阀门用CF类不锈钢铸件性能分析.pdf

文章编号 100225855 2004 0420019202 作者简介窦文哲1970 - ,男,河南南阳人,工程师,从事铸钢材料的研究、开发工作。 阀门用CF类不锈钢铸件性能分析 窦文哲,杨小典,邱惠康,谷新波 开封高压阀门有限公司,河南 开封 475002 摘要 介绍了石化行业用CF类不锈钢阀门铸件的特点,冶炼及铸造过程中的重点和难点, 对易出现的铸造缺陷做了简要分析,并提出解决问题的办法。 关键词 阀门; CF类不锈钢;气孔;酸洗,固溶处理 中图分类号 TG260 文献标识码 B Analysis of the CF kind stainless steel valve casting using in petrifaction industry DOU Wen2zhe , YANG Xiao2dian , QIU Hui2Kang , GU Xin2bo Kaifeng high pressure valve Ltd.Kaifeng 475002 , China Abstract This paper introduced the structuresof the CF kind stainless steel valve casting using in pet2 rifaction industry , the emphases and difficulty of smelt and foundry process , brief analyzed the foundry bug of amiable arisen , and indicated the way to avoiding. Key words valve ; CF kind stainless steel ; blowhole ; acidic pickling; solution heat treatment 1 概述 石油化工行业使用大量的工业腐蚀液,如硝 酸、硫酸、醋酸和造纸液等,这些腐蚀液在生产、 储存和运输过程中,对所用的阀门和管道等的耐腐 蚀性有苛刻的要求。CF类铸造不锈钢是满足这一 要求的最佳材料。在近年的生产经营中,阀门行业 接受了大量的CF类不锈钢阀门订货,对CF类不 锈钢阀门材质作了比较深入的了解,对CF类不锈 钢阀门铸件的生产积累了一定的经验,形成了比较 成熟及稳定的工艺。 2 特点 211 定义 按美国合金铸造研究所的定义, CF类铸造不 锈钢中C表示用于腐蚀溶液工况, F表示Cr19Ni9 这种合金元素含量搭配,在字母后面的数字表示最 高含碳量。如果含有Mo和Nb等合金元素,则用 M、C等注明。如CF8M就是一种耐腐蚀用的合 金,其名义含19 Cr ,名义含9 Ni ,最大含 0108 C ,含有2 ～3 Mo。石油化工行业常用 的CF类铸造不锈钢牌号有CF3、CF3M、CF8、 CF8M、CF8C、CF10、CF10M和CF10C ,等等。 212 铁素体 CF类铸造不锈钢金相组织为奥氏体2铁素体双 相组织,通常含有5 ～40 的铁素体。材料中的 铁素体可以提高强度,改善可焊性以及对某些特殊 介质有最大的耐腐蚀性。据资料介绍,在19Cr2 9Ni铸钢中引入铁素体,在425℃ 以下,提高了屈 服强度和抗拉强度,而塑性或冲击韧性降低不多。 为说明CF类铸造不锈钢中铁素体含量的控制,引 入“铬当量”和“镍当量”的概念,即把化学成分 中铁素体稳定元素换算成铬当量, Cre Cr 115 Si Mo Cb - 4199。把奥氏体稳定元素 换算成镍当量, Nie Ni 30C 26 N - 0102 2177。随铬当量/镍当量比值增加,铁素 体含量增加。 213 固溶处理 CF类铸造不锈钢对固溶处理的要求非常严格, 处理温度为1 060～1 100℃,保温足够时间,使碳 化物全部溶解,然后淬火快冷,以免碳化物析出, 这样才能保证产品的抗晶间腐蚀能力。 912004年第4期 阀 门 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 3 冶炼工艺 CF类铸造不锈钢熔点高,流动性差,合金含 量高,对气体敏感,对冶炼工艺有很高要求,冶炼 过程操作难度很大。这里以普通电弧炼钢炉全新 料为例简要谈一些实际生产中的做法。 311 材料 材料要选用合理,主要指铬铁。从质量角度来 讲,微6、微3、金属铬都能用,且微3、金属铬 更利于冶炼操作。但从成本角度考虑,微6最便 宜,选用微6最合理。入炉合金和废钢准确计量。 因为在普通电弧炉条件下,没有电磁搅拌等辅助措 施,还原期取样存在误差,化学成分特别是Cr的 控制很大程度上依赖计算结果,所以各种入炉材料 一定要准确计量,彻底烘烤,还原期各种入炉料要 烤透,不能存留结晶水。 312 操作 氧化期脱碳量应在0125 ～0130 范围内。 尽量少加矿石,防止降温。吹氧氧化温度保证 1 600℃,氧气压力 1MPa ;保证氧化末期钢水中 含碳量 ≤0106 ,钢水温度t≥1 660℃。还原期操 作一定要做到快速和准确。预脱氧插铝112kg/ t。 铬铁分批加入,并加强搅拌,防止堆积于炉门口附 近。还原前期扩散脱氧用硅钙粉进行,分2～3批 加入,批量2～3kg/ t ,用木炭粉保持还原气氛。 渣白后充分搅拌取样分析。接着用铝粉扩散脱氧, 分2～3批加入,批量1～2kg/ t ,木炭粉保持还原 气氛。根据取样分析结果调整合金成分。然后取收 缩样看收缩,用热电偶测温1 640～1 660℃。一切 合乎要求后方可出钢。 4 造型和制芯 根据CF类不锈钢的铸造性能特点,造型和制 芯时要选用优质的造型材料,保证砂型和芯子有足 够的耐火度,表面刷锆英粉涂料。冒口尽量采用明 冒口,浇注系统采用开放式的,保证钢水快速和平 稳地充满型腔。造型制芯时一定要考虑到排气问 题,上下箱平面、芯头处和芯子分盒面扎上出气 孔。砂型和芯子要采取措施烘干,尽量减少浇注时 砂型和芯子的发气量。 5 缺陷分析 ① 气孔 CF类铸造不锈钢含碳量低,冶炼过 程中过氧化现象严重,脱氧操作比较困难。熔点 高,浇注温度高,在出钢及浇注过程中二次氧化严 重容易产生气孔。解决办法是在冶炼过程中加强除 气、加强脱氧,造型过程中采取排气措施,多设出 气孔,型和芯彻底烘干。快速浇注,钢水充满浇注 系统,减少吸气等。 ② 粘砂 CF类铸造不锈钢熔点高,浇注温度 高,容易引起粘砂,特别是铸件厚和大处,形状复 杂处要采取措施,如刷2～3遍锆砂涂料或用锆砂 作为型和芯的面砂等。 6 酸洗 为了提高CF类不锈钢铸件的表面质量,铸件 一般要经过酸洗处理。常用的酸洗液配比为硝酸 ∶ 盐酸∶ 氢氟酸 2∶2∶1。酸洗过程中特别强调及时 清干水分,防止铸件表面发黄。 7 结语 CF不锈钢耐腐蚀性好,是石化行业用阀门常 选用的材料之一。该材料为奥氏体2铁素体双相组 织。在浇铸过程中应严格按照工艺要操作,才能获 得优质的铸件。 参考文献 〔1〕 史占奎.美国铸钢手册 〔M〕.开封河南大学出版社, 1989. 〔2〕 马廷温.电炉炼钢学 〔M〕.北京冶金工业出版社, 1990. 〔3〕 王建安.金属学与热处理 〔M〕.北京机械工业出版社, 1980. 收稿日期 20041011 20 诚 聘 苏州高中压阀门厂是原机械工业部重点企业,国家二级企业,有40年专业生产阀门的历史, 36 400 m2的新厂区已于年初正式投入运行。为适应本厂目前任务充裕及发展需要,诚聘有丰富阀门设计 和工艺经验的工程师4～5名。我厂真诚邀请您的加盟有意者请将个人简历传真至本厂。 苏州高中压阀门厂 联系人陆伟民 电话 0512 - 65262415 传真 0512 - 65262035 02 阀 门 2004年第4期 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.