常壓下離心鑄造高氮奧氏體不銹鋼鋼管的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是一種常壓下離心鑄造高氮奧氏體不銹鋼鋼管的工藝，該工藝實(shí)現(xiàn)了在常壓下離心鑄造高強(qiáng)度高耐蝕性的高氮奧氏體不銹鋼鋼管的目的。
【背景技術(shù)】
[0002]八十年代末開始受到世界普遍重視的氮合金化的高氮合金鋼，包括高氮不銹鋼和高氮工具鋼等材料，尤其高氮不銹鋼，由于其節(jié)約鎳和優(yōu)良的性能，受到各國(guó)的重視，甚至被作為戰(zhàn)略性結(jié)構(gòu)材料。
[0003]高氮不銹鋼較普遍地采用加壓冶煉技術(shù)，當(dāng)前，產(chǎn)品的鑄造受限于差壓鑄造技術(shù)，在較高壓力下鑄造產(chǎn)品，而常壓鑄造或鑄錠只有少量報(bào)道。國(guó)內(nèi)報(bào)道的高氮護(hù)環(huán)鋼鋼錠，提供了僅稍高于0.6%的氮含量數(shù)據(jù)，還沒(méi)有鑄件方面的應(yīng)用。
[0004]高氮不銹鋼鑄造產(chǎn)品不能普及應(yīng)用，主要原因在于:在常壓或低壓下的凝固過(guò)程中過(guò)飽和氮的析出和氮?dú)庖绯鲂纬傻臍饪?，分布于鑄錠或鑄件產(chǎn)品中。由于高氮不銹鋼材料的優(yōu)良性能和產(chǎn)品的前景，“一種高氮無(wú)鎳奧氏體不銹鋼的制造方法”專利技術(shù)提供了常壓下冶煉氮含量0.6-1.2%的高氮鋼鑄坯。高氮鋼作為先進(jìn)和高性能工程材料，發(fā)展鑄造產(chǎn)品，利用專利技術(shù)“一種高氮無(wú)鎳奧氏體不銹鋼的制造方法”冶金制取的高氮奧氏體不銹鋼金屬液，離心鑄造高強(qiáng)度和高耐蝕性的鋼管，具有現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益的研發(fā)驅(qū)動(dòng)力。
[0005]除了專利技術(shù)采用高壓或差壓的鑄造條件，過(guò)去常壓實(shí)驗(yàn)條件存在的問(wèn)題，要么是氮含量不滿足設(shè)計(jì)的高氮含量要求，要么氮?dú)庖绯鲈斐蓢?yán)重的孔洞，不能實(shí)現(xiàn)常壓鑄造合格的鑄造產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決高氮奧氏體不銹鋼常壓下離心鑄造鋼管的技術(shù)問(wèn)題，提供一種高氮奧氏體不銹鋼鋼管的鑄造工藝，該工藝在常壓下鑄造高氮奧氏體不銹鋼鋼管，包括氮?dú)饪锥春透叩康目刂疲@得合格的高強(qiáng)度高耐蝕性的高氮奧氏體不銹鋼鋼管。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，該工藝方法是采用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，使金屬液緊貼圓環(huán)型壁，形成中空鑄管，在此基礎(chǔ)上，利用金屬液內(nèi)異相質(zhì)點(diǎn)密度不同于金屬液相，在離心力作用下，將液相析出和凝固相變析出的氮?dú)鈨?nèi)浮出來(lái)，減輕鑄管氮?dú)鈿庀鄪A雜，改善氣相分布，實(shí)現(xiàn)常壓下鑄造高氮鋼鋼管。
[0008]具體工藝步驟如下:
1、配料:
根據(jù)高氮奧氏體不銹鋼合金成分要求，以及選用在先申請(qǐng)高氮奧氏體不銹鋼制造方法(專利號(hào):200810050792.8)的專利技術(shù)，準(zhǔn)備配料。
[0009]2、鑄型和鑄造機(jī)準(zhǔn)備:
根據(jù)鋼管特征和鑄造收縮率準(zhǔn)備鑄型和離心鑄造機(jī)，鑄造機(jī)維護(hù)狀態(tài)良好。根據(jù)鑄管管坯尺寸設(shè)定大小，采用臥式離心鑄造機(jī)，對(duì)鑄型內(nèi)表面滾掛2-3mm涂料，澆注時(shí)鑄型溫度選取范圍120-250°C。
[0010]3、合金熔煉和澆注:
按照生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行高氮不銹鋼熔煉和澆注的工藝操作程序，工序連續(xù)穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)高氮不銹鋼鑄管氮合金化成分控制目標(biāo)。熔煉工藝中的溫度和時(shí)間采用常壓冶煉高氮奧氏體不銹鋼的工藝規(guī)程(先前申請(qǐng)的專利公開號(hào):CN 101285148A ;名稱:一種高氮無(wú)鎳奧氏體不銹鋼的制造方法)，該專利有相關(guān)報(bào)道，以及申請(qǐng)人正在申請(qǐng)的專利，不便公開。
[0011]熔煉完成時(shí)，將高氮奧氏體不銹鋼金屬液溫度快速調(diào)整至澆注溫度，成分符合過(guò)飽和氮的高氮含量控制并保持。90秒內(nèi)銜接澆注步驟。
[0012]澆注時(shí)，鑄型溫度、鑄型轉(zhuǎn)速、澆注充填速度等參數(shù)控制，參考一般離心鑄造鋼管的規(guī)范，特別要結(jié)合高氮奧氏體不銹鋼的材料特征，結(jié)合順序凝固和使集聚的氮?dú)鈿庀嘣陔x心力作用下偏析溢出，在澆注時(shí)，針對(duì)氮?dú)庠谝合嘀忻撊芎湍滔嘧儠r(shí)的氮?dú)馕龀?，為有利于異相氮?dú)鈿馀菰陔x心力作用下偏析溢出，鑄型轉(zhuǎn)速計(jì)算可以采用較高的重力系數(shù)，采用合理的鑄型轉(zhuǎn)速工藝參數(shù)，是常壓下離心鑄造高氮奧氏體不銹鋼鋼管的工藝的重要特征。
[0013]所述高氮奧氏體不銹鋼的澆注溫度選擇原則為在澆注溫度較低的同時(shí)滿足澆注充型要求，一般控制為1480-1550°C。在澆注溫度下，根據(jù)鑄管重量和壁厚控制澆注充填速度，大于2kg/s，一般還要滿足60秒內(nèi)對(duì)單件澆注完成，并且滿足所有熔煉的金屬液澆注時(shí)間都在3分鐘以內(nèi)。
[0014]鑄型轉(zhuǎn)速計(jì)算依據(jù)重力系數(shù)G，一般選取30-100，據(jù)此計(jì)算選取澆注時(shí)鑄型轉(zhuǎn)速，澆注結(jié)束后轉(zhuǎn)速逐漸下降。
[0015]4、出型清理和熱處理:
鋼管出型、清理過(guò)程中，一般插入固溶熱處理工藝。
[0016]鋼管出型溫度控制在800-1000°C。
[0017]需要熱處理的鋼管，鑄管出型后，在進(jìn)一步清理前，利用出型溫度或余熱，對(duì)其鑄管進(jìn)行固溶熱處理，可以獲得單相奧氏體結(jié)構(gòu)的鋼管，也可以保留部分其它相，主要是氮化物，提高鑄管的抗拉強(qiáng)度、塑性或韌性、耐腐蝕性能。也可以在鋼管毛坯進(jìn)行鑄件清理后固溶熱處理。
[0018]所述熱處理固溶溫度選取范圍為1020-1150°C，固溶時(shí)間1_8小時(shí)；出爐時(shí)，進(jìn)行垂直吊裝淬火處理，淬火介質(zhì)選取范圍較大，可以是水、油、水基淬火介質(zhì)等，依據(jù)工廠條件、環(huán)保要求、生產(chǎn)成本、鑄管組織質(zhì)量規(guī)范控制要求。
[0019]清理操作，包括對(duì)脫氮的表面層、鑄管兩端部、內(nèi)表面層，采用適合的機(jī)械加工法去除。清理時(shí)尤其關(guān)注內(nèi)表面的氣相偏聚的去除，對(duì)內(nèi)壁表層或次表層進(jìn)行機(jī)械加工予以去除，獲得合格鋼管。
[0020]5、記錄和檢驗(yàn):
做好工序記錄，檢驗(yàn)鋼管成分，按照鋼管質(zhì)量要求逐項(xiàng)檢測(cè)。
[0021]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、通過(guò)本工藝能夠獲得高耐腐蝕性的高氮不銹鋼鋼管；
2、不必在差壓或高壓條件下鑄造高氮不銹鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，不受差壓或高壓技術(shù)必須附加的工藝裝備的限制，以及對(duì)鑄造產(chǎn)品種類或規(guī)格的約束，降低了工藝條件要求，控制了生產(chǎn)成本；
3、采用本專利工藝，生產(chǎn)過(guò)程控制主要集中在特征工藝的控制和離心鑄管生產(chǎn)的常規(guī)步驟的工藝參數(shù)方面，從而使應(yīng)用高氮奧氏體不銹鋼生產(chǎn)鋼管的控制、管理和繼續(xù)研發(fā)有據(jù)可循；
4、本發(fā)明工藝也適用于其它高氮奧氏體不銹鋼、高氮雙相不銹鋼、高氮鐵素