阀门用CF类不锈钢铸件性能分析

1、2004年第4期阀门19文章编号:100225855(2004)0420019202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:BAnalysisoftheCFkindstainlesssteelvalvecastingusinginpetrifactionindustryDOUWen2zhe,YANGXiao2dian,Q

2、IUHui2Kang,GUXin2bo(KaifenghighpressurevalveLtd.Kaifeng475002,China)Abstract:ThispaperintroducedthestructuresoftheCFkindstainlesssteelvalvecastingusinginpet2rifactionindustry,theemphasesanddifficultyofsmeltandfoundryprocess,briefanalyzedthefoundrybugofamiablearisen,andindicatedthewaytoavoiding.Keywo

3、rds:valve;CFkindstainlesssteel;blowhole;acidicpickling;solutionheattreatment1概述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

4、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、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19Cr29Ni铸钢中引入铁素体,在425以下,提高了屈服

5、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10601100,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。作者简介:窦文哲(1970-),男,河南南阳人,工程师,从事铸钢材料

6、的研究、开发工作。© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.阀门2004年第4期203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缺陷分析材料要选用合理,

7、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

8、注,钢水充满浇注系统,减少吸气等。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23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=221。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1600,氧气压力>

9、;1MPa;保证氧化末期钢水中含碳量0106%,钢水温度t1660。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23批加入,批量23kg/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23批加入,批量12kg/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16401660。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:2004101120)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,36400m2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45名