【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属冶炼，具体涉及一种铸造5a双相不锈钢及其大型铸件的制备方法。
技术介绍
1、目前，快堆是世界上第四代先进核能系统首选堆型，优点是能够直接利用被废弃的铀同位素，比如，600mw快堆循环水泵系统采用海水作为热量传递介质以冷却三回路轻水，这些水泵系统，包括泵体、阀门、叶轮等零部件具有尺寸大(可达数十米)、形状复杂、零件截面尺寸差异大等特点，难以通过机加工方式生产，一般是采用铸造方式实现整体成型。另外，由于海水具有较强的腐蚀性，水泵系统还面临着流体腐蚀、冲刷腐蚀和空泡腐蚀等影响，因此要求泵体相关零部件材料具有高强度、高致密性，不得有铸造缺陷，还要有较强耐氯化物腐蚀性能和耐流体冲刷腐蚀性能。
2、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，具有的优异力学性能和耐腐蚀性能使超级双相不锈钢成为了应用在还是苛刻工况的理想选择。其中，astm a890 5a作为第三代双相不锈钢的代表，其成分范围是：c≤0.030％，si≤1.0％，mn≤1.5％，p≤0.040％，s≤0.040％，cr：24.0～26.0％，ni：6.0～8.0％，mo：4.0～5.0％，n：0.10-0.30％，具有优异的综合力学性能和性价比。
3、但是，随着合金含量的提高，5a超级双相不锈钢铸造成型难度明显提高。生产制造过程中，在600～950℃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均易导致大型铸件开裂；此外，铸件结构复杂，铸造热节较多，局部部位壁厚相差较大，壁厚不
4、5a材质双相不锈钢铸造成型的现有制备工艺普遍是：通过中频感应电炉+aod/vod双联熔炼工艺熔炼出符合标准成分的钢液，接着将钢液温度调整至1550～1580℃进行浇注沙型模，待钢液凝固及沙型模冷却至900～1000℃左右，进行热开箱落砂作业和切除浇筑系统，然后快速吊装铸件进行水冷或者冷水喷淋至室温，最后在通过1120～1150℃固溶处理接着水冷调整铸件双相组织。然而，对于大型铸件热开箱落砂具有很高危险性，工作强度大、生产效率低，即使这样，其大型铸件报废率仍高达50％以上。
5、目前主流的解决办法集中在砂型浇注和冷却系统的优化设计，比如cn110242781a，采用优化砂芯和合适的冷铁隔断，尽量避免由于零件不同部位冷速差异巨大导致宏观内应力。也有考虑从基础合金成分上添加少量纯稀土ce(cn110242781a)或混合稀土元素la、ce合金(cn112410675a)来尽量获得更优的力学性能，但是所有这些改进铸造工艺仍需热开箱操作，且未从根本解决铸件组织冷却过程中析出大量σ相造成脆性开裂。而且，以前的技术没有考虑添加合金元素之间相互耦合作用以及比例配合。
6、综上所述，为更好地提高5a双相不锈钢的大型铸件安全生产、降低生产成本，提高大型铸件的成品率，迫切需要开发一种适用铸造成型的5a双相不锈钢及免热开箱、防止铸造开裂的制备方法。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种铸造5a双相不锈钢及其大型铸件的制备方法，不仅能够减少5a双相不锈钢大型铸件的铸造缺陷，降低报废率，而且能够提高大型铸件的出品率和成品率，提高生产效率，降低生产成本和安全风险。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案如下：
3、在本专利技术的第一方面，本专利技术提出一种铸造5a双相不锈钢，包括以下成分：按重量百分数计算，c≤0.03％，si≤1％，mn≤1.5％，p≤0.04％，s≤0.02％，cr24.0～24.5％，ni6.0～7.0％，mo4.0～4.5％，n0.20～0.30％，w0.20～0.30％，nb0.20～0.30％，re0.02～0.035％，余量为fe，其中，pren值：％cr+3.3％mo+16％n≥40。
4、优选的，w和nb的质量比是1:1。
5、优选的，re是la+ce混合稀土，其中，la和ce的重量比是1:(4～5)。
6、在本专利技术的第二方面，本专利技术提出一种铸造5a双相不锈钢的大型铸件的制备方法，包括：
7、s1、按铸造5a双相不锈钢中各元素的质量百分比准备原料，将除稀土硅铁合金外的其余原料采样通过中频感应电路熔炼，得到钢液，通过光谱仪对钢液的合金成分进行检测，并根据检测结果进行调整，直至合金成分达到设计的成分要求；
8、s2、通过aod双联精炼工艺对钢液进行净化处理；
9、s3、在出钢液前或在浇包内，将稀土元素加入钢液，将钢液浇筑到砂型模具中；
10、s4、将钢液空冷至室温，开箱落砂，切除浇注系统，取出铸件；
11、s5、将铸件转移至热处理炉中进行固溶处理；
12、s6、待热处理接触后炉冷制1045～1080℃，出炉水冷。
13、优选的，在步骤s1中，熔炼温度为1650～1680℃。
14、优选的，在步骤s1中，w和nb元素以w-nb中间合金形成加入。
15、优选的，在步骤s3中，以稀土硅铁合金的形式压入钢液中，稀土硅铁合金中稀土的质量百分比为25～30％。
16、优选的，在步骤s3中，浇注温度为1530～1580℃。
17、优选的，在步骤s5中，固溶处理包括：将铸件装入炉温1000℃的热处理炉中，保温30min，以80～150℃/h升温至1130～1160℃，保温3～3.5h。
18、优选的，在步骤s6中，水冷方式为循环水冷却，其中，循环水温度≤80℃。
19、有益效果：
20、本专利技术通过成分设计，使得5a双相不锈钢从液相缓慢冷却到室温时可以完全避免金属间σ相析出，且铸件组织细小，显著减小了大型铸件的组织和宏观应力，改善了大型铸件的开裂倾向，铸件成品率可以提高到95％以上；
21、本专利技术由于铸造过程可以无需热开箱落砂、高温切割浇筑系统，生产过程的安全风险大大降低，工人劳动强度降低。伴随着工艺出品率的提高以及热装炉工艺的实施，铸造生产效率大幅提升，成本大幅降低。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种铸造5A双相不锈钢，其特征在于，包括以下成分：按重量百分数计算，C≤0.03％，Si≤1％，Mn≤1.5％，P≤0.04％，S≤0.02％，Cr24.0～24.5％，Ni 6.0～7.0％，Mo4.0～4.5％，N0.20～0.30％，W 0.20～0.30％，Nb 0.20～0.30％，Re 0.02～0.035％，余量为Fe，其中，PREN值：％Cr+3.3％Mo+16％N≥40。
2.根据权利要求1所述的铸造5A双相不锈钢，其特征在于，W和Nb的质量比是1:1。
3.根据权利要求1所述的铸造5A双相不锈钢，其特征在于，Re是La+Ce混合稀土，其中，La和Ce的重量比是1:(4～5)。
4.一种铸造5A双相不锈钢的大型铸件的制备方法，其特征在于，使用如权利要求1-3任一项所述的铸造5A双相不锈钢制备大型铸件，包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，熔炼温度为1650～1680℃。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，W和Nb元素以W-Nb中间合金形成加入。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，稀土元素以稀土硅铁合金的形式压入钢液中，其中，稀土硅铁合金中稀土的质量百分比为25～30％。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，浇注温度为1530～1580℃。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤S5中，固溶处理包括：将铸件装入炉温1000℃的热处理炉中，保温30min，以80～150℃/h升温至1130～1160℃，保温3～3.5h。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤S6中，水冷方式为循环水冷却，其中，循环水温度≤80℃。
...【技术特征摘要】
1.一种铸造5a双相不锈钢，其特征在于，包括以下成分：按重量百分数计算，c≤0.03％，si≤1％，mn≤1.5％，p≤0.04％，s≤0.02％，cr24.0～24.5％，ni 6.0～7.0％，mo4.0～4.5％，n0.20～0.30％，w 0.20～0.30％，nb 0.20～0.30％，re 0.02～0.035％，余量为fe，其中，pren值：％cr+3.3％mo+16％n≥40。
2.根据权利要求1所述的铸造5a双相不锈钢，其特征在于，w和nb的质量比是1:1。
3.根据权利要求1所述的铸造5a双相不锈钢，其特征在于，re是la+ce混合稀土，其中，la和ce的重量比是1:(4～5)。
4.一种铸造5a双相不锈钢的大型铸件的制备方法，其特征在于，使用如权利要求1-3任一项所述的铸造5a双相不锈钢制备大型铸件，包括：
5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：张志文，孙志标，林再生，项黄飞，陈杰，范方贵，袁斌，
申请(专利权)人：泰钢合金中山有限公司，
类型：发明
国别省市：
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