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    铸造不锈钢精炼技术的发展与应用

    作者:高新铸业 日期:2019-06-26
    内容摘要:不锈钢的力学性能和耐蚀性能受到钢中含碳量的高低、钢中非金属夹杂物数量与分布等的强烈影响。不论何种牌号的不锈钢,也不论在何种腐蚀介质,低碳量的不锈钢的耐蚀性一定好于高碳量的不锈钢。

    1不锈钢精炼的意义

    不锈钢的力学性能和耐蚀性能受到钢中含碳量的高低、钢中非金属夹杂物数量与分布等的强烈影响。不论何种牌号的不锈钢,也不论在何种腐蚀介质,低碳量的不锈钢的耐蚀性一定好于高碳量的不锈钢。碳含量对304L奥氏体不锈钢耐蚀性的巨大的影响。碳(氮)含量对铁素体不锈钢的韧性的决定性作用。低碳(≤0。05%C)和超低碳(≤0。03%C)甚至于高纯(≤0。015%C)是现代不锈钢的发展方向。

    不锈钢的精炼是通过钢液中碳的氧化,来达到降低钢液中的碳量水平。与此同时,钢液中溶解的氮也通过向CO气泡中的扩散并随CO气泡的上浮而排出,钢液中的非金属夹杂物通过对CO气泡的吸附而加速上浮。因此不锈钢精炼时的氧化脱碳既是目的,也是一种手段。通过氧化脱碳达到了降低钢中非金属夹杂物和氮含量的目的。

    不锈钢炉外精炼的另一个目的是彻底去除硫、氧夹杂物并控制残存的夹杂物的尺寸、形态和分布。不锈钢中由于铬含量高而碳含量低,钢中氧含量远高于普通碳钢。钢中硫含量虽然不是很高,但II型硫化物的形态和分布对性能的破坏很大。为降低钢中的氧含量而加铝后,生成高熔点高硬度的氧化铝,在组织中呈条形簇状分布,对性能危害很大。用硅钙脱氧可以使氧化铝夹杂物变成低熔点的复合夹杂物,形态成为球形,但尺寸常较灵习。钢中夹杂物既是钢中裂纹的发源地,严重降低钢的力学性能,也是钢受电化学腐蚀时的阴极相、夹杂物周围的金属成为被侵蚀的对象。通过精炼能有效地减轻夹杂物对不锈钢力学性能和耐蚀性能的危害。

    铸造不锈钢的精炼与炼钢厂的精炼并不完全相同。虽然炼钢厂的精炼方法大多可以借用到铸造不锈钢精炼中,但由于铸造厂炉子容量通常远小于炼钢厂,使铸造不锈钢的精炼有着自己的特点。

    2AOD,VOD精炼工艺

    不锈钢的脱碳精炼是1个碳、氧的竞争氧化过程。在常压下为达到降碳保铬,必须提高反应温度,但温度的提高受耐火材料的制约。VOD精炼工艺是通过真空,AOD工艺是通过氢气稀释来降低反应产物CO的分压,从而促进碳的优先氧化。这是现代不锈钢精炼的主要方法。国内、国外的主要大型不锈钢厂均装备有这一类的精炼设备。

    通过AOD,VOD精炼方式冶炼的不锈钢液品质高,特别是夹杂物水平和碳、氮含量低,可以生产低碳和超低碳的不锈钢。而且可以使用价格便宜的原材料,如高碳铬铁及其他高碳铁合金,各种回炉料等,同时各种合金的熔炼损耗也很少。

    在3tAOD炉中成功地冶炼了321,304,304L,316,316L等多种牌号的铸钢,其结果表明,与常规电炉冶炼相比,钢中含量要低17%,含量要低15%,含量要低35%,非金属夹杂物总量降低32%,钢的含碳量降至0。03%以下,而铬的回收率高达97%一99%。每吨钢的冶炼电耗也下降150~200kW/h。用AOD炉成功冶炼了ZGOOCr17Ni14Mo2钢,钢中硫量降至0。007%,碳量降至0。018%的水平。但这种熔炼方式需要专用的精炼设备并消耗氢气。

    精铸件过程成本的构成 

    全硅溶胶熔模精密铸造过程可分为蜡模制造、制壳、熔炼浇注和后处理四个阶段,我们把为这四个过程服务的检验、设备维护等费用归集为辅助生产费用。在四个生 产过程中蜡模制造、制壳、熔炼浇注三个阶段所发生的费用与工艺出品率密切相关,用浇注重量核算成本比直接用铸件重量核算更准确。例如,如果根据铸件重量核 算蜡模制造成本,小件与大件的成本关系就明显不符合实际。因此比较合理的方法是蜡模制造、制壳、熔炼浇注过程的成本(本文称之为前段成本)按浇注钢水重量核算,而后处理及辅助生产成本(本文称之为后段成本)按铸件重量核算。按浇注钢水重量与按铸件重量测算的制造成本及其构成。由此可见,制壳和熔炼阶段的成本占过程成本的比例超过了60%。

    影响精铸件成本差异的主要因素

    严格来讲,不同铸件在每个工序的制造成本是不完全相同的,但有的环节差异很小可以按照平均水平核算,我们所要关注的是那些对铸件成本影响比较大的因素。

    不锈钢铸造中生气孔的主要原因

    1、涂料的透气性差或者负压不足,充填砂的透气性差,不能及时排出型腔内的气体及残留物,在充型压力下形成气孔。

    2、浇注速度太慢,未能充满浇口杯,暴露直浇道,卷入空气,吸入渣质,形成携裹气孔和渣孔。 

    易发彩娱乐3、泡沫模型气化分 解生成大量的气体及残留物不能及时排出铸型,泡沫、涂料层填充干砂的干燥不良,在液态合金的高温包围下,裂解出大量的氢气和氧气侵入铸件是形成气孔的主要原因。 

    4、由于浇注系统设计不合理,金属液的充型速度大于泡沫气化退让及气体排出速度,造成充型前沿将气化残留物包夹在金属液体中再次气化形成内壁烟黑色的分 解气孔。

    易发彩娱乐5、浇口杯与直浇道以及浇注系统之间的连接处密封不好,尤其是直浇道与浇口杯的连接密封不好,在负压的作用下很容易形成夹砂及气孔,这种现象可以用伯努利方程计算和解释。 

    6、型砂的粒度太细,粉尘含量高,透气性差,负压管道内部堵塞造成负压度失真,使型腔周围的负压值远远低于指示负压,气化物不能及时排出涂层而形成气孔或皱皮。


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