一种合金钢、特种钢、高温合金管的制造方法 本发明涉及一种合金钢、特种钢、高温合金管的制造方法。
申请号为92112681.6号专利“一种特种钢、高温合金钢无缝管的离心铸造方法”提供了一种制造无缝管的方法,其缺点是该方法的局限性大,条件较为苛刻,以致造成能源的浪费或生产效率的低下。
本发明目的在于申请人经近几年之钻研、试验,克服了现有技术方法之局限性的缺点而提供一种生产条件容易满足,节约能源,或者生产效率高的合金钢、特种钢、高温合金管的制造方法。
本发明目的是这样实现的,在现有的离心铸造无缝管的方法基础上,进行了深入的研究和反复地试验,设计出了如下的生产步骤。
首先,对清理后的型筒上窑烘烤至100℃以上,小于300℃,或者大于500℃至800℃以下,清除水份和油污,再降温到室温以上小于100℃或大于200℃,而小于700℃。
然后,在型筒内壁喷涂或直接倒入涂料,型筒内有喷头,沿型筒轴线往复运动,通过高压气体将涂料喷成雾状,粘接于型筒内壁,喷涂时或直接倒入时,为保证涂料均匀,型筒要做匀速转动,转速为300转/分以上小于500转/分,或大于1000转/分,小于1600转/分,涂料为耐火材料和粘接剂混合而成,耐火材料可选用锆英粉、刚玉粉、莫来石粉等;粘接剂可选用硅溶胶、糊精、聚乙烯醇等。耐火材料与粘接剂的重量比100∶1-30,混合后加水稀释,其混合后涂料与水的重量比为:
涂料 1
水 0.01-5
为使钢水在进入铸型后具有良好地流动性和较快的充型速度,涂料厚度要在0.1-30mm范围内,型筒挂好涂料后,上窑烘干,窑内要保持温度大于50℃小于300℃或大于500℃小于700℃。烘干后取出等待浇注。
第三步,在型筒内浇铸合金钢、特种钢、高温合金管时,浇咀伸入到喷挂好涂料的型筒内,浇注时型筒的温度保持在室温以上小于200℃范围,或者大于400℃小于600℃之间。其型筒的均匀转速为300转/分以上500转/分以下,或者大于1400转/分小于1600转/分之间。在这个转速,可保证铸管产品有良好的致密度,并能减少合金元素偏析,消除疏松缩孔和表面冷隔,细化晶粒组织,在合理转速前提下,选择钢水的浇铸速度为10千克/秒以上,但小于50千克/秒,或者大于200千克/秒,而小于500千克/秒。钢水温度高时,流动速度快,充型能力强,能减少冷隔和远端缺肉现象;但浇注温度较高,容易增大合金元素偏析,缩孔疏松,晶粒粗大倾向,因此将浇注温度确定在液相线温度之上,钢水浇注入型筒内,将型筒迅速加快到予定转速,同时用光学温度计观察型筒内钢水温度变化情况,浇注完毕,待温度下降到固相线以下时,逐步降低型筒转速后停车,钢管温度降至小于500℃时脱模,或者在大于800℃时小于1150时脱模。
采用本发明方法可生产外径在219-4000mm、长1000-10000mm、壁厚6-250mm的合金钢、特种钢、高温合金管。成品达到国家标准要求。
实施例1
下面仅以生产Φ426×5000×12型ZGICr18Ni9Ti离心铸造不锈钢管为例,说明本发明方法及实验结果。
选用1250KVA碱性电弧炉,碱性返回吹氧法炼钢工艺。炉前化验控制C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Ti、Mo等元素。使成品达到国家标准GB222、GB223之成分。
采用卧式磨擦滚动传动离心机,电机为整流子变速电机,最高转速为1600转/分,离心铸造型筒采用滚筒式金属铸型,两端内有嵌入式档板,雨淋式冷却系统以调节冷却速度。
首先对清理后的型筒上窑加温至230℃,清除水份和油污,降温到90℃,然后在型筒内喷涂料,涂料的成分及其重量比为。
刚玉粉 100 硅溶胶 8
把刚玉粉与硅溶胶按比例混合后加水稀释,其重量比为:
刚玉粉和硅溶胶的混合物 1
水 0.2
喷挂涂料时型筒转速为1420转/分,涂层厚度为2mm,把挂好涂料的型筒上窑烘干,烘干后窑内温度保持在250℃。
第三步,浇注钢水,钢水温度选择在1560℃,浇注时型筒温度为180℃,浇注速度为230千克/秒,型筒转速为1420转/分,浇注完毕,待温度降至1100℃,型筒逐步降低转速后停车,钢管温度降至400℃时脱模。最后,清理钢管表面涂料,进行热处理,再外车内膛,达到设计尺寸和表面光洁度要求。
对产品进行抽样检查结果如下
1、拉力实验(按BG639、GB228进行) 字号 炉号 屈服点ξ0.2抗拉强度(MPa) 延伸率% 001 92023 232 539 40 002 92024 240 560 42 003 92025 236 520 43 004 92026 242 540 44
2、外观质量尺寸检查 良好
3、水压试验(逐根按国际241) 良好
4、压扁试验(抽样按BG246) 良好
5、T法晶间腐蚀试验 良好
实施例2:
下面仅以生产Φ407×3852×34型ZG14Cr20Ni32Nb高温合金离心铸造制氢转化炉用出口集合管为例,说明本发明方法及实验结果。
选用功率为1250KVA碱性电弧炉,采用返回吹氧法冶炼工艺,控制并分析C、Mn、Si、S、P、Cr、Ni、Nb等元素,并加入少量微量元素,按GB223-89要求试验。
采用卧式离心机生产离心铸管,设备操作同实例1,转速选择为1420转/分,其余工艺参数为:
涂料的成分及其重量比为:
锆英粉 100 硅溶胶 10
将锆英粉硅溶胶混合后用水稀释,其重量比为:
锆英粉等与硅溶胶的混合物 1
水 0.3
喷挂涂料时型筒的转速为1420转/分,涂料厚度2.5mm,将挂好涂料的型筒入窑烘干,烘干窑的温度保持在260℃。第三步浇注钢水,钢水浇注温度选定为1580℃,型筒温度200℃,注速为240千克/秒,型筒转速1410转/分,浇注完毕,按程序停车温度降至400℃时,脱模,冷却后机加精加工成品。
二、抽样检测结果
1、力学性能 集合管力学性能 表1 炉(管)号 常温力学性能 高温力学性能BG 3652-83 σb σ0.2 σ5(%) σb σ0.2 δ5(%) 93-223 425 199 14.5 196 36 93-235 381 183 12.8 185 32 93-236 366 169 17.4 169 28
注:常温供参考。
σ单位为兆牛/米2,下表同。
2、无损探伤 结合超声与射线检查10%GB5077-85II,逐件
渗漏检查BG9443-88。
3、水压试验240Kgf/cm2
4、低倍组织酸浸试验GB226-91
实施例3
下面仅以生产Φ603×14×4000型,ZG35CrMo离心铸造合金铸管为例,说明本发明方法及试验结果。
选用1250KVA碱性电弧炉,采用氧化或半氧化法炼钢,控制并分析C、Mn、Si、S、P、Cr、Mo等元素,达到GB3077-87之要求。
采用卧式磨擦滚动传动离心机,离心铸造型筒选用滚动式金属铸型,用雨淋式冷却系统,以调整冷却速度。
将型筒上窑烘烤到240℃,去除水分及油污,然后降温至210℃向型筒内腔喷涂料,涂料的成份及比重为:
莫来石 100 硅溶胶 8.5
把莫来石与硅溶胶按比例混合后加水稀释,其重量比为
莫来石和硅溶胶混合物 1
水 0.4
喷挂涂料时型筒转速为495转/分,涂料厚度2.3mm,把挂好涂料的型筒上窑烘干,烘干温度为270℃。
浇注钢水,钢水温度1565℃,浇注速度为280千克/秒,型筒转速为495转/分,浇注完毕,待温度下降到固相线以下时,逐步降低型筒转速后停车,钢管温度降到300℃脱模,然后精整,达到产品要求。
力学性能
35CrMo离心铸管力学性能 表1炉号 σP σ0.2 δ95-001 450 382 1095-003 430 375 1195-010 460 376 10.5水压试验 6-12Kg/cm2不渗漏。