一种采用局部冷却解决零件缩松问题的不锈钢浇注工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种不锈钢浇注工艺，具体的说是一种采用局部冷却解决零件缩松问题的不锈钢浇注工艺，属于不锈钢浇注技术领域。其包括浇注托盘准备、炉料准备、模壳预热、工件浇注和铸件冷却几个步骤。本发明专利技术运用钢丸激冷、结合吹气辅助的方法，创造简便、适宜的外部激冷条件，在浇注冷却过程中加快局部冷却速度，使零件形成顺序凝固，解决零件缩松问题，同时提高了产品的出品率，降低了生产成本，提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种采用局部冷却解决零件缩松问题的不锈钢浇注工艺
本专利技术涉及一种不锈钢浇注工艺，具体的说是一种采用局部冷却解决零件缩松问题的不锈钢浇注工艺，属于不锈钢浇注

技术介绍
现有技术中，航空类铸件的结构越来越复杂，冶金方面的要求也越来越高，航空类铸件铸造好后，普遍需要通过NDT技术进行无损检测。而在进行航空类铸件无损检测中，航空不锈钢熔模铸件缩松是一个很容易出现的问题。针对航空不锈钢熔模铸件缩松问题，传统的解决方案是：1.通过在缩松缺陷部位或该部位附近增加内浇口及浇道，即增加补缩通道来解决。这种方案不仅降低了出品率，同时因浇口增加后不易去除，只能通过手工切割、磨浇口来完成，有些甚至只能借助机加工来完成，大大增加了生产成本，且质量不稳定，生产效率低；2.通过在缩松缺陷对应的模壳部位喷水或沾水冷却。此种方案不仅操作困难、浇注的铸件质量不稳定，还易引起安全、质量事故。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种采用局部冷却解决零件缩松问题的不锈钢浇注工艺，运用钢丸激冷、结合吹气辅助的方法，创造简便、适宜的外部激冷条件，在浇注冷却过程中加快局部冷却速度，使零件形成顺序凝固，解决零件缩松问题，同时提高了产品的出品率，降低了生产成本，提高了生产效率。按照本专利技术提供的技术方案，一种采用局部冷却解决零件缩松问题的不锈钢浇注工艺包括如下步骤：（1）、浇注托盘准备：在专用的浇注托盘中平铺钢丸，浇注托盘中钢丸平铺的厚度＞40mm，浇注托盘用于放置模壳，浇注托盘中的钢丸能够起到激冷模壳法兰，使其先凝固的效果；（2）、炉料准备：炉料采用17~4pH合金材料，将炉料放入坩埚内全部熔化，然后取0.1%的不锈钢除气造渣剂加入炉料中排渣，去掉炉料中的杂质；接着加入电解锰0.1~0.3%进行预脱氧，再接着加入0.05~0.15%的硅铁进行预脱氧，预脱氧后排2~3次渣，去掉炉料中的氧化物；加入复合型覆盖造渣剂保护升温，复合型覆盖造渣剂覆盖在炉料表面，隔绝空气与炉料的接触反应，同时吸附炉料中的夹杂物；升温到精炼温度1660~1700℃时，加入0.1~0.15%中间脱氧剂进行中间脱氧，去除炉料中的氧化物；排1~2次渣后，取样对合金化学成分进行光谱分析，待成份确认合格后将钢水温度调节至合金出炉温度1600~1620℃，以备浇注；（3）、模壳预热：将模壳置于燃气焙烧炉内在1050~1150℃条件下预热1~2h，使得浇注时钢水能够顺利到达模壳内各个部位，而不至于碰到温度较低的模壳就迅速冷却成形；（4）、工件浇注：将预热好的模壳从燃气炉中取出，置于浇注托盘内进行浇注，在放置模壳过程中需确保模壳需激冷部位完全被钢丸覆盖，同时模壳其余部位不能接触钢丸，模壳放置完成后，将准备好的炉料入茶壶包内，接着用茶壶包将钢水倒入模壳内，被钢丸覆盖的模壳需激冷部位被钢丸迅速激冷，首先凝固，避免缩松；（5）、铸件冷却：浇注完成后对激冷部位喷射常温压缩空气，使得铸件的激冷部位快速冷却，喷气冷却时间为3~5min，然后，让模壳在常温下自然冷却30~40min，使得铸件冷却成形，然后将模壳取出浇注托盘并转移至流转托盘，整个浇注过程结束。进一步的，浇注托盘中钢丸的直径为0.4mm。进一步的，炉料中各化学成分质量百分比需要满足以下范围要求：C：≤0.06%，Mn：≤0.70%，Si：0.5~1%，P：≤0.025%，Ni：3.80~4.50%，Cr：15.80~16.70%，Cu：2.90~3.40%，Nb：0.15~0.40%，Al：≤0.05%，S：≤0.025%，Sn：≤0.02%，N：≤0.04%，Ta：≤0.045%。进一步的，每包炉料钢水从出炉至浇入模壳完成的时间应控制在20s以内。进一步的，不锈钢软管喷出的压缩空气流量为5~10cc/s。进一步的，中间脱氧剂为硅钙合金。本专利技术与已有技术相比具有以下优点：本专利技术运用钢丸激冷、结合吹气辅助的方法，创造简便、适宜的外部激冷条件，在浇注冷却过程中加快局部冷却速度，使零件形成顺序凝固，解决零件缩松问题，同时提高了产品的出品率，降低了生产成本，提高了生产效率；使得组树系统简化，出品率高，组树效率高；内浇口的减少有益于减少焊缝的产生，零件夹渣缺陷比例下降；减少了浇口、浇道数量，便于清理（切割、磨浇口），清理损耗相应减少；可适用于各类结构的不锈钢铸件的局部冷却，操作简便，确保了质量的稳定。具体实施方式下面本专利技术将结合实施例作进一步描述：文中所述的各个物质成分均为质量百分比，本专利技术的工艺应用在航空部件不锈钢浇注中，主要包括如下步骤：1、浇注托盘准备：在专用的浇注托盘中平铺∅0.4的钢丸，浇注托盘中钢丸平铺的厚度为45mm，浇注托盘用于放置模壳，浇注托盘中的钢丸能够起到激冷模壳法兰，使其先凝固的效果。2、炉料准备：取100kg17~4pH合金材料作为炉料放入坩埚内全部熔化，然后用电子秤称取0.1kg的不锈钢造渣除气剂加入炉料中排渣，去掉炉料中的杂质；接着加入电解锰0.1kg进行预脱氧，再接着加入0.05kg的硅铁进行预脱氧，预脱氧后排2次渣，去掉炉料中的氧化物；加复合型覆盖造渣剂保护升温，复合型覆盖造渣剂覆盖在炉料表面，隔绝空气与炉料的接触反应，同时吸附炉料中的夹杂物；升温到精炼温度1660℃时，加0.1kg硅钙合金进行中间脱氧，去除炉料中的氧化物，排2次渣后，取样对合金化学成分进行光谱分析，待成份确认合格后将钢水温度调节至合金出炉温度1600℃，以备浇注。复合型覆盖造渣剂采购自日本石川除渣剂。所述炉料要求使用100％全新料，炉料中各化学成分质量百分比需要满足以下范围要求：C:≤0.06，Mn≤0.70，Si:0.5~1，P：≤0.025，Ni:3.80~4.50，Cr:15.80~16.70，Cu:2.90~3.40，Nb:0.15~0.40，Al:≤0.05，S≤0.025，Sn≤0.02，N:≤0.04;Ta≤0.045。3、模壳预热：将模壳置于燃气焙烧炉内在1050℃条件下预热1h，使得浇注时钢水能够顺利到达模壳内各个部位，而不至于碰到温度较低的模壳就迅速冷却成形。4.工件浇注：将预热好的模壳从燃气炉中取出，置于托盘内进行浇注，在放置模壳过程中需确保法兰完全被钢丸覆盖，同时模壳其余部位不能接触钢丸，起到激冷法兰，使其先凝固的效果。模壳放置完成后，将准备好的炉料入茶壶包内，接着用茶壶包将钢水倒入模壳内。被钢丸覆盖的模壳需激冷部位被钢丸迅速激冷，首先凝固，避免缩松。每包钢水从出炉至浇入模壳完成的时间应控制在20s以内，以免钢水氧化。5.工件冷却：浇注完成后对激冷部位喷射常温压缩空气，使得铸件的激冷部位快速冷却，喷气冷却时间为3min，然后，让模壳在常温下自然冷却30min，使得铸件冷却成形，然后将模壳取出浇注托盘并转移至流转托盘，整个浇注过程结束。不锈钢软管喷出的压缩空气流量为5~10cc/s。本专利技术的工艺应用在航空部件不锈钢浇注中，主要包括如下步骤：1、浇注托盘准备：在专用的浇注托盘中平铺∅0.4的钢丸，浇注托盘中钢丸平铺的厚度为50mm，浇注托盘用于放置模壳，浇注托盘中的钢丸能够起到激冷模壳法兰，使其先凝固的效果。2、炉料准备：取150kg17~4pH合金材料作为炉料放入坩埚内全部熔化，然后用电子秤称本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用局部冷却解决零件缩松问题的不锈钢浇注工艺，其特征是：包括如下步骤：（1）、浇注托盘准备：在专用的浇注托盘中平铺钢丸，浇注托盘中钢丸平铺的厚度＞40mm；（2）、炉料准备：炉料采用17~4pH合金材料，将炉料放入坩埚内全部熔化，然后取0.1%的不锈钢除气造渣剂加入炉料中排渣；接着加入电解锰0.1~0.3%进行预脱氧，再接着加入0.05~0.15%的硅铁进行预脱氧，预脱氧后排2~3次渣；加入复合型覆盖造渣剂保护升温，复合型覆盖造渣剂覆盖在炉料表面；升温到精炼温度1660~1700℃时，加入0.1~0.15%中间脱氧剂进行中间脱氧；排1~2次渣后，取样对合金化学成分进行光谱分析，待成份确认合格后将钢水温度调节至合金出炉温度1600~1620℃，以备浇注；（3）、模壳预热：将模壳置于燃气焙烧炉内在1050~1150℃条件下预热1~2h；（4）、工件浇注：将预热好的模壳从燃气炉中取出，置于浇注托盘内进行浇注，在放置模壳过程中需确保模壳需激冷部位完全被钢丸覆盖，同时模壳其余部位不能接触钢丸，模壳放置完成后，将准备好的炉料入茶壶包内，接着用茶壶包将钢水倒入模壳内；（5）、铸件冷却：浇注完成后对激冷部位喷射常温压缩空气，喷气冷却时间为3~5min，然后，让模壳在常温下自然冷却30~40min，然后将模壳取出浇注托盘并转移至流转托盘，整个浇注过程结束。...

【技术特征摘要】
1.一种采用局部冷却解决零件缩松问题的不锈钢浇注工艺，其特征是：包括如下步骤：（1）、浇注托盘准备：在专用的浇注托盘中平铺钢丸，浇注托盘中钢丸平铺的厚度＞40mm；（2）、炉料准备：炉料采用17~4pH合金材料，将炉料放入坩埚内全部熔化，然后取0.1%的不锈钢除气造渣剂加入炉料中排渣；接着加入电解锰0.1~0.3%进行预脱氧，再接着加入0.05~0.15%的硅铁进行预脱氧，预脱氧后排2~3次渣；加入复合型覆盖造渣剂保护升温，复合型覆盖造渣剂覆盖在炉料表面；升温到精炼温度1660~1700℃时，加入0.1~0.15%中间脱氧剂进行中间脱氧；排1~2次渣后，取样对合金化学成分进行光谱分析，待成份确认合格后将钢水温度调节至合金出炉温度1600~1620℃，以备浇注；（3）、模壳预热：将模壳置于燃气焙烧炉内在1050~1150℃条件下预热1~2h；（4）、工件浇注：将预热好的模壳从燃气炉中取出，置于浇注托盘内进行浇注，在放置模壳过程中需确保模壳需激冷部位完全被钢丸覆盖，同时模壳其余部位不能接触钢丸，模壳放置完成后，将准备好的炉料入茶壶包内，接着用茶壶包将钢水倒入模壳内；（5）、铸件冷却：浇注完成后对激冷部位喷射常温压缩空气，喷气冷却时间为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：包梦渔，安庆贺，
申请(专利权)人：鹰普航空零部件无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32