一种高Cr高Ni抗氧化耐热钢模壳的制备方法，其特点是：(1)确定合金成分：在奥氏体不锈钢基础上加入Si、Cr、Ni、Nb，使用温度超过1000℃，显微组织为奥氏体，含有少量的铁素体组织，具有优良抗氧化性能；(2)模壳制备：采用无余量精密铸造一次成型技术，确定其型壳制备工艺；(3)合金高纯度冶炼：炉内加料后升温使炉料熔化，待钢水化清，扒渣、取样化验，根据化验结果补加合金料，升温在1650℃时开始浇注出产品。本发明专利技术通过调整合金化学成分，在提高其高温强度的同时明显改善高温抗氧化性能，并采用高质量型壳制备工艺技术制备型壳，还采用高纯度冶炼技术，严格控制微量杂质元素S、P，提高铸件制造的合格率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种耐热钢部件的制备方法，特别是涉及一种高Cr高M抗氧化耐热 钢模壳的制备方法，属于国际专利分类表中的C22C38/00(2006.01)I
技术介绍
国内有关耐热钢的研究起步较晚，但发展迅速，在过去50年里，共开发了热强钢 26个牌号、阀门钢14个牌号和抗氧化钢27个牌号。但国内耐热钢普通存在的不足为使用寿 命短，主要由于合金在约400 850°C保温或缓慢冷却时，在晶界上析出CrMC6，使其周围基 体形成贫Cr区，极易发生严重的晶间腐蚀，并随钢中含C量的增加，晶界腐蚀的倾向越大。 最为严重的是该耐热钢焊接及热影响区(550 800°C)晶界腐蚀尤为严重，甚至导致晶粒 剥落，钢件脆断，从而缩短合金的使用寿命。同时由于Cr-Ni系材料本身缺陷，国内厂家均 没有从根本上彻底解决了合金使用过程中开裂、变形等问题。其次，国内一些厂家在耐高温 精密铸件生产过程中，由于铸造工艺(如渣系成份调整和控制、浇注温度、浇注速度、模壳 的制造、浇注时模壳的预热温度、冒口的位置及数量设置等)、冶炼工艺等方面的限制，很难 从冶炼工艺上保证合金微观组织结构，导致其高温性能和抗变形能力得不到明显改善。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术存在的上述技术问题，通过无余量精密铸造和高 纯度冶炼技术，提供一种耐热钢部件一高Cr高M抗氧化耐热钢模壳的制备方法。本发 明通过适当调整合金的化学成分，在提高其高温强度的同时，明显改善高温抗氧化性能；并 采用高质量型壳制备工艺技术制备型壳，以提高型壳高温强度；还采用高纯度冶炼技术，严 格控制微量杂质元素S、P，有效预防在铸件的制备过程中的二次污染，提高铸件制造的合格 率，增加生产效率，降低制造成本，在生产高质量铸件的前提下，提高产品的市场竞争力。本专利技术给出的技术方案是这种高Cr高M抗氧化耐热钢模壳的制备方法，其特点 是有以下步骤组成(1)确定合金成分确定的合金成分是在奥氏体不锈钢基础上加入Si、Cr、Ni、Nb而形成的，使用温度 超过 1000°C，显微组织为奥氏体，含有少量的铁素体组织，同时具有优良的抗氧化性能，其 组成及添加范围(质量％)是C 0. 2 0. 4，Si 0 1. 5，Mn 1. 5 2. 0，Ni 11. 0 14. 0，Cr 24. 0 28. 0，Nb 0. 8 1. 2，P < 0. 04，S < 0. 04，余量为!^e及不可避免的杂质；(2)模壳制备高质量的型壳是无余量精密铸造一次成型技术的关键技术和关键工艺，为了保证 合金的重量、表面光洁度、尺寸等方面的要求，确定其型壳制备工艺的技术指标如下第一道工序首道浆，浆料粘度标准流杯30 60秒，撒砂种类及粒度锆砂80 3100目，干燥温度22 ^°C，干燥时的相对湿度彡70%，干燥时间彡4 ；第二道工序次道浆，浆料粘度标准流杯10 20秒，撒砂种类及粒度 30 60目，干燥温度22 ^°C，干燥时的相对湿度彡70%，干燥时间彡6 ；第三道工序次道浆，浆料粘度标准流杯15 25秒，撒砂种类及粒度 16 30目，干燥温度22 ^°C，干燥时的相对湿度彡65%，干燥时间彡8 ；第四道工序次道浆，浆料粘度标准流杯15 25秒，撒砂种类及粒度 16 30目，干燥温度22 ^°C，干燥时的相对湿度彡65%，干燥时间彡11 ；第五道工序次道浆，浆料粘度标准流杯15 25秒，撒砂种类及粒度 16 30目，干燥温度22 ^°C，干燥时的相对湿度彡65%，干燥时间彡12 ；第六道工序次道浆，浆料粘度标准流杯20 30秒，撒砂种类及粒度 16 30目，干燥温度22 ^°C，干燥时的相对湿度彡65%，干燥时间彡14 ；其中关键涂料的配比如下表面层涂料的配比比例为硅溶胶锆英粉=1 3. 8 4)；润温剂、消泡剂的加入量为硅溶胶体积的0. 1 0. 3 % ；加固层涂料的配比为硅溶胶煤矸石粉=1 (1. 6 1. 8) (wt% )；末层加固层涂料配比为硅溶胶煤矸石粉=1 (1. 6 1. 8) (wt% )，(3)合金高纯度冶炼在加料后送电10分钟左右时，用电功率达到80KW，继续升温到20分钟时功率达到 120KW以上，炉料开始溶化，升温到30分钟后，功率达到150KW时钢水化清，开始扒渣、取样 化验，根据化验结果补加合金料，升温到48分钟后，开始测温，温度在1650°C时开始浇注。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是具有优良的高温性能、抗高温氧化性能、 抗冷、热疲劳性能，且结构简洁、重量轻，几何尺寸稳定并准确、承载量大而不变形，反复使 用寿命长等特点。具体实施例方式实施例(1)化学成分设计化学成分设计上，大幅度调整Cr、Ni、Nb和稀土元素含量，改善合金的高温性能和 抗氧化性能，从根本上解决国内其他厂家合金寿命短、易变形的不足。在合金成分设计过程中，重点研究了 Cr、Ni和Nb对合金组织结构的影响，热力学 计算结果表明，适当增加合金中Cr、Nb等强碳化物形成元素含量，能显著增加高温-Cr的 高温稳定性，进而提高合金的抗氧化性能和热强性。该合金的成分特点是在奥氏体不锈钢基础上加入Si、Cr、Ni、Nb而形成的，使用温 度超过 1000°C，显微组织为奥氏体，含有少量的铁素体组织，同时具有优良的抗氧化性能。该耐热钢长期工作时，会发生合金元素的重新分配现象，即碳化物形成元素Cr、Mo 向碳化物内扩散、富集，而造成固溶体合金元素贫化，导致热强性下降。生产中经常采用加 入强碳物形成元素Nb等从而阻止合金元素扩散聚集的再分队提高钢的热强性。故该钢种 使用温度可达1050°C，并具有面心立方晶格结构，原子排列比较紧密。固溶原子的扩散速度 缓慢。高温强度较高，具有良好的塑性、韧性、可焊性和冷成型等优点。该钢种通常采用复煤矸石砂 煤矸石砂 煤矸石砂 煤矸石砂 煤矸石砂杂合金化，加入大量的Ni，Cr等合金元素，通过固溶强化，时效沉淀强化和晶界强化，使其 获得足够的高温强度和其它综合性能。在热力学计算和实验基础上优化设计出满足各类使用要求的最佳成分，结果见表 1，最佳成分见分析测试报告。表1合金设计化学成分和最佳化学成分(wt % )权利要求1. ，其特点是有以下步骤组成(1)确定合金成分确定的合金成分是在奥氏体不锈钢基础上加入Si、Cr、Ni、Nb而形成的，使用温度超过 100(TC，显微组织为奥氏体，含有少量的铁素体组织，同时具有优良的抗氧化性能，其组成 及添加范围(质量％)是C 0. 2 0. 4，Si 0 1. 5，Mn 1. 5 2. 0，Ni 11. 0 14. 0， Cr 24. 0 28. 0，Nb 0. 8 1. 2，P < 0. 04，S < 0. 04， 余量为Fe及不可避免的杂质；(2)模壳制备高质量的型壳是无余量精密铸造一次成型技术的关键技术和关键工艺，为了保证合金 的重量、表面光洁度、尺寸等方面的要求，确定其型壳制备工艺的技术指标如下第一道工序首道浆，浆料粘度标准流杯30 60秒，撒砂种类及粒度锆砂80 100 目，干燥温度22 ^°C，干燥时的相对湿度彡70%，干燥时间彡4 ；第二道工序次道浆，浆料粘度标准流杯10 20秒，撒砂种类及粒度 60本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高Ｃｒ高Ｎｉ抗氧化耐热钢模壳的制备方法，其特点是有以下步骤组成：（１）确定合金成分：确定的合金成分是在奥氏体不锈钢基础上加入Ｓｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｂ而形成的，使用温度超过～１０００℃，显微组织为奥氏体，含有少量的铁素体组织，同时具有优良的抗氧化性能，其组成及添加范围（质量％）是：Ｃ ０．２～０．４，Ｓｉ ０～１．５，Ｍｎ １．５～２．０，Ｎｉ １１．０～１４．０，Ｃｒ ２４．０～２８．０，Ｎｂ ０．８～１．２，Ｐ＜０．０４，Ｓ＜０．０４，余量为Ｆｅ及不可避免的杂质；（２）模壳制备：高质量的型壳是无余量精密铸造一次成型技术的关键技术和关键工艺，为了保证合金的重量、表面光洁度、尺寸等方面的要求，确定其型壳制备工艺的技术指标如下：第一道工序：首道浆，浆料粘度标准流杯３０～６０秒，撒砂种类及粒度：锆砂８０～１００目，干燥温度２２～２６℃，干燥时的相对湿度≤７０％，干燥时间≥４；第二道工序：次道浆，浆料粘度标准流杯１０～２０秒，撒砂种类及粒度：煤矸石砂３０～６０目，干燥温度２２～２６℃，干燥时的相对湿度≤７０％，干燥时间≥６；第三道工序：次道浆，浆料粘度标准流杯１５～２５秒，撒砂种类及粒度：煤矸石砂１６～３０目，干燥温度２２～２８℃，干燥时的相对湿度≤６５％，干燥时间≥８；第四道工序：次道浆，浆料粘度标准流杯１５～２５秒，撒砂种类及粒度：煤矸石砂１６～３０目，干燥温度２２～２８℃，干燥时的相对湿度≤６５％，干燥时间≥１１；第五道工序：次道浆，浆料粘度标准流杯１５～２５秒，撒砂种类及粒度：煤矸石砂１６～３０目，干燥温度２２～２８℃，干燥时的相对湿度≤６５％，干燥时间≥１２；第六道工序：次道浆，浆料粘度标准流杯２０～３０秒，撒砂种类及粒度：煤矸石砂１６～３０目，干燥温度２２～２８℃，干燥时的相对湿度≤６５％，干燥时间≥１４；其中关键涂料的配比如下：表面层涂料的配比比例为硅溶胶∶锆英粉＝１∶３．８～４）；润温剂、消泡剂的加入量为硅溶胶体积的０．１～０．３％；加固层涂料的配比为硅溶胶∶煤矸石粉＝１∶（１．６～１．８）（ｗｔ％）；末层加固层涂料配比为硅溶胶∶煤矸石粉＝１∶（１．６～１．８）（ｗｔ％）；（３）合金高纯度冶炼：在加料后送电１０分钟左右时，用电功率达到８０ＫＷ，继续升温到２０分钟时功率达到１２０ＫＷ以上，炉料开始溶化，升温到３０分钟后，功率达到１５０ＫＷ时钢水化清，开始扒渣、取样化验，根据化验结果补加合金料，升温到４８分钟后，开始测温，温度在１６５０℃时开始浇注出合格的高Ｃｒ高Ｎｉ抗氧化耐热钢模壳产品。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：石振勇，石振杰，石国义，
申请(专利权)人：沈阳鑫火铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：89
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。