CN104561447A

CN104561447A - 水轮机导叶双精炼铸造工艺

Info

Publication number: CN104561447A
Application number: CN201310518191.6A
Authority: CN
Inventors: 刘占向
Original assignee: Qingdao Qili Steel Casting Co Ltd
Current assignee: Qingdao Qili Steel Casting Co Ltd
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2015-04-29

Abstract

本发明公开了一种水轮机导叶双精炼铸造工艺，是采用AOD或VOD精炼方法制备原料自耗电极，制备成的原料自耗电极的化学成份控制在以wt％为：C≤0.05％、Si≤0.6％、Mn≤0.58％、P≤0.03％、S≤0.03％、Cr为11.5-13.5％、Ni为3.5-5.0％、Mo为0.4-1.0％、Cu≤0.50％、W≤0.5％、O≤0.004％、N≤0.008％、H≤0.00035％，余量为Fe。再用制备成的自耗板通过电渣熔铸方法制成水轮机不锈钢导叶部件；这种双精炼铸造工艺可以充分有效地精炼提纯钢液，使钢中所含气体、非金属夹杂物被大量去除。铸件结晶组织均匀致密、硫和磷含量低、非金属夹杂物少、具有较高的韧性、抗疲劳性能及良好的焊接性能。

Description

水轮机导叶双精炼铸造工艺

技术领域

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种水轮机导叶双精炼铸造工艺。

背景技术

水轮机导叶双精炼铸造工艺在国内很少被提到，目前的水轮机导叶双精炼铸造工艺中，制成的铸件成品非金属含量过多，韧度不够，抗疲劳性也较差，不仅铸造工序较多，影响产能，同时铸件精度无法得到有效保证，废品率较高。

发明内容

为了克服现有技术领域存在的上述技术问题，本发明的目的在于，提供一种水轮机导叶双精炼铸造工艺，可直接铸造出水轮机导叶铸件，加工制作工艺简单。

本发明提供的水轮机导叶双精炼铸造工艺，包括以下步骤：

（1）AOD或VOD精炼操作过程是：按制备水轮机导叶成份要求从纯铁、硅铁、钼铁、低碳钢、锰铁、镍板、废钢和废水锈钢中选取原材料，并送入电炉中熔化，然后送入AOD或VOD精炼炉内吹炼，进行脱碳、还原反应；

(2) 在脱碳过程中，O2和惰性气体N2或Ar的比例根据钢液的实际含碳量和温度不断调整，以降低CO分压确保在脱碳过程中避免铬的氧化，根据不同温度及碳含量控制吹炼氩氧比，把不同比例如：3:1；2:1；1:2；1:3等的氧/惰性气体O2或Ar混合气体由喷枪吹入钢液内部氧化脱碳；经多次测温和取样分析，当温度和碳含量达到工艺要求后，进入还原期；O2：Ar＝3:1，C下降为0.1％～0.2％、T＝1660℃～1700℃；O2：Ar＝2:1，C下降为0.05％～0.1％、T＝1660℃～1700℃；O2：Ar＝1:2，C下降为0.01％～0.02％、T＝1700℃～1750℃；O2：Ar＝1:3，C下降为0.01％、T＝1750℃～1780℃；

(3) 脱碳之后，进入还原阶段，用FeSi做还原剂还原钢中铬、锰和铁；加入造渣剂石灰、CaF2造渣脱硫，进行出钢成份和温度的调整，另外，对于超低碳不锈钢钢种，AOD精炼炉作为中间处理环节碳脱后送VOD精炼炉进行最终处理，制备成原料自耗电极；制备成的原料自耗电极的化学成份控制在以wt％为：C≤0. 05％、Si≤0.6％、Mn≤0.58％、P≤0.03％、S≤0.03％、Cr为11.5—13.5％、Ni为3.5—5.0％、Mo为0.4—1.0％、Cu≤0.50％、W≤0.5％、O≤0.004％、N≤0.008％、H≤0.00035％，余量为Fe；

(4) 用上述制备成的自耗电极通过电渣熔铸工艺在结晶器内制成水轮机不锈钢导叶；电渣熔铸工艺过程中，进行渣系与渣量控制，考虑铸件不锈钢凝固特性与化学元素成分变化，合理选择所需渣系，其主要成分为CaF2 30％～75％、Al2O315％～35％、MgO5％～15％、CaO 5％～15％；渣量一般为铸件重量的1.5％～3％；自耗电极的引燃方式是采用固态或液态渣引燃，其化学成分为TiO2 35％～ 50％，CaF2 40％～50％、CaO 10％～15％；供电参数的选择根据铸件电极与结晶器的几何参数来确定熔铸功率、电压、电流等各相应电参数，熔铸过程中保持电流和电压的稳定性。 U＝(0. 5～0.7)D结晶器+(25～35)(V)，I＝(580～680)+(30～36)d电极(A)上式中D结晶器、d电极分别为结晶器和电极截面积的等效直径；

(5) 采用二次回火工艺，第一次回火后，必须冷却至马氏体相变终止温度后进行第二次回火，回火范围580℃～650℃之间；铸件正火工艺温度范围950℃～1050℃，冷却至马氏体相变温度区间。

铸件防裂纹热处理工艺过程电渣熔铸水冷结晶器强制冷却，使得铸件内应力较大，需及时退火，否则，易产生裂纹，熔铸+复合预处理工艺+正火工艺更能发挥出电渣熔铸材料的韧、塑性潜能，适当提高正火温度，可使铸件综合性能得到优化。

本发明提供的水轮机导叶双精炼铸造工艺，其有益效果在于，克服了现有技术加工水轮机导叶双精炼铸造工艺中，制成的铸件成品非金属含量过多，韧度不够，抗疲劳性差的缺点，提高了生产效率。

具体实施方式

下面结合一个实施例，对本发明提供的水轮机导叶双精炼铸造工艺进行详细的说明。

实施例

本实施例的水轮机导叶双精炼铸造工艺，包括以下步骤：

(2) 在脱碳过程中，O2和惰性气体N2或Ar的比例根据钢液的实际含碳量和温度不断调整，以降低CO分压确保在脱碳过程中避免铬的氧化，根据不同温度及碳含量控制吹炼氩氧比，把比例如2:1的氧/惰性气体O2 或Ar混合气体由喷枪吹入钢液内部氧化脱碳；经多次测温和取样分析，当温度和碳含量达到工艺要求后，进入还原期；O2：Ar＝3:1，C下降为0.15％、T＝1680℃；O2：Ar＝2:1，C下降为0.07％、T＝1690℃；O2：Ar＝1:2，C下降为0.015％、T＝1725℃；O2：Ar＝1:3，C下降为0.01％，T＝1770℃；

（3) 脱碳之后，进入还原阶段，用FeSi做还原剂还原钢中铬、锰和铁；加入造渣剂石灰、CaF2造渣脱硫，进行出钢成份和温度的调整，另外，对于超低碳不锈钢钢种，AOD精炼炉作为中间处理环节碳脱后送VOD精炼炉进行最终处理，制备成原料自耗电极；制备成的原料自耗电极的化学成份控制在以wt％为：C＝0. 05％、Si＝0.5％、Mn＝0.5％、P＝0.02％、S＝0.03％、Cr为12％、 Ni为4％、Mo为0.5％、Cu＝0.4％、W＝0.5％、O＝0.003％、 N＝0.007％、H＝0.0003％、Fe＝81.4897；

(4）用上述制备成的自耗电极通过电渣熔铸工艺在结晶器内制成水轮机不锈钢导叶；电渣熔铸工艺过程中，进行渣系与渣量控制，考虑铸件不锈钢凝固特性与化学元素成分变化，合理选择所需渣系，主要成分为CaF2 53％、Al2O3 20％、MgO 15％、CaO 10％；渣量为铸件重量的2％；自耗电极的引燃方式是采用固态或液态渣引燃，其化学成分为TiO2 45％，CaF2 45％、CaO 10％；供电参数的选择根据铸件电极与结晶器的几何参数来确定熔铸功率、电压、电流等各相应电参数,熔铸过程中保持电流和电压的稳定性。U＝0.6D结晶器+27(V)，I＝650+32d电极(A)上式中D结晶器、d电极分别为结晶器和电极截面积的等效直径；

（5）采用二次回火工艺，第一次回火后，必须冷却至马氏体相变终止温度后进行第二次回火，回火范围 630℃之间；铸件正火工艺温度范围1000℃，冷却至马氏体相变温度区间。

水轮机导叶双精炼铸造工艺，可直接铸造出水轮机导叶铸件，无需机械加工，工序简单，铸造出的成品铸件尺寸精确，有效保证了铸件质量。

Claims

1.一种水轮机导叶双精炼铸造工艺，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

（2）在脱碳过程中，O2和惰性气体N2或Ar的比例根据钢液的实际含碳量和温度不断调整，以降低CO分压确保在脱碳过程中避免铬的氧化，根据不同温度及碳含量控制吹炼氩氧比，把不同比例如：3:1；2:1；1:2；1:3等的氧/惰性气体O2 或Ar混合气体由喷枪吹入钢液内部氧化脱碳；经多次测温和取样分析，当温度和碳含量达到工艺要求后，进入还原期；O2：Ar＝3:1，C下降为0.1％～0.2％、T＝1660℃～1700℃；O2：Ar＝2:1、C下降为0.05％～0.1％、T＝1660℃～1700℃；O2：Ar＝1:2，C下降为0.01％～0.02％、T＝1700℃～1750℃；O2：Ar＝1:3，C下降为0.01％、T＝1750℃～1780℃；

（3）脱碳之后，进入还原阶段，用FeSi做还原剂还原钢中铬、锰和铁；加入造渣剂石灰、CaF2造渣脱硫，进行出钢成份和温度的调整，另外，对于超低碳不锈钢钢种，AOD精炼炉作为中间处理环节碳脱后送VOD精炼炉进行最终处理，制备成原料自耗电极；制备成的原料自耗电极的化学成份控制在以wt％为：C≤0. 05％、Si≤0.6％、Mn≤0.58％、P≤0.03％、S≤0.03％、Cr为11.5—13.5％、Ni为3.5—5.0％、Mo为0.4—1.0％、Cu≤0.50％、W≤0.5％、O≤0.004％、 N≤0.008％、H≤0.00035％，余量为Fe；

（4）用上述制备成的自耗电极通过电渣熔铸工艺在结晶器内制成水轮机不锈钢导叶；电渣熔铸工艺过程中，进行渣系与渣量控制，考虑铸件不锈钢凝固特性与化学元素成分变化，合理选择所需渣系，其主要成分为CaF2 30％～75％、Al2O3 15％～35％、MgO 5％～15％、CaO 5％～15％；渣量一般为铸件重量的1.5％～3％；自耗电极的引燃方式是采用固态或液态渣引燃，其化学成分为TiO2 35％～ 50％，CaF2 40％～50％、CaO10％～15％；供电参数的选择根据铸件电极与结晶器的几何参数来确定熔铸功率、电压、电流等各相应电参数，熔铸过程中保持电流和电压的稳定性,U＝(0. 5～0.7)D结晶器+(25～35)(V)，I＝(580～680)+(30～36)d电极(A)，上式中D结晶器、d电极分别为结晶器和电极截面积的等效直径；

（5）采用二次回火工艺，第一次回火后，必须冷却至马氏体相变终止温度后进行第二次回火，回火范围580℃～650℃之间；铸件正火工艺温度范围950℃～1050℃，冷却至马氏体相变温度区间。