高温高压阀门铸件制造工艺及应用.doc

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1、高温高压阀门铸件制造工艺及应用１技术要求。1.1ＣＦ８Ｃ化学成分及力学性能要求CF8C化学成分要求及力学性能要求（ASTMA351）见表1、表2所示。1.2金相检测。逐件进行金相结构和侵蚀试验，试验按ASTME381执行，夹杂物级别要求符合表3的要求；不允许有尺寸大于ASTME45标准中的2.5级的偏析和带状不均匀组织；铁素体含量4%~16%。1.3晶间腐蚀检测。逐件进行敏化态晶间侵蚀试验，试验方法和试验结果应符合ASTMA262E法的要求。1.4无损检测1.4.1射线探伤检测逐件进行100%射线探伤检测，检测范围符合ASMEB16.34，检测方法按MSSSP54标准进

2、行，检测结果应符合：气孔/缩孔，不小于2级；其他，不允许表1CF8C化学成分CSiMnSPCrNiMoNb≤0.08≤2.00≤1.50≤0.015≤0.02018.0~21.09.0~12.0≤0.508×C~1.00表2CF8C力学性能Rm/MPaReL/MPaALo/%≥485≥205≥30表3夹杂物级别硫化物（A）硅酸盐(B)氧化铝(C)球化氧化物(D)总级别数≤1.0级≤1.5级≤1.0级≤2级≤5级注：Nb含量为C含量的1~8倍。71.4.2液体渗透检测逐件进行100%液体渗透检测，检测按ASTME165标准进行，检测结果应符合下列要求：①任何线性显示的缺陷

3、长度不大于2mm；②单个圆形缺陷的尺寸不大于4mm；③密集缺陷（指尺寸小于0.5mm的集中缺陷）累积长度在任何100mm×100mm的面积中不大于2mm。2制造工艺加氢裂化装置阀门铸件虽在局部结构上存在着差异，但共同具备的结构特点是，外形呈三通管状，各管道中心线在同一平面上，管壁较厚且基本均匀，铸件材质一般为耐蚀不锈钢CF8C。我公司在研制阀门铸件的过程中积累了一些经验，文中将以典型的零件DN400-2500lb阀门的铸造为例加以分析阐述2.1铸造工艺2.1.1铸造工艺分析DN400-2500lb阀门的结构见（图1）。该铸件毛坯重量为4300kg，外轮廓尺寸：1538m

4、m×1310mm×840mm。铸件外形呈三通管状，各管分别为圆环形管道，各管道中心线在同一平面上，同一轴向的两个管道管口处有法兰，与其垂直方向的管道管口部位壁厚增大，各管口全部加工，管道主体壁厚为115mm，管壁较厚且基本均匀，管道相交处形成热节。图1阀门铸件剖面结构图7该阀门铸件主体为圆环形管，具有圆环形铸件的共同特征，各管之间同心度难以保证，铸件壁厚公差较难控制，环形管道如何做到三个方向的管道同时补缩难度较大，所以在设计铸造工艺时需充分考虑这些因素。2.1.2铸造工艺设计（1）铸件收缩率的确定。该铸件选用的CF8C材质属于奥氏体不锈钢，在受阻收缩的请况下，结合铸件结

5、构形状，铸件外腔缩尺采用2.0%，内腔缩尺采用1.5%。（2）分型面选择。阀门要求各管道中心线在同一平面上，各环形管道补缩较困难，因此，以三个管口的中心所在平面为分型面，将铸件分为上下两半（图2）。图2阀门铸件工艺结构图分型面的选择经过阀门铸件各管口的中心，使分型面所在的平面为阀门铸件的最大截面，保证阀门铸件各管口轴向中心线在同一平面上，减少铸造砂芯的使用，减少了下芯合箱装配偏差，避免浇注后形成披缝，提高了阀门铸件各部位相对尺寸精度和表面质量，造型较方便简单。（3）浇注系统设计。阀门铸件浇注系统采用底注式浇注系统。底注式浇注系统内浇道基本上在淹没状态下工作，充型平稳，可

6、避免金属液发生激溅、氧化及由此而形成的铸件缺陷；无论浇口比是多大，横浇道基本工作在充满状态下，有利阻渣，型腔内的气体容易顺序排出。7CF8C材质合金元素Cr含量较高。Cr熔点高，使钢液液相线温度上升，降低钢液流动性，浇注过程中易产生冷隔、表面皱皮等现象。Cr在钢液中易氧化形成氧化铬膜，充型紊乱时易产生氧化夹杂。浇注系统设置时应充分考虑以上因素，保证充型快速、平稳。（a）浇注时间。根据铸件的液重可以按表4查出铸件的大致浇注时间，结合生产实际确定铸件的浇注时间。该阀门液重为9350kg，根据表4查出浇注时间在40~150s。为保证快速平稳充型，结合生产实际，浇注时间选择t=

7、105s。表4铸钢件质量与浇注时间关系质量/kg浇注时间/s500~100012~201000~300020~503000~500050~805000~1000040~150≥1000080~150浇注时间的设置是否合适，可用浇注时钢液在型腔内的上升速度v验算。液面上升速度v按公式（1）计算：v=H/t=1560/105=15mm/s（1）式中：H为铸件高度mm；t为浇注时间s（b）钢液的质量流率。质量流率V按公式（2）计算：V=G/Nnt（2）式中：G为铸件质量，kg；N为同时浇注的浇包个数；n为每个浇包所用的塞座砖数；t为钢液的浇注时