基本说明情况了）。浇注温度从原加工产品的1540℃降至1400℃。

所述浇注速度为18kg/s。

为了更好地提高冒口补缩效果，本发明还在型腔上端面设置保温冒口。采用本发明工艺，铸件的缩率可从2.5%降至1.8%。

所述型腔为水玻璃砂制成，在浇注原料前，型腔表面采用石英涂料涂刷2次。优点是：砂型强度好，操作方便，成型铸件表面光洁度高。

为了便于泥芯收缩，泥芯中间做空，配箱后用干砂修好，以利于泥芯的溃散和出气。

在中频碱性感应炉冶炼原料时，将电解镍、铬铁用炉火烤红至600℃，一同放入中频碱性感应炉的坩埚内，以不氧化法冶炼至铁水出炉温度≥1480℃，然后将铁水孕育两次；第一次孕育剂按占铁水总质量的1.2%加入，第二次孕育剂按占铁水总质量的0.6%加入；球化剂采用稀土镁合金，球化剂按占铁水总质量的1.8%加入。加入的球化剂比例比常规多0.2%，主要考虑出铁温度比一般球铁高，这样球化更加激烈。

以往采用的热处理是1050℃固溶处理，本发明采用奥氏体化正火900℃热处理。可大量节约能量损耗，降低生产成本。

具体实施方式

一、模具准备

采用平面分型，上下箱制作，平做平浇的工艺方法。为了更好地挡渣，设计了底注式半封闭式浇注系统，半封闭式浇注系统由直浇道、横浇道和内浇道组成，内浇道设置在型腔底部，一端连接型腔，一端连接横浇道，直浇道设置在横浇道中央，直浇道的上端设置浇口盆。用模板法，设计保温冒口2只，放在管子上方。在铸件热节处放内冷铁2组、外冷铁2块。