用于特殊工況的閥體鍛件其使用安全等級(jí)為核一級(jí), 質(zhì)保一級(jí), 設(shè)計(jì)使用壽命達(dá)30 年。因此要求閥體用高性能不銹鋼鍛件, 應(yīng)該具有高純度、低缺陷、低偏析、細(xì)晶粒和優(yōu)良的高溫機(jī)械性能以及良好的耐蝕性, 同時(shí)具有一定比例的α相存在。但是, 現(xiàn)有奧氏體鋼的力學(xué)性能無法滿足制造工藝的技術(shù)要求, 所以研究其制造工藝是非常重要的。
閥體鍛件對(duì)鋼的化學(xué)成分有嚴(yán)格的要求。選用鎳板的鈷含量應(yīng)< 01050 % , 對(duì)基本爐料嚴(yán)格控制微量元素Zn、Sn、Sb、Bi 和As〔1〕, 以保證鋼的高溫強(qiáng)度和防止低熔點(diǎn)共晶相而引起的熱脆性。將電弧爐熔化后的鋼液轉(zhuǎn)入VOD 爐精煉。冶煉中, 真空缶的壓力為0113 ×103 ～012 ×103Pa,根據(jù)不同熔煉期碳含量變化相應(yīng)調(diào)整氧的吹入量。氧的吹入量控制在600～400nm3/ h 。在鋼液中的碳接近0105 %時(shí)停止吹氧, 通入氬氣攪拌, 促進(jìn)鋼液中[C] 和[O ] 反應(yīng), 使鋼液中的[ C] 小于 0104 % , 鋼液中的氮隨著氬氣泡的形成而一同逸出鋼液, 從而達(dá)到降氮效果。用氧濃差電極測(cè)定鋼中 [O] 含量為01038 % , 將造渣材料CaO、CaF 和還原劑Si - Ca 先后加入鋼液中, 在還原結(jié)束時(shí)鋼液中加入鋁終脫氧, 經(jīng)15min 脫氧后測(cè)定鋼液中 [O] 含量是為01002 %。在VOD 爐冶煉中達(dá)到了降碳脫氧和去除鋼液中氮的效果。在澆注中采用了防護(hù)與濾渣相關(guān)措施鑄成4t 重的八角錠。對(duì)VOD 爐冶煉的鋼錠取樣分析, 鋼錠的化學(xué)成分滿足工藝要求。
由于含鈦的奧氏體不銹鋼在澆注時(shí)鋼液的流動(dòng)性較差, 影響鋼錠的表面質(zhì)量, 也給鍛造帶來一定困難。閥體鍛件用的奧氏體不銹鋼要求具有4 %～ 12 %的α相, 由于α和γ兩種相的高溫形變抗力不同, 在鍛造過程中如果鍛造溫度和鍛比控制不當(dāng)很容易在相界產(chǎn)生內(nèi)部裂紋而使鍛件報(bào)廢。所以選擇合理的鍛造溫度與鍛比尤為重要。
經(jīng)過大量的試驗(yàn), 研制出高性能的 0Cr18Ni10Ti 鋼制造的閥體鍛件, 該鍛件由于采用形變與再結(jié)晶工藝, 使鍛造中產(chǎn)生的大量位錯(cuò)得以保留, 為獲得均勻的組織和細(xì)小的晶粒創(chuàng)造了有利條件。另外, 在制造工藝中除了從原材料控制微量元素Zn、Sn、Sb、Bi 和As 外, 應(yīng)對(duì)鋼中間隙元素 C、N 和O 加以限制。在澆注時(shí)采取防護(hù)及濾渣等工藝防止氧化物的產(chǎn)生和夾雜物進(jìn)入鋼中, 保證了鍛件具有高純度和較高的綜合性能, 驗(yàn)證了冶金工藝和鍛造工藝的合理性。
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