專利名稱：Gst高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種GST高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件及其生產方法，屬于耐腐蝕工程材料生產制造領域。
背景技術：
海水水工工程、海水淡化工程、沿海火電工程、沿海核電工程、污水處理工程等需要使用大量的耐腐蝕的合金鑄鐵材料，如海水或污水水工工程的間門、門槽埋件、攔污柵等構件，海水或污水泵殼體、葉輪、輸送管道、管件、閥門等。目前，這些工程中應用最多的耐蝕鑄鐵是低NiGr合金鑄鐵、簡單合金化鑄鐵等，這類材料存在的缺點是1)抗拉強度較低，一般。)3在20010^左右、延伸率35為0;幻在海水中的腐蝕速度較高，年腐蝕速度 ^ 0. 138mm/a ；3)其生產工藝一般采用沖天爐熔煉、砂型鑄造，由于這種鑄造工藝固有的缺點，存在熔煉過程合金元素燒損率高、收得率低、環境污染嚴重，合金成分偏析且難以準確控制，造成鑄件耐腐蝕性能不均勻；同時鑄件存在嚴重的氣孔、砂眼、裂紋、縮松、粘砂等缺陷，增加了產品表面處理和機械加工費用，影響產品安裝使用；由于這類材料的機械性能較差，一方面限制了這類材料的工程應用，同時也給這些關系國計民生的工程留下了隱患。如果采用海軍黃銅、高鎳奧氏體耐蝕鑄鐵、304不銹鋼、316L不銹鋼等材料，雖然耐腐蝕性能較高，但是由于成本較高，限制了這類材料的推廣應用。
發明內容
本發明的目的是提供一種性價比較高的GST高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件及其生產方法，包括海水或污水水工工程的間門、門槽埋件、攔污柵等構件，海水或污水泵殼體、葉輪、輸送管道、管件、閥門等，以消除現有耐海水腐蝕鑄鐵件不足，拓展耐海水腐蝕鑄鐵件的使用范圍，提高海水工程的壽命。本發明的目的是這樣實現的GST高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件是一種低鎳鉻合金鑄鐵件，其抗拉強度ob>450MPa、延伸率δ 5彡5%、在海水中的腐蝕速度彡0. 10mm/a ；GST 高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件的質量百分比為=C 2. 80-3. 60、Si 1. 60-2. 60、Mn :0. 40-1. 2、 Cr 0. 50-2. 5、Ni :0. 5-3. 5、Cu :0. 3-1. 5、RE 彡 0. 1、余量為 Fe。GST高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件采用中頻爐熔煉、復合強化孕育、消失模鑄造技術進行生產金屬爐料用中頻感應爐熔煉，借助強烈的中頻感應磁力攪拌作用得到成分均勻一致的鑄造鐵水；鑄造鐵水通過包內孕育、隨流澆注孕育和鑄型內孕育的復合強化孕育方式，以改善鑄鐵件的金相組織；鑄件采用消失模鑄造技術進行生產，按產品設計要求加工泡沫模型；利用特制的涂料涂刷、干燥、裝箱；把所需合金加入熔煉爐中熔煉，在負壓下澆注， 得到與模型形狀尺寸一致的鑄件；經冷卻、開箱、清理、機械加工、組裝、防腐等工序，得到符合設計要求的耐海水腐蝕鑄鐵件產品。茲結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
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本說明書附圖是GST高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件生產工藝流程圖，圖中箭頭表示工藝路線，方框字母表示原材料、產品A 聚苯乙烯泡沫或可發性聚苯乙烯泡沫珠粒、B 消失模涂料、D :型砂、E :砂箱、F :型箱、RE 稀土合金、Cr 鉻、Ni 鎳、！^ 金屬原料、Si 硅、 Mn 猛、Cu 銅、YJ 孕育劑、CP 產品；橢圓數字表示工序步驟1 白模制作；2 刷涂料；3 干燥；4 裝箱；5 抽真空；6 熔煉；7 出爐；8 孕育；9 澆注；10 開箱；11 清理；12 機械加工；13 組裝、防腐。
具體實施方案實施例一用聚苯乙烯泡沫加工制作出符合產品圖紙要求的聚苯乙烯泡沫模型，完成工序1 白模制作，進入工序2把消失模涂料涂刷在白模表面，經工序3干燥合格后，進入工序4裝箱干燥好的模型裝入砂箱E中，配置澆注系統，加入型砂D震實，得到型箱F備用，熔煉工序6在中頻感應爐中進行把金屬原料加入爐內熔煉，熔清后加入鎳(Ni)與鉻(Cr)， 冶煉溫度控制在1400-155(TC，熔煉后期加入錳(Mn)、硅(Si)、銅(Cu)，出爐前加入稀土合金(RE)；進入工序7出爐，出爐溫度控制在1400-1460°C，出爐時用強效孕育劑(YJ)進行孕育，孕育工序8，控制GST高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件合金元素的質量百分比為C 2. 80-3. 60、Si 1. 60-2. 60、Mn :0. 40-1. 2、Cr :0. 50-2. 5、Ni :0. 5-3. 5、Cu :0. 3-1. 5、RE ^ 0. 1、余量為狗。同時，啟動型箱真空系統，實施工序5的抽真空操作，進行工序9的澆注作業澆注條件為型箱壓力-0. 02 -0. 09MPa、鐵水溫度1380-1420°C，澆注按“慢-快-慢” 方法進行，開始慢澆以便塑料模型氣化，防止金屬液噴濺，當澆注系統泡沫塑料氣化后形成澆鑄通道，立即轉入快澆，使金屬液充滿澆口杯，封閉住直澆口，使型腔重新處于密封狀態， 維持一定的真空度，最后為使混雜在金屬液中的氣化殘渣有充足的時間上浮到鑄件頂部或集渣冒口里，并使氣體有全部排出鑄型的機會，由快澆轉入慢澆，澆注時加入隨流孕育劑， 進行隨流孕育和型內孕育，力戒斷流和金屬液大量外溢，以防破壞鑄型的真空狀態，造成塌箱；澆注完成后經8到10小時的冷卻，經工序10開箱、工序11清理、工序12機械加工、工序13組裝、防腐，得到產品(CP)。本實施例主要應用于海水水工工程閘門、門槽埋件的生產，滿足水工設計對材料機械性能和耐蝕性能的要求，在鑄態情況下，σ b ^ 450MPa、延伸率 δ 5彡5%、在海水中的腐蝕速度彡0. 10mm/a。實施例二用聚苯乙烯泡沫珠粒發泡制出符合產品圖紙要求的聚苯乙烯泡沫模型，組裝澆注系統，完成工序1白模制作，進入工序2把消失模涂料B涂刷在白模表面，經工序3干燥合格后，進入工序4裝箱干燥好的模型裝入砂箱E中，裝上型砂D震實，得到型箱F備用，熔煉工序6在中頻感應爐中進行把金屬原料加入爐內熔煉，熔清后加入鎳(Ni)與鉻(Cr)，冶煉溫度控制在1480-1520°C，熔煉后期加入錳(Mn)、硅(Si)、銅(Cu)，出爐前加入稀土合金 RE ；進入工序7出爐，出爐溫度控制在1400-1460°C，出爐時用強效孕育劑(YJ)進行孕育， 完成孕育工序8，控制GST高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件合金元素的質量百分比為；C 3. 46、 Si 1. 78、Mn :0. 96、Cr :2. 84、Ni :1. 98、Cu :0. 86、混合稀土(RE) :0. 15、余量為 Fe ；同時， 啟動型箱真空系統，完成工序5的抽真空操作，開始工序9的澆注作業澆注條件為型箱壓力-0. 02-0. 09MPa、鐵水溫度1380_1420°C，澆注按“慢-快-慢”方法進行，加入隨流孕育
4劑，進行隨流孕育和型內孕育，力戒斷流或金屬液大量外溢，以防破壞鑄型的真空狀態，造成塌箱；澆注完成后經8-10小時的冷卻，經工序10開箱、工序11清理、工序12機械加工、 工序13組裝、防腐，得到產品(CP)。本實施例主要應用于大批量、小件、標準件生產，主要制造海水淡化、電站海水冷卻設施的水泵葉輪、殼體、管件等，具有良好的力學性能和耐磨耐蝕性能，在鑄態情況下，σ b彡450MPa、延伸率δ 5彡5%、在海水中的腐蝕速度彡0. lOmm/a。實施例三用可發性聚苯乙烯原料在模具中制作符合產品圖紙要求的泡沫模型，組裝澆注系統，完成工序1白模制作，進入工序2把涂料B涂刷在白模表面，經工序3干燥合格后，進入工序4裝箱干燥好的模型裝入砂箱E中，加入型砂D震實，得到型箱F備用，熔煉工序5 在中頻感應爐中進行把金屬原料加入爐內熔煉，熔清后加入鎳(Ni)與鉻(Cr)，冶煉溫度控制在1480-1520°C，熔煉后期加入錳(Mn)、硅(Si)、銅(Cu)，出爐前加入稀土合金(RE)； 進入工序6出爐，出爐溫度控制在1400-1460°C，出爐時用球化孕育劑(YJ)進行孕育，完成孕育工序8，控制GST高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件合金元素的質量百分比為；C 2. 96、 Si 2. 47、Mn 0. 78、Cr 1. 43、Ni 1. 66、Cu 0. 94、混合稀土 (RE) 0. 15、余量為 Fe ；同時， 啟動型箱真空系統，完成工序5的抽真空操作，開始工序9的澆注作業澆注條件為型箱壓力-0. 02—0. 09MPa、鐵水溫度1380_1420°C，澆注時加入隨流孕育劑，進行隨流孕育和型內孕育，力戒斷流和金屬液大量外溢，以防破壞鑄型的真空狀態，造成塌箱；經工序10開箱、 工序11清理、工序12機械加工、工序13組裝、防腐，得到產品(CP)。本實施例主要應用于鑄造海水水工工程處于海洋大氣中的工作鑄件，如管道、管件、閥門等；具有良好的力學性能和耐海洋大氣腐蝕性能，在鑄態情況下，抗拉強度> 450MPa、延伸率δ >5%、在海水中的腐蝕速度彡0. 10mm/a.
權利要求
1.GST高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件是一種低鎳鉻合金鑄鐵件，包括海水或污水水工工程的間門、門槽埋件、攔污柵等構件，海水或污水泵殼體、葉輪、輸送管道、管件、閥門等，其特征在于GST高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件的抗拉強度σ b彡450MPa、延伸率δ 5彡5%;在海水中的腐蝕速度彡0. 10mm/a ；合金元素的質量百分比為:C :2. 80-3. 60、Si :1. 60-2. 60、 Mn 0. 40-1. 2、Ni :0. 5-3. 5、Cr :0. 50-2. 5、Cu :0. 3-1. 5、RE 彡 0. 1、余量為 Fe。
2.根據權利要求1所述的GST高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件的生產方法，其特征在于 GST高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件鑄造材料的熔煉在中頻感應爐中進行，借助強烈的中頻感應磁力攪拌作用得到成分均勻一致的鑄造鐵水。
3.根據權利要求1所述的GST高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件的生產方法，其特征在于 GST高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件的生產采用鐵水包內孕育、澆注隨流孕育和型內孕育相結合的復合強化孕育方式進行生產。
4.根據權利要求1所述的GST高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件的生產方法，其特征在于 鑄件采用消失模鑄造技術進行生產，按產品設計要求加工泡沫模型；利用特制的涂料涂刷、 干燥、裝箱；把所需合金加入熔煉爐中熔煉，在負壓下澆注，得到與模型形狀尺寸一致的鑄件；經冷卻、開箱、清理、機械加工、組裝、防腐等工序，得到符合設計要求的耐海水腐蝕鑄鐵件產品。
全文摘要
本發明涉及的GST高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件是一種低鎳鉻合金鑄鐵件，包括海水或污水水工工程的閘門、門槽埋件、攔污柵等構件，海水或污水泵殼體、葉輪、輸送管道、管件、閥門等，其抗拉強度≥450MPa、延伸率≥5％、在海水中的腐蝕速度≤0.10mm/a；鑄鐵件合金元素的質量百分比為；C2.80-3.60、Si1.60-2.60、Mn0.40-1.2、Cr0.80-1.8、Ni0.8-3.2、Cu0.6-1.5余量為Fe。GST高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件采用中頻感應爐中熔煉、復合強化孕育、消失模鑄造技術生產，以得到化學成分與金相組織均勻、機械性能優異的GST高強韌性耐海水腐蝕鑄鐵件。
文檔編號C22C37/08GK102337450SQ20101023236
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月21日 優先權日2010年7月21日
發明者周傳祿, 姜洪軍, 尹晏生, 肖燕鵬, 袁堂偉 申請人:周傳祿