[发明专利]一种Inconel600合金管的离心铸造方法

说明书

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种Inconel600合金管的离心铸造方法。

背景技术

Inconel600合金是一种典型的镍基合金，具有良好的耐高温腐蚀和抗氧化性能、优良的冷热加工和焊接性能，广泛应用于钛白粉、石化、核电等领域。然而源于其合金材质特性，Inconel600合金管现阶段只能由轧制工艺加工而成。目前，材质优良的Inconel600合金管主要来自于进口，其价格昂贵，采购周期长，这些因素严重影响了Inconel600合金管的推广应用。

离心铸造是将液态金属浇入高速旋转的模筒里，在离心力作用下填充模筒并固定成型的铸造方法。该方法有利于提高铸件晶粒度及其相关力学性能，是一种优异的金属构件铸造工艺。但是对Inconel600合金而言，其合金液体流动性差，不易成型，因此利用离心铸造工艺制造高质量的产品存在难度。有关Inconel600合金的离心铸造技术至今未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Inconel600合金管的离心铸造工艺，通过工艺条件和参数的合理选择，该方法制备的产品具有优异的物理和应用性能，可代替Inconel600轧制管，可大大节约成本和采购周期。

本发明采用中频电炉冶炼技术，具体采用如下技术方案。

一种Inconel600合金管的离心铸造方法，包括以下步骤：

（1）以金属铬、金属镍、Q235钢、硅铁和锰铁为原料，按照下述各元素比例进行称量配比以备用：基于原料总质量，C≤0.15%，Cr 14～17%，Fe 6～10%，Mn≤1.0%，Cu≤0.5%，Si≤0.5%，S≤0.015%, P≤0.015%,Ni余量；

（2）将原料和离心铸造用金属模筒在250℃左右烘烤半小时以上，去除吸附的水分；

（3）将金属镍、金属铬和Q235钢加入中频电炉熔炼，待温度达到1650～1670℃时出炉，然后加入硅铁和锰铁，得到合金液体；

（4）待合金液体冷却至1610～1630℃时，将其倒入转速为400～500r/min的模筒；

合金液体完全浇入后，在30s内将转速匀速升至1600～1650r/min，并在该转速保持15分钟；

随后使用循环水对模筒外表面进行降温，并在40s内匀速降至800～1000r/min，保持该转速5分钟，再在20s内降至300～500r/min，保持该转速5分钟，接着将转速缓慢降至0；

（5）待温度冷却至50℃以下，将模筒吊出，随后将成形的合金管段从模筒内取出，并对管段内外表面进行机加工，得到Inconel600合金管成品。

上述离心铸造方法中，原料镍符合GB/6516《电解镍》标准要求，原料铬符合GB3211《金属铬》的要求，原料Q235B符合GB/T700-2006的要求，原料硅铁符合GB/T2272-2009的要求，原料锰铁符合GB/T3795-2006的要求。

步骤（2）中，所述金属模筒的骑乘角为89～110°，内孔尺寸为OD+4mm （OD表示合金管产品外径）。金属模筒内壁预先喷刷有涂料，用于降低模筒所受的热冲击和调节系统的冷却速度，并且管段冷却后易于从筒内拔出。涂层厚度通常为0.8～1mm，可用涂料种类对本领域技术人员而言是容易确认的，本发明中，优选使用由30％（wt）硅藻土、15%（wt）硅微粉、5.0％（wt）钠基膨润土和50％（wt）水组成的涂料组合物。

步骤（3）中，因为硅、锰等元素易烧损，因此采用分步混合，将上述原料在浇注前加入。整个原料的熔炼和混合过程可以使用直读光谱仪对试样包进行化学成分分析，以确保化学成分达标。可采用本领域熟悉且公知的方法监控熔炼温度，如使用接触式热电偶测温。

步骤（4）中，可采用本领域熟悉且公知的方法测定合金液体温度，如采用红外线测温仪或接触式热电偶测温等。倒入的合金液体占模筒容积的百分比可根据合金管产品的厚度要求进行相应调整，一般而言，合金液体占模筒容积在20-60%之间，优选30-60%，更优选40-60%，特别优选50-60%。

步骤（5）中，合金管段形成后，通过后加工对其形貌和尺寸进行优化。一般而言，适用的加工步骤包括，但不限于，外表面车削、内表面镗孔等。管段内孔和外圆经机加工后，内孔尺寸控制为，外圆尺寸控制为，表面粗糙度不超过3.2μmRa。其中，ID和OD分别表示预设合金管产品的内孔和外圆尺寸大小，其误差数值范围的单位为mm。