低成本阀门用铸造双相不锈钢材料制造技术

本发明专利技术针对阀门用低成本铸造双相不锈钢材料，其特征在于下列步骤：低成本铸造双相不锈钢化学成分范围为：C：0.03～0.08%，S：＜0.03%，P：＜0.025%，Cr：22～24%，Mn＜1.2%，Ni：4.0～5.0%，Al：0.9～1.1%，Fe：余量。将纯Fe、304不锈钢返回料、等放入感应熔炼炉内，开始熔炼，钢水熔化后，加入铬铁、铝块，控制炉温1480℃～1520℃，化学成分调节合格后，在还原期用中间包添加改质剂进行脱硫、磷处理，反应2～4分钟后造渣、扒渣、浇注模壳；模壳完全凝固冷却、铸件震壳后经抛丸处理，在1050℃保温1小时，采用氮气加压冷却。与现有技术相比，本发明专利技术降低原材料成本，确保合金元素匹配和相应的工艺使铁素体-奥氏体两相比例接近平衡，提高产品质量，满足腐蚀性能要求。满足腐蚀性能要求。满足腐蚀性能要求。

【技术实现步骤摘要】
低成本阀门用铸造双相不锈钢材料


[0001]本专利技术属于钢铁冶金
，涉及一种阀门用新型低成本双相不锈钢材料。

技术介绍

[0002]近年来，石油、化工深加工技术快速发展，对耐高温、耐磨、抗氢腐蚀，耐氢氟酸腐蚀等阀门的需求量进一步增加。不锈钢阀门因其优良的耐蚀性和良好的力学性能，广泛应用于化工、轻工、电力等行业，对系统的安全性和经济运行起着极为重要的作用。不锈钢阀门的使用条件很复杂，主要应用在有毒、高腐蚀、易燃、易爆、高温、高压等危险场合，其失效形式主要是在特定使用环境下，由密封损坏引起的泄露，造成能源、原材料的浪费，对人身安全和国家财产造成极大的损失。
[0003]不锈钢阀门生产制造中，用量最大的是300系列奥氏体不锈钢，浙江、江苏、上海等长三角地区的乡镇企业，不锈钢阀门主要以304、316为主，产品形式为阀体、阀盖、阀板和阀杆，应用于压力小于6.4MPa、温度小于200℃强硝酸等介质环境的流体控制设备中。300系列不锈钢阀门具有优异的耐蚀性能，在高耐蚀介质中的需求越来越广。但是，随着我国能源紧张，原材料价格的不断上涨，作为高合金化的300系列不锈钢阀门产品面临着如何节约并有效地使用资源的问题。开发节镍无镍不锈钢材料已成为不锈钢材料的发展方向。
[0004]随着冶金及材料技术的进步，节镍型双相不锈钢材料，提高了钢的力学性能和耐蚀性能，已经受到重视。并已在石油化工球阀等通用阀门上得到应用。
[0005]目前，国内双相不锈钢主要产品是管、板和复合板，锻件和铸件产量都不大。随着应用的发展，国内外对不锈钢铸件的需求越来越广泛，由于中国铸件的成本较低，欧洲一些国家，美国、日本的铸件目前仍从中国出口，加快铸造双相不锈钢材料的研制，使双相不锈钢铸造产品得以推广应用，将为我国带来大量的经济效益。
[0006]我国生产的双相不锈钢铸件主要有两个牌号，即ZG1Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N和ZG1Cr18Mn13Mo2CuN，均为节镍铬锰氮型。与发达国家相比，我国不锈钢含碳、锰量较高。国外研究的双相不锈钢铸件牌号有Zeron 、UR76N、Nirosta4507、CD4MCuN、Grade1B、CE3MN等，其中应用最为广泛的是Zeron牌号，Zeron与铸造奥氏体不锈钢CF-8M及相对应的变形合金AIS316的力学性能相比，屈服强度约为奥氏体钢的2倍。美国常用铸造不锈钢为CF-8（304）、CF-3（304L）和CF-8M（316）及CF-3M9316L），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， CF类不锈钢阀门铸件的生产，形成了比较成熟及稳定的工艺。目前，美国不锈钢阀门公司生产出了两种用双相不锈钢2205制造的用于烟气管道的48英寸阀门。这种材料具有比奥氏体不锈钢高的强度和耐腐蚀性。

技术实现思路

[0007]本专利技术是一种针对阀门用低成本铸造双相不锈钢材料，其特征在于该方法包括下列步骤：
①ꢀ
低成本铸造双相不锈钢材料化学成分范围为：
C：0.03～0.08%， S：＜0.03%，P：＜ 0.025%，Cr：22～24%，Mn＜1.2%，Ni：4.0～5.0%，Al：0.9～1.1%， Fe：余量。
[0008]②ꢀ
本专利技术可采用真空感应熔炼炉、中频感应熔炼炉、炉外精炼（VOD或AOD技术）中真空、非真空环境下的任何一种方法冶炼，配置冶炼原料包括纯Fe、304不锈钢返回料、铬铁等；
③ꢀ
本专利技术为节约成本，主要采用304不锈钢废钢料作为冶炼主要材料，原料带来的杂质元素特别是S、P的含量偏高，为保证冶金质量，还原期在中间包添加改质剂进行脱硫、磷处理。冶炼工艺如下：将冶炼原料中的纯Fe、304不锈钢废钢料等先放入感应熔炼炉内，开始感应熔炼，钢水熔化后，加入铬铁、铝块，并控制炉温1480℃～1520℃，待化学成分调节合格后，将改质剂置于中间包底部一角，为便于底侧角粉剂和钢水包发生充分反应，浇注缓慢进行。在中间包进行改质处理，由于脱磷反应是放热反应，反应放出的热量，为钢液中合金元素的均匀分布提供了热力学条件，保证钢水的流动性，提高精密铸造产品质量，反应2～4分钟后造渣、扒渣、浇注模壳。
[0009]④
待模壳完全凝固冷却、铸件震壳后经抛丸处理，在1050℃保温1小时后，采用氮气加压冷却。
[0010]与现有技术相比，本专利技术将镍控制在适度的低含量，确保合金元素的匹配和采取相应的热处理工艺使铁素体-奥氏体两相的比例各接近40%～50%，主要采用304不锈钢废钢料，降低原材料成本，利用中间包在还原期进行改质处理，降低脱硫、磷含量，反应放出的热量保证合金的均匀分布，提高钢水的流动性，避免产生铸造缺陷，采用氮气加压冷却技术，满足双相不锈钢工艺与腐蚀性能的要求。
附图说明
[0011]图1 实施例1制备出的材料固溶态组织形貌；图2 实施例1制备出的材料XRD衍射图谱；图3 实施例3制备出的材料在3.5%NaCl溶液浸泡35天后的扫描电镜（SEM）图。
具体实施方式
[0012]以下结合实施例对本专利技术作进一步详细描述。
[0013]实施例1：低成本铸造双相不锈钢材料化学成分为：C：0.032%， S：＜0.028%，P：＜ 0.024%，Cr：21.98%，Mn：0.82%，Ni：4.08%，Al：0.92%， Fe：余量，采用500Kg中频感应熔炼炉冶炼，配置冶炼原料包括304不锈钢返回料250公斤、纯铁110公斤等。
[0014]将称量好的纯铁、304不锈钢返回料等放入感应熔炼炉内，开始感应熔炼，钢水熔化后，加入铬铁、铝块，并控制炉温1480℃，待化学成分调节合格后，将改质剂置于中间包底部一角，为便于底侧一角的粉剂和钢水包发生充分反应，浇注应缓慢进行。在中间包进行改质处理，反应4分钟后造渣、扒渣、浇注模壳。
[0015]模壳完全凝固冷却、铸件震壳后经抛丸处理，在1050℃保温1小时后，采用氮气加压冷却。
[0016]该材料固溶处理后，切取试样镶嵌磨抛后，制成标准金相试样，利用Axiovision显微图像分析系统测定双相不锈钢中两相的含量，根据不同的染色分辨奥氏体相、铁素体相，根据《GB/6401铁素体奥氏体型双相不锈钢中а-相面积含量金相测定法》标准测得试样铁素体相比例为46%，其余为奥氏体组织，形貌见图1所示；用X射线衍射仪对试样进行XRD物相分析，经计算铁素体含量48%，奥氏体含量52%，与金相评定结果基本一致。衍射图谱见图2。
[0017]实施例2：低成本铸造双相不锈钢材料化学成分为：C：0.056%， S： 0.016%，P： 0.023%，Cr：22.96%，Mn：0.56%，Ni：4.47%，Al：1.03%， Fe：余量。
[0018]采用100Kg中频感应熔炼炉冶炼，配置冶炼原料包括304不锈钢返回料50公斤、纯铁22公斤等。
[0019]将称量好的纯铁、304不锈钢返回料、先放入感应熔炼炉内；开始感应熔炼，钢水熔化后，加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阀门用低成本铸造双相不锈钢材料，其特征在于该方法包括下列步骤：1） 低成本铸造双相不锈钢材料化学成分百分含量为： C：0.03～0.08%， S：＜0.03%，P：＜ 0.025%，Cr：22～24%，Mn＜1.2%，Ni：4.0～5.0%，Al：0.9～1.1%， Fe：余量；2）将冶炼原料放入感应熔炼炉内，开始感应熔炼，熔炼待钢水熔化后，加入铬铁、铝块，并控制炉温1480℃～1520℃，待化学成分调节合格后，在还原期用中间包添加改质剂进行脱硫、磷处理，改质处理后，造渣、扒渣、浇注模壳；3）模壳完全凝固冷却、铸件震壳后经抛丸处理，在1050℃保温1小时后...

【专利技术属性】
技术研发人员：应寒冰，
申请(专利权)人：宁波万冠精密铸造厂，
类型：发明
国别省市：