精密耐熱鑄件ZG40Cr25Ni20Si2煉鎂還原罐

大多數(shù)煉鎂廠所使用的主要消耗性設(shè)備是煉鎂還原罐，其材質(zhì)大多為ZG35Cr24Ni7SiN，由于這種材質(zhì)的還原罐含有

大量貴重的鎳、鉬、鉻等元素，爐料價格昂貴，因此生產(chǎn)成本居高不下，為了降低生產(chǎn)成本，往往將廢還原罐回收

重熔，而簡單的回收重熔會造成質(zhì)量極不穩(wěn)定，由于煉鎂還原罐處于外部為1200℃左右的高溫氧化火焰，內(nèi)腔處于

真空（10Pa）狀態(tài)下，故進(jìn)行周期性生產(chǎn)（每爐生產(chǎn)周期為8—12h）很容易造成嚴(yán)重的氧化腐蝕以及熱強(qiáng)性下降，

即高溫狀態(tài)下的強(qiáng)度下降，高溫組織不穩(wěn)定等，因此，作者就如何提高鎂還原罐的使用壽命，爐料和舊罐回收重復(fù)

熔煉的成分要求以及工藝作了一些研究探討。

1.爐料的佳化學(xué)成分設(shè)計
在深入掌握了還原罐的使用條件和其失效機(jī)理的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)外技術(shù)資料和我國資源的實(shí)際情況進(jìn)行了比較全

面地考慮，對基體金屬和添加元素的設(shè)計，根據(jù)對耐熱合金的要求，以Fe，Cr，Ni為基體金屬，Mn，Mo，Si，C，N

，Re等位可控制添加元素，其各種元素的添加量可根據(jù)常見合金元素對鋼晶粒度的影響來確定，其影響程度如表1

所示。
表1 合金元素對粒度的影響
元素 Cr Ni W Mo V Al Ti Mn Si Nd
細(xì)化 影響不大 細(xì)化 細(xì)化 顯著細(xì)化 細(xì)化 強(qiáng)烈細(xì)化 有所粗化影響不大 細(xì)化
在確定了基體金屬和添加元素之后，還必須確定個組元的佳含量，這是重要的部分，實(shí)驗采用L（3×3×2）型混

合正交表的方法，鋼水的熔煉在500公斤中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行，每只還原罐的平均重量為500mg，共進(jìn)行了12爐次的

熔煉試驗。通過對歷次試樣結(jié)果的分析，得出了佳化學(xué)成分組成，如圖表2所示
C S P Mn Si Cr Ni Mo N
0.3~0.4 0.031.3~1.4 ≤0.04 ≤ 1.0~1.2 23~25.5 7.0~8.5 0.5 0.2~0.28
表2 化學(xué)成分組成（%）
在選用爐料的組成時，要滿足一下幾條基本原則：
1）.要滿足爐料成分的需求；
2）.在滿足成分要求的前提下盡量降低成本；
3）.所鑄造出的還原罐要能夠回收重復(fù)使用；
4）.應(yīng)該考慮到市場的資源狀況，對爐料的配方做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。因此爐料主要由廢罐、廢鋼、廢鐵、鉻鐵、氮化鉻

、鎳板、生鐵、錳鐵、鉬鐵、硅鐵等組成。由于鉻、錳、鎳等耐熱鋼熔煉時所用的爐料較多，故常采用2~~3種回爐

料，根據(jù)其化學(xué)成分的要求，由計算機(jī)對配料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，計算出每種配料所需的重量。
2 熔煉的工藝方法
離心鑄造的工藝參數(shù)主要包括合金的澆鑄溫度、鑄型的溫度、轉(zhuǎn)速、澆鑄速度、砂襯的材料種類與厚度、鑄件的冷

卻速度、出型溫度等，這些都會直接影響到鑄件的質(zhì)量，對還原罐的使用壽命起著至關(guān)重要的作用，通過多次試驗

，得出了比較理想的離心澆鑄工藝方法。
2.1 工藝過程
2.1.1 準(zhǔn)備工作
1. 預(yù)熱型筒，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)將型筒預(yù)熱，溫度為150℃左右；
2. 清理型筒，將型筒放在離心機(jī)上，用壓縮空氣吹凈桶內(nèi)雜物，檢查型筒狀況良好方能使用；
3. 準(zhǔn)備堵盤，將堵盤型砂混合均勻，平整密實(shí)的搗實(shí)在堵盤溝槽內(nèi)，烘干后用錐銷裝緊與型筒的兩端；
4. 檢查澆包和過流槽。
2.1.2冶煉
1.爐料，根據(jù)化學(xué)成分的要求計算出各種配料的重量，準(zhǔn)確秤取，誤差為：m>40kg，±0.5kg；m≤40kg，±0.1kg

。
2.將秤好的廢鋼、廢罐、鉻鐵、鎳板、鉬鐵等裝入中頻爐，仔細(xì)檢查有關(guān)設(shè)備，確認(rèn)能正常生產(chǎn)時方可送電，開始

電功率較小，待電流沖擊停止后，逐漸增大功率到合適的數(shù)值。
3.取爐前鋼樣，待鋼水熔煉均勻，爐溫大約是1600℃時，取樣送化驗室化驗，爐前化驗C，Cr，Ni；與此同時，加

入硅鐵、錳鐵進(jìn)行脫氧，然后加入氮化鉻，根據(jù)化驗結(jié)果調(diào)整成分，冶煉大約14分鐘，溫度達(dá)到1670±20℃，取爐

后試樣。
4.出鋼，斷開電源，準(zhǔn)備出鋼，在盛鋼包內(nèi)加一定數(shù)量的稀土（粒度≤15mm），鋼水流入盛鋼包內(nèi)需鎮(zhèn)靜3~5分鐘

。
2．1.3 離心機(jī)準(zhǔn)備
出爐斷電時，開始啟動離心機(jī)，2分鐘后型筒轉(zhuǎn)速達(dá)到900~950轉(zhuǎn)，將裝有（16~19kg）的石英砂的送砂管推進(jìn)型筒

，均勻旋轉(zhuǎn)開始拋砂。
2.1.4 澆鑄：1.將過流槽放置在型筒的澆鑄位置，準(zhǔn)備好擋渣繩結(jié)；2.澆鑄開始緩慢給流，隨后全部澆鑄，大約

30s內(nèi)全部澆完。
2.1.5 出罐：型筒澆鑄完畢后，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)6分鐘，然后離心機(jī)斷電，待停穩(wěn)后，打掉錐銷，卸掉堵盤，用拔罐裝置

將鎂還原罐緩緩拔出。并平穩(wěn)的放置在干燥通風(fēng)處冷卻。
2.2 試驗分析
作者對某廠直徑339和直徑350的煉鎂還原罐產(chǎn)品進(jìn)行了化學(xué)成分的分析，對其所鑄煉鎂還原罐的各種性能進(jìn)行了檢

測并于美國hk40耐熱合金進(jìn)行比較，得出了如圖表三所示的結(jié)果。
性能對比
對比項目
本試驗合金
美國HK40
室溫抗拉強(qiáng)度（鑄態(tài)）/Mpa
硬度/HB
體積密度（鑄態(tài)）/g.cm
598~~~~686
175~~~~180
7.74—8.2
517
170
7.75

精密耐熱鑄件ZG40Cr25Ni20Si2煉鎂還原罐