专利名称：奥氏体球墨铸铁扩散器及其生产方法
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°C 士50°C，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
ο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=L 5 3. 0% ；Mn=O. 5 1. 5% ；Cr=L 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 来的拟％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
31540°C 降至 14000C ο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°C，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°C，然后将铁水孕育两次； 第一次孕育剂按占铁水总质量的1. 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°C固溶处理，本发明采用奥氏体化正火900°C热处理。
可大量节约能量损耗，降低生产成本。
具体实施例方式一、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。木模造型平板2块，定位销定位，专用砂箱造型。造型用水玻璃砂，主要是砂型强 度好，操作方便。CO2硬化后，干拉强度> 2. ^g/mm2，再用热风机吹干后，干拉强度> 4. 5kg/ mm2。浇注前，型腔表面用石英涂料刷2次。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。浇注前，将泥芯置于型腔内。二、冶炼
目标化学成分 C 彡 3. 00% ；Si=L 5 3. 0% ；Mn=O. 5 1. 5% ；Cr=L 0 2. 5% ；Ni=18. 0 22. 0% ；余量为Fe。先将废钢切成小块，用滚筒清理干净。将电解镍、铬铁用炉火烤红至600°C，一同放 入碱性中频炉的坩埚内，按不氧化法冶炼操作工艺进行冶炼。铁水出炉温度> 1480°C。铁 水孕育2次。球化剂用稀土镁合金，用盖板冲入法操作。球化剂按占铁水总质量的1.8%加 入。第一次孕育剂按占铁水总质量的1. 加入，第二次孕育剂按占铁水总质量的 0. 6%加入。三、浇注
采用漏包浇注，浇注速度控制在18kg/s。待冷却后，取出铸件。四、热处理将铸件用电炉进行高温完全奥氏体化正火900°C进行热处理。
五、本发明产品与ZG4Cr25Ni20Si2产品的对照表 表一化学成分对照表
权利要求
1.奥氏体球墨铸铁扩散器，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=L 5 3. 0% ；Mn=O. 5 1. 5% ；Cr=L 0 2. 5% ；Ni=18. 0 22. 0% ；余量为 Fe。
2.如权利要求1所述奥氏体球墨铸铁扩散器的生产方法，其特征在于采用平面分型、 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；所述原料中各成分占总质量的百分比含量分别为C ^ 3. 00% ； Si=L 5 3. 0% ；Mn=O. 5 1. 5% ；Cr=L 0 2. 5% ；Ni=18. 0 22. 0% ；余量为 Fe。
3.根据权利要求2所述奥氏体球墨铸铁扩散器的生产方法，其特征在于在型腔上连接 底注式半封闭式浇注系统，所述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。
4.根据权利要求2所述奥氏体球墨铸铁扩散器的生产方法，其特征在于浇注速度为 18kg/s。
5.根据权利要求2所述奥氏体球墨铸铁扩散器的生产方法，其特征在于在型腔上端面 设置保温冒口。
6.根据权利要求2所述奥氏体球墨铸铁扩散器的生产方法，其特征在于所述型腔为水 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。
7.根据权利要求2所述奥氏体球墨铸铁扩散器的生产方法，其特征在于所述泥芯为空 心泥芯，配箱后用干砂修好。
8.根据权利要求2所述奥氏体球墨铸铁扩散器的生产方法，其特征在于在中频碱性感 应炉冶炼原料时，将电解镍、铬铁用炉火烤红至600°C，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°C，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。
全文摘要
奥氏体球墨铸铁扩散器及其生产方法，涉及金属铸件的生产工艺，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。原料中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。本发明生产的奥氏体球墨铸铁扩散器尺寸精确，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。
文档编号B22C9/08GK102121080SQ20111000898
公开日2011年7月13日 申请日期2011年1月17日 优先权日2010年8月20日
发明者徐宏亮 申请人:徐宏亮