奧氏體鑄造閥體的研制

門是流量輸送和管道輸送的重要裝置。特別是對于強腐蝕、易燃、易爆、有毒等流體介質的輸送、儲存、運輸，閥門的作用更為重要。閥門對流體壓力控制，定量以及管路關斷、檢修，能夠提供安全保障。閥體是組成閥門的重要零件。閥體鑄造質量如何，將直接影響到整個閥門的使用性能及其壽命。制造一個符合使用技術要求的閥門，首先就要制造一個符合質量要求的閥體。郫縣嘉興特種鑄鋼廠受解放軍某部委托，鑄造00Cr22Ni5Mo3N超低碳不銹鋼閥體，就是用來輸送具有強酸性腐蝕氣體的閥門零件。根據(jù)輸送物流特性，要求鑄造閥體必須具有良好的綜合機械性能；具有優(yōu)良的耐腐蝕性能；具有在高溫流體壓力下，長期正常工作的性能。為了達到用戶要求，在充分論證基礎上，進行了閥體的試制。1嚴格控制c含量鑄造閥體材質成分見表1。對鑄造閥體材質要求分析，應屬于耐腐蝕超低碳雙相不銹鋼。材質成分控制難點，在于超低碳的獲得。(1)CC在鋼中主要以碳化物形態(tài)存在。部分固溶于奧氏體和鐵素體中，可提高基體強度。當C超過一定范圍，碳化物在晶界析出，嚴重影響基體的抗腐蝕性能。同時C與Cr也極易化合，形成鉻碳化物，使基體中有效Cr含量降低。因此在超低碳不銹鋼中應嚴格控制C含量。用戶要求C≤0.03正是基于此。(2)CrCr是耐腐蝕，耐高溫的主要基本元素。在鋼中由于腐蝕介質的氧化作用，會使Cr產(chǎn)生純化現(xiàn)象，形成組織致密的Cr2O3保護膜，保護其它合金不再被繼續(xù)氧化，從而提高了閥體的抗蝕性能。Cr還能有效地提高電極電位，降低了電化學腐蝕的危害。鋼中隨著Cr含量的提高，抗蝕性能、抗高溫性能也提高。根據(jù)工況條件，把Cr控制于（21～23）%的范圍為宜。(3)Mn、NiMn和Ni都具有擴大奧氏體區(qū)和穩(wěn)定奧氏體作用，與N共用可部分代替價格昂貴的Ni。同時Ni具有良好的抗氧化性能，對提高閥體的抗蝕能力起到良好的作用。按成分要求，Mn≤2.00%，Ni(4.5～6.5）%，N(0.08～0.20)%為控制范圍。(4)MoMo是鐵素體形成元素。在高溫下，其抗蠕變能力較大，而且能細化晶粒，對提高閥體的高溫強度非常有利。因此在閥體鑄造中，除主要元素外，添加（2.5～3.3）%的Mo以提高閥體抗高溫性能。以上合金元素的合理搭配，保證00CrNi5Mo3N超低碳雙相不銹鋼閥體的耐腐蝕，抗高溫，長壽命的使用性能。2產(chǎn)品了規(guī)范的冒口補縮設計鑄造閥體經(jīng)加工完畢，應根據(jù)《工業(yè)用閥門的壓力試驗》標準，進行耐壓試驗。要能達到用戶試壓要求，必須首先保證閥體鑄件無氣孔、裂紋、夾雜、組織疏松等鑄造缺陷。為保證鑄件的氣密性，采取了以下幾項措施。(1）采用足夠的冒口進行補縮。除主法蘭處安設頂冒口外，在兩個側法蘭處，還設計了冒口，造成較強的順序凝固，保證閥體補縮良好。(2）局部采用激冷能力較強的鉻鐵礦砂造型，制芯。特別是閥座位置，熱不易散失，易產(chǎn)生縮松。采取局部激冷措施，加強該處的冷卻，消除分散熱節(jié)的疏松。(3）配合冒口采用冷鐵。對于不便安設冒口或冒口補縮有限部位，采用安置冷鐵，以擴大冒口補縮范圍。使閥體造成順序凝固，以保證鑄件組織致密。(4）加強排氣。除造型時多扎排氣孔，型芯采用烘干合箱澆注外，在閥體下部還設計了一個出氣補縮冒口。通過采取以上措施，澆注的鑄件經(jīng)檢查，完全達到用戶質量要求。鑄件無裂紋，氣孔，沒有疏松和其它鑄造缺陷，達到了耐壓試驗要求。3嚴格控制應力爐料，嚴格配方閥體試生產(chǎn)的成敗關鍵之一是材質的熔煉，它直接影響到閥門的綜合性能和壽命。根據(jù)我廠現(xiàn)有熔練設備條件，熔煉合金的難點是超低碳的獲得。熔煉設備為4臺0.5T電頻感應電爐。由于中頻感應電爐熔化特性及我廠生產(chǎn)條件所限，不能采用氧化法煉鋼降碳。超低碳的獲得，只能在爐料上加以選用配制，所用爐料見表2。采用超低C配料原則，經(jīng)過配料計算，爐料總C量低于0.02%，為超低碳材質的獲得提供了保證。此外，還特別加強了熔煉，脫氧，除氣各熔煉工藝的控制，嚴防外帶碳的影響。經(jīng)過嚴格配料，采用新打結的堿性爐襯，特制澆包，澆注時注意引火排氣及冒口的點澆。在現(xiàn)有條件下，鑄造出了化學成分合格、質量完好的閥體鑄件。4雙相組織的熱處理鑄件經(jīng)外觀檢查，去除澆冒口后尚需進行固溶熱處理，獲得奧氏體為主的雙相組織，進一步提高了閥門的耐腐蝕性能和綜合機械性能。熱處理工藝見圖1。5碳雙相不銹鋼控制閥采用超低碳配料，中頻電爐熔煉，嚴格熔煉操作，防止外帶碳影響；型芯采用局部激冷，加強