CN101476078B

CN101476078B - 超级双相不锈钢大型海水泵轴的制造方法

Info

Publication number: CN101476078B
Application number: CN2009100461990A
Authority: CN
Inventors: 王兴中; 王元华
Original assignee: SHANGHAI XIN MIN HEAVY DUTY FORGING CO Ltd
Current assignee: Shanghai Xinmin New Energy Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2029-02-13
Also published as: CN101476078A

Abstract

本发明涉及冶炼及压力加工制造类，特别适用于一种耐海水、卤素等介质腐蚀的超级双相不锈钢大型海水泵轴(台阶轴)的制造方法，该方法的步骤包括：出钢→精炼→浇注成钢锭→锻造→固溶处理→双相不锈钢水泵轴，其中，精炼包括：真空吹氧→真空脱气；在所述固溶处理时将该水泵轴加热至1000～1200℃时迅速降温，固溶处理后的双相不锈钢水泵轴铁素体含量占45％～52％，真空吹氧后的钢液温度提高到1700～1750℃，其优点是，采用该方法制造的双相不锈钢大型海水泵轴热塑性好，成品收得率高，尤其能解决大型零部件的制造，可耐海水、卤素等介质腐蚀。

Description

超级双相不锈钢大型海水泵轴的制造方法

技术领域

本发明涉及冶炼及压力加工制造类，特别适用于一种耐海水、卤素等介质腐蚀的超级双相不锈钢大型海水泵轴(台阶轴)的制造方法。

背景技术

00Cr25Ni7Mo3WCuN双相钢最早是由英国Mather和Platt Ltd公司开发的，在80年代中期即以铸件的形式出现，它具有耐高温海水及含卤素介质的优势，逐渐将其发展演变为可锻性超级双相不锈钢。

我国针对尿素等工况，80年代也已发展了类似NTKR-4钢，进而又提高了钼含量，生产00Cr25Ni7Mo3N双相不锈钢，近年成功地应用于海水热交换器和热卤水轴流泵等部件，亦已证明00Cr25Ni7Mo3WCuN双相不锈钢的耐局部腐蚀性能明显优于316L不锈钢和第一、第二代双相钢。在一些应用领域已替代了Alloy825和904L合金，如对本二甲酸二甲脂生产用的触媒再生器等。

但是，长期以来，该钢种所以没能迅速发展和广泛推广的一大障碍是它的热塑性差，成品收得率低，尤其是大型零部件的制造困难重重。超级双相不锈钢大型海水泵轴的生产还存在两大难点，其一是对双相不锈钢的冶炼操作、成分控制及结构的保证；其二是大型台阶轴的锻造。因为该钢种在热加工过程中，共存的奥氏体相和铁素体相的变形行为不同，即铁素体相的软化过程靠应变时的动态恢复——属晶粒恢复态；奥氏体相的软化过程靠高于临界值∈_c的动态再结晶——属晶粒细化再结晶态。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种超级双相不锈钢大型海水泵轴的制造方法，该方法制造的水泵轴热塑性好，成品收得率高，可耐海水、卤素等介质腐蚀。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种超级双相不锈钢大型海水泵轴的制造方法，其特征在于该方法的步骤包括：出钢→精炼→浇注成钢锭→锻造→固溶处理→双相不锈钢水泵轴，其中，精炼包括：真空吹氧→真空脱气；在所述固溶处理时将该水泵轴加热至1000～1200℃时迅速降温，固溶处理后的双相不锈钢水泵轴铁素体含量占45％～52％，真空吹氧后的钢液温度提高到1700～1750℃。

本发明的优点是，采用本发明方法制造的双相不锈钢大型海水泵轴热塑性好，成品收得率高，尤其能解决大型零部件的制造，可耐海水、卤素等介质腐蚀。

附图说明

附图1为本发明00Cr25Ni7Mo3WCuN双相不锈钢冶炼工艺流程图。

附图2为Fe-Ni-Mo-N系变温截面图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1为00Cr25Ni7Mo3WCuN双相不锈钢的冶炼工艺流程：将炉料电弧炉熔化(C：0.8～1.5％、Cr：24％、Ni：7％、T：1580℃)→粗脱碳(C：0.3～0.5％、Cr：20～22.5％、Ni：6.5～7.0％、T：1650～1750℃)→还原脱氧(C：0.3～0.5％、Cr：23～24％、Ni：6.5～7.0％、T：1680～1700℃)→出钢→钢包除渣→真空吹氧(C：≤0.02％、Cr：22.5～23.5％、Ni：6.5～7.0％、T：1700～1750℃)→冷却剂、合金料投入(C：≤0.02％、Cr：23.5～25％、Ni：7.5％、T：1660～1680℃→真空脱气(C：≤0.02％、Cr：24.5～25％、Ni：7.5％、T：1600～1650℃)→浇注成28″梅花锭。

如图2为本钢种在大于950℃时σ相可逐步溶于奥氏体中或转变为δ(高温铁素体)。高温区(大于1000℃)快速冷却，不产生α相转变为σ相的过程。图2的Fe-Ni-Mo-N系变温截面图中小方块区为锻造合适参数。

附表1为00Cr25Ni7Mo3WCuN双相不锈钢随温度相变图。

附表1

试样编号	固溶温度	测试点1	测试点2	测试点3	测试点4	测试点5	σ相平均值
								1	800℃	42.0	40.8	41.7	42.1	41.1	41.2
2	900℃	29.1	28.4	26.5	28.0	25.3	27.5
								3	1000℃	49.1	47.1	49.8	48.2	49.3	48.7
4	1100℃	49.2	50.4	51.3	51.6	47.9	50.1
								5	1200℃	50.7	51.9	52.9	51.5	51.4	51.7
6	1300℃	54.2	56.2	54.1	55.3	51.9	54.3

附表1所示为00Cr25Ni7Mo3WCuN双相钢在1000～1200℃之间钢中δ(高温铁素体相)与γ相各占50％左右，随着温度上升γ相数量有下降的趋势。同时表2所示，该钢在800～1000℃之间，双相比例变化很大，尤其在900℃区域，大量铁素体相转变为σ相，严重降低钢的热塑性，造成裂纹的产生与扩散。

电炉冶炼EAF过程中电炉炉料的Cr-Ni-Mo基本配足，并使P≤0.03％；炉温达到1580℃左右开始吹氧初步脱碳(使碳含量由0.8～1.5％降至0.3～0.5％)其中，真空吹氧时间为55～60min，真空吹氧后的钢液温度提高到1700～1750℃，插Al-Cr合金脱氧，同时造渣、脱硫，其特点是不需造白渣，待渣中大部分Cr还原后即可出钢其中，精炼期先调整钢液温度，再精调成分，出钢前加N-Cr-Fe其中C含量不高于0.03％。经钢包转入真空精炼VODC炉真空精炼，当炉内真空度达到40～90mbar即可开始吹氧脱碳，氧量300～500M³/hr，氩气量3～5M³/hr，真空吹氧脱碳至≤0.025％；调整基本成分含量；扒渣加入新渣(Fe-Si75)7kg/T、CaO 10kg/T、CaF₂2kg/T、FeSi 5kg/T，脱氧至渣中FeO≤1.0％、脱硫至≤0.01％；真空碳脱氧，脱气真空度2～5mbar，抽真空时间6～10min，温度1600～1700℃；浇注钢锭时钢水中的碳含量控制为不高于0.02％，温度在1550～1600℃，选用大帽口型钢模，同时在顶部加稀土发热剂。

本实施例超级双相不锈钢大型海水泵轴锻造加热工艺为：

坯料回炉加热时为整体均匀受热，钢锭加热炉温≤1200℃，且钢锭在均热炉加热时保温时间不少于4h，最终锻造温度不低于950℃，开锻前上下砧铁应预热不小于100℃，从加热炉送钢锭到锤砧上的时间不大于60秒，锻造比不低于4，最佳变形量30～50％。

最佳热变形温度区域1000～1150℃(1150℃时的热扭性为15圈)

附表2为00Cr25Ni7Mo3WCuN双相不锈钢变形工艺表

附表2

火次	温度℃	变形要求	注意事项
				头火	始锻：1150终锻：≥1050	不要求变形量，只求不开裂。有细小裂纹即停，温度到达1050即停。	锻锤：整个过程轻拍快弹，受力均匀，节奏轻快。操作机：勤进、勤退、勤翻身，一个受力面只受一次锤击。
二火	始锻：1150终锻：1000	下料：□530×1375mm(切头尾时冒口要除净，截面要平滑无毛刺)镦粗：1375↓650mm拔长：650→1300mm	锻坯温度要均匀，变形要均匀，勤90°翻身。发现有细小裂纹即停，温度1000℃也即停。
				三火	始锻：1180终锻：1000	镦粗：1300↓650mm拔长：□450×2200mm锻成：八角435×2300mm端头压肩150mm处	锻坯温度要均匀，变形要均匀，勤90°翻身。发现有细小裂纹即停，温度到达1000℃也即停。
最后火次	始锻：1150终锻：≥970	大头打成品：Φ425×150mm小头打成品：Φ245×6670mm滚圆、校直、修正尺寸	锻坯温度要均匀，变形要均匀，勤90°翻身。发现有细小裂纹即停，温度到达970℃即停。

锻造步骤为：

第一火：钢锭落料，头部切除20％，尾部切除10～15％；不追求变形量，且停锻温度不小于1050℃，要求钢锭铸态晶粒逐步向锻态晶转变而不开裂。

第二火：下料□530×1375mm，镦粗到650mm，然后拔长到1300mm。

第三火：镦粗到650mm，拔长成□450×2200mm。端头压肩150mm处。

其后多火次：将余料拔长，打Φ245mm圆轴。

最终火次：大头Φ425×150mm小头Φ245×6670mm及滚圆、校直、修正尺寸。

拔长过程中的每次送进量小于坯料宽度，而大于坯料厚度的一半左右。每次送进后的打击压下量(单边)小于送进量，拔长过程遵循“圆→方→圆”的变形顺序进行。

附表3为00Cr25Ni7Mo3WCuN本实施例成分与规范要求。

附表3

C

Si

Mn

P

S

Ni

Cr

Mo

N

Cu

W

规范要求

≤0.03

≤1.0

≤0.03

≤0.01

6.0～8.0

24.0～26.0

3.0～4.0

02.0～0.30

0.50～1.00

实施例0707106

0.02

0.27

0.44

0.026

0.004

6.21

24.92

3.34

0.30

0.79

0.74

注：PRE(mass)＝Cr+3.3Mo+16N＝40.74(要求≥40％)

附表4为00Cr25Ni7Mo3WCuN本实施例力学性能与规范要求。

附表4

试验温度(20℃)	屈服强度(MPa)	抗拉强度(MPa)	伸长率(％)	硬度HB
					规范要求	≥550	≥750	≥25	≤270
实施例编号0707106-1	762	788	35.2	265.267.268

Claims

1.一种超级双相不锈钢大型海水泵轴的制造方法，其特征在于该方法的步骤包括：出钢→精炼→浇注成钢锭→锻造→固溶处理→双相不锈钢水泵轴，其中，精炼包括：真空吹氧→真空脱气；在所述固溶处理时将该水泵轴加热至1000～1200℃时迅速降温，固溶处理后的双相不锈钢水泵轴铁素体含量占45%～52%，真空吹氧后的钢液温度提高到1700～1750℃，真空脱气后，钢液温度为1600～1650℃，所述双相不锈钢的各成分重量百分比分别为C：0.02、Si：0.27、Mn：0.44、P：0.026、S：0.004、Ni：6.21、Cr：24.92、Mo：3.34、N：0.30、Cu：0.79、W：0.74。

2.根据权利要求1所述一种超级双相不锈钢大型海水泵轴的制造方法，其特征是在于锻造时第一火不要求变形量，且停锻温度不小于1050℃；坯料回炉加热时为整体均匀受热，钢锭在均热炉加热时保温时间不少于4h，开锻前上下砧铁应预热不小于100℃，从加热炉送钢锭到锤砧上的时间不大于60秒，最终锻造温度不低于950℃，锻造比不低于4。

3.根据权利要求1所述一种超级双相不锈钢大型海水泵轴的制造方法，其特征是在于真空吹氧时间为55～60min，浇注时钢水中的碳含量不高于0.02%。