用于特殊工況的閥體鍛件其使用安全等級為核一級, 質保一級, 設計使用壽命達30 年。因此要求閥體用高性能不銹鋼鍛件, 應該具有高純度、低缺陷、低偏析、細晶粒和優(yōu)良的高溫機械性能以及良好的耐蝕性, 同時具有一定比例的α相存在。但是, 現有奧氏體鋼的力學性能無法滿足制造工藝的技術要求, 所以研究其制造工藝是非常重要的。
閥體鍛件對鋼的化學成分有嚴格的要求。選用鎳板的鈷含量應< 01050 % , 對基本爐料嚴格控制微量元素Zn、Sn、Sb、Bi 和As〔1〕, 以保證鋼的高溫強度和防止低熔點共晶相而引起的熱脆性。將電弧爐熔化后的鋼液轉入VOD 爐精煉。冶煉中, 真空缶的壓力為0113 ×103 ～012 ×103Pa,根據不同熔煉期碳含量變化相應調整氧的吹入量。氧的吹入量控制在600～400nm3/ h 。在鋼液中的碳接近0105 %時停止吹氧, 通入氬氣攪拌, 促進鋼液中[C] 和[O ] 反應, 使鋼液中的[ C] 小于 0104 % , 鋼液中的氮隨著氬氣泡的形成而一同逸出鋼液, 從而達到降氮效果。用氧濃差電極測定鋼中 [O] 含量為01038 % , 將造渣材料CaO、CaF 和還原劑Si - Ca 先后加入鋼液中, 在還原結束時鋼液中加入鋁終脫氧, 經15min 脫氧后測定鋼液中 [O] 含量是為01002 %。在VOD 爐冶煉中達到了降碳脫氧和去除鋼液中氮的效果。在澆注中采用了防護與濾渣相關措施鑄成4t 重的八角錠。對VOD 爐冶煉的鋼錠取樣分析, 鋼錠的化學成分滿足工藝要求。
由于含鈦的奧氏體不銹鋼在澆注時鋼液的流動性較差, 影響鋼錠的表面質量, 也給鍛造帶來一定困難。閥體鍛件用的奧氏體不銹鋼要求具有4 %～ 12 %的α相, 由于α和γ兩種相的高溫形變抗力不同, 在鍛造過程中如果鍛造溫度和鍛比控制不當很容易在相界產生內部裂紋而使鍛件報廢。所以選擇合理的鍛造溫度與鍛比尤為重要。
經過大量的試驗, 研制出高性能的 0Cr18Ni10Ti 鋼制造的閥體鍛件, 該鍛件由于采用形變與再結晶工藝, 使鍛造中產生的大量位錯得以保留, 為獲得均勻的組織和細小的晶粒創(chuàng)造了有利條件。另外, 在制造工藝中除了從原材料控制微量元素Zn、Sn、Sb、Bi 和As 外, 應對鋼中間隙元素 C、N 和O 加以限制。在澆注時采取防護及濾渣等工藝防止氧化物的產生和夾雜物進入鋼中, 保證了鍛件具有高純度和較高的綜合性能, 驗證了冶金工藝和鍛造工藝的合理性。
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