用于特殊工况的阀体锻件其使用安全等级为核一级, 质保一级, 设计使用寿命达30 年。因此要求阀体用高性能不锈钢锻件, 应该具有高纯度、低缺陷、低偏析、细晶粒和优良的高温机械性能以及良好的耐蚀性, 同时具有一定比例的α相存在。但是, 现有奥氏体钢的力学性能无法满足制造工艺的技术要求, 所以研究其制造工艺是非常重要的。
阀体锻件对钢的化学成分有严格的要求。选用镍板的钴含量应< 01050 % , 对基本炉料严格控制微量元素Zn、Sn、Sb、Bi 和As〔1〕, 以保证钢的高温强度和防止低熔点共晶相而引起的热脆性。将电弧炉熔化后的钢液转入VOD 炉精炼。冶炼中, 真空缶的压力为0113 ×103 ～012 ×103Pa,根据不同熔炼期碳含量变化相应调整氧的吹入量。氧的吹入量控制在600～400nm3/ h 。在钢液中的碳接近0105 %时停止吹氧, 通入氩气搅拌, 促进钢液中[C] 和[O ] 反应, 使钢液中的[ C] 小于 0104 % , 钢液中的氮随着氩气泡的形成而一同逸出钢液, 从而达到降氮效果。用氧浓差电极测定钢中 [O] 含量为01038 % , 将造渣材料CaO、CaF 和还原剂Si - Ca 先后加入钢液中, 在还原结束时钢液中加入铝终脱氧, 经15min 脱氧后测定钢液中 [O] 含量是为01002 %。在VOD 炉冶炼中达到了降碳脱氧和去除钢液中氮的效果。在浇注中采用了防护与滤渣相关措施铸成4t 重的八角锭。对VOD 炉冶炼的钢锭取样分析, 钢锭的化学成分满足工艺要求。
由于含钛的奥氏体不锈钢在浇注时钢液的流动性较差, 影响钢锭的表面质量, 也给锻造带来一定困难。阀体锻件用的奥氏体不锈钢要求具有4 %～ 12 %的α相, 由于α和γ两种相的高温形变抗力不同, 在锻造过程中如果锻造温度和锻比控制不当很容易在相界产生内部裂纹而使锻件报废。所以选择合理的锻造温度与锻比尤为重要。
经过大量的试验, 研制出高性能的 0Cr18Ni10Ti 钢制造的阀体锻件, 该锻件由于采用形变与再结晶工艺, 使锻造中产生的大量位错得以保留, 为获得均匀的组织和细小的晶粒创造了有利条件。另外, 在制造工艺中除了从原材料控制微量元素Zn、Sn、Sb、Bi 和As 外, 应对钢中间隙元素 C、N 和O 加以限制。在浇注时采取防护及滤渣等工艺防止氧化物的产生和夹杂物进入钢中, 保证了锻件具有高纯度和较高的综合性能, 验证了冶金工艺和锻造工艺的合理性。
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