一种低碳、超低碳不锈钢消失模铸造用白模预发泡工艺

摘要

本发明公开了一种低碳、超低碳不锈钢消失模铸造用白模预发泡工艺，包括以下步骤：调节预发泡机蒸汽压力；通入蒸汽预热；添加白模珠粒原料；通入蒸汽对原料进行预发泡；通入蒸汽对原料进行保温；打开预发泡机取出白模珠粒。本发明得到的白模材料强度高、密度低、碳含量和残余物最低、发气量最小、珠粒大小均匀。

说明书

技术领域

本发明属于消失模铸造技术领域，具体涉及到一种低碳、超低碳不锈钢消失模铸造用白模预发泡工艺。

背景技术

消失模铸造是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，在刷涂涂料并烘干后，经振动造型、负压浇注等过程，高温金属液使模型气化并占据模型型腔，待凝固冷却后形成铸件的一种近无余量精确成型、成本相对低廉、外观成形性好、铸件规格和钢种适应范围较宽的新型铸造方法。该工艺无需取模、无分型面与砂芯，并消除了由于型芯组合而产生的尺寸误差，与传统砂型铸造相比，可大幅度减少机加工的时间与费用。采用消失模的方法生产低碳(C<0.08％)、超低碳(C<0.08％)不锈钢铸件，可以满足市场上所需的小批量、多品种、快节奏、低成本和高质量的生产要求，增加铸件产品的多样性。但是，不锈钢对于碳含量的控制是严格要求的，碳含量是影响不锈钢材料抗腐蚀性能的一个重要因素，碳含量的增加，会降低不锈钢材料的抗腐蚀性能。

由于白模含碳较高，在实际生产过程中，燃烧后的白模形成的积碳会卷入到合金液体中，造成合金液增碳，消失模铸造工艺主要应用在铸铁、普通铸钢中，一直无法生产出超低碳的高品质不锈钢铸件。比较近似的做法是先把白模制成壳型，再将壳型放入高温炉中把白模气化形成空壳，通过空壳来铸造出超低碳不锈钢铸件，由于空壳的强度限制，目前该工艺仅能生产200kg重量以下的铸件，且铸型强度不足。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种低碳、超低碳不锈钢消失模铸造用白模预发泡工艺，得到的白模材料强度高、密度低、碳含量和残余物最低、发气量最小、珠粒大小均匀。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种低碳、超低碳不锈钢消失模铸造用白模预发泡工艺，包括以下步骤：

(1)调节预发泡机蒸汽压力至0.3～0.5MPa；

(2)打开预发泡机通入100℃蒸汽预热15～45min；

(3)向预发泡机中添加白模珠粒原料500～1000mL；

(4)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.4～0.6MPa的蒸汽对原料预发泡30～120s；

(5)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.04～0.07MPa的蒸汽，保温30～70s；

(6)打开预发泡机取出白模珠粒。

进一步，步骤(1)中，蒸汽压力为0.4MPa。

进一步，步骤(4)中，蒸汽压力为0.45MPa。

进一步，步骤(5)中，蒸汽压力为0.06MPa。

进一步，白模珠粒原料模样密度为16～18kg/m³，含碳量小于32％，在900℃温度下，发气量不高于470mL/g，其粘流温度为65～75℃，在热分解后残留物含EPS小于15％。

综上所述，本发明具有以下优点：

1.采用本发明的预发泡工艺，得到的白模材料强度高、密度低、碳含量和残余物最低、发气量最小、珠粒大小均匀，且成本低廉，可以实现对低碳、超低碳不锈钢的消失模铸造生产，实现产品的小批量、多品种、低成本、高质量生产。

2.本预发泡工艺中，对各个步骤的蒸汽压力进行调节控制，对原料预热时蒸汽压力稍大于发泡机预热压力，可使白模珠粒原料均匀透热，加强预发泡效果，得到强度更高的白模珠粒，保温时蒸汽的低压力可以使白模表面更加平整光洁，降低表面粗糙度。

3.对发泡机进行预热，有利于减少预发泡机中的水分，缩短预发泡时间，而白模珠粒预发泡和保温时的蒸汽温度略高于发泡机预热温度，可使白模珠粒原料受热膨胀均匀，加速预发泡过程，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明的具体实施方式做详细的说明。

实施例1

一种低碳、超低碳不锈钢消失模铸造用白模预发泡工艺，包括以下步骤：

(1)调节预发泡机蒸汽压力至0.3MPa；

(2)打开预发泡机通入100℃蒸汽预热30min；

(3)向预发泡机中添加白模珠粒原料800mL；

(4)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.4MPa的蒸汽对原料预发泡80s；

(5)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.06MPa的蒸汽，保温50s；

(6)打开预发泡机取出白模珠粒。

其中，白模珠粒原料模样密度为17kg/m³，含碳量30％，在900℃温度下，发气量不高于470mL/g，其粘流温度为65～75℃，在热分解后残留物含EPS小于15％。

测得白模坯料抗拉强度为0.45MPa，表面质量平整光洁，表面粗糙度约为6.0μm。

实施例2

一种低碳、超低碳不锈钢消失模铸造用白模预发泡工艺，包括以下步骤：

(1)调节预发泡机蒸汽压力至0.4MPa；

(2)打开预发泡机通入100℃蒸汽预热30min；

(3)向预发泡机中添加白模珠粒原料800mL；

(4)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.45MPa的蒸汽对原料预发泡80s；

(5)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.06MPa的蒸汽，保温50s；

(6)打开预发泡机取出白模珠粒。

其中，白模珠粒原料模样密度为17kg/m³，含碳量30％，在900℃温度下，发气量不高于470mL/g，其粘流温度为65～75℃，在热分解后残留物含EPS小于15％。

测得白模坯料抗拉强度为0.5MPa，表面质量平整光洁，表面粗糙度约为5.5μm。

实施例3

一种低碳、超低碳不锈钢消失模铸造用白模预发泡工艺，包括以下步骤：

(1)调节预发泡机蒸汽压力至0.5MPa；

(2)打开预发泡机通入100℃蒸汽预热30min；

(3)向预发泡机中添加白模珠粒原料800mL；

(4)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.55MPa的蒸汽对原料预发泡80s；

(5)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.06MPa的蒸汽，保温50s；

(6)打开预发泡机取出白模珠粒。

其中，白模珠粒原料模样密度为17kg/m³，含碳量30％，在900℃温度下，发气量不高于470mL/g，其粘流温度为65～75℃，在热分解后残留物含EPS小于15％。

测得白模坯料抗拉强度为0.41MPa，表面质量平整光洁，表面粗糙度约为5.8μm。

实施例4

一种低碳、超低碳不锈钢消失模铸造用白模预发泡工艺，包括以下步骤：

(1)调节预发泡机蒸汽压力至0.4MPa；

(2)打开预发泡机通入100℃蒸汽预热30min；

(3)向预发泡机中添加白模珠粒原料800mL；

(4)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.45MPa的蒸汽对原料预发泡80s；

(5)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.04MPa的蒸汽，保温50s；

(6)打开预发泡机取出白模珠粒。

其中，白模珠粒原料模样密度为17kg/m³，含碳量30％，在900℃温度下，发气量不高于470mL/g，其粘流温度为65～75℃，在热分解后残留物含EPS小于15％。

测得白模坯料抗拉强度为0.47MPa，表面质量平整光洁，表面粗糙度约为5.8μm。

实施例5

一种低碳、超低碳不锈钢消失模铸造用白模预发泡工艺，包括以下步骤：

(1)调节预发泡机蒸汽压力至0.4MPa；

(2)打开预发泡机通入100℃蒸汽预热30min；

(3)向预发泡机中添加白模珠粒原料800mL；

(4)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.45MPa的蒸汽对原料预发泡80s；

(5)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.07MPa的蒸汽，保温50s；

(6)打开预发泡机取出白模珠粒。

其中，白模珠粒原料模样密度为17kg/m³，含碳量30％，在900℃温度下，发气量不高于470mL/g，其粘流温度为65～75℃，在热分解后残留物含EPS小于15％。

测得白模坯料抗拉强度为0.46MPa，表面质量平整光洁，表面粗糙度约为5.7μm。

实施例6

一种低碳、超低碳不锈钢消失模铸造用白模预发泡工艺，包括以下步骤：

(1)调节预发泡机蒸汽压力至0.4MPa；

(2)打开预发泡机通入100℃蒸汽预热30min；

(3)向预发泡机中添加白模珠粒原料800mL；

(4)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.45MPa的蒸汽对原料预发泡80s；

(5)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.06MPa的蒸汽，保温50s；

(6)打开预发泡机取出白模珠粒。

其中，白模珠粒原料模样密度为18kg/m³，含碳量28％，在900℃温度下，发气量不高于470mL/g，其粘流温度为65～75℃，在热分解后残留物含EPS小于15％。

测得白模坯料抗拉强度为0.5MPa，表面质量平整光洁，表面粗糙度约为5.5μm。

对比例1

一种低碳、超低碳不锈钢消失模铸造用白模预发泡工艺，包括以下步骤：

(1)调节预发泡机蒸汽压力至0.3MPa；

(2)打开预发泡机通入100℃蒸汽预热30min；

(3)向预发泡机中添加白模珠粒原料800mL；

(4)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.3MPa的蒸汽对原料预发泡80s；

(5)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.06MPa的蒸汽，保温50s；

(6)打开预发泡机取出白模珠粒。

其中，白模珠粒原料模样密度为17kg/m³，含碳量30％，在900℃温度下，发气量不高于470mL/g，其粘流温度为65～75℃，在热分解后残留物含EPS小于15％。

测得白模坯料抗拉强度为0.44MPa，表面质量平整光洁，表面粗糙度约为5.9μm。

对比例2

一种低碳、超低碳不锈钢消失模铸造用白模预发泡工艺，包括以下步骤：

(1)调节预发泡机蒸汽压力至0.4MPa；

(2)打开预发泡机通入100℃蒸汽预热30min；

(3)向预发泡机中添加白模珠粒原料800mL；

(4)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.4MPa的蒸汽对原料预发泡80s；

(5)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.06MPa的蒸汽，保温50s；

(6)打开预发泡机取出白模珠粒。

其中，白模珠粒原料模样密度为17kg/m³，含碳量30％，在900℃温度下，发气量不高于470mL/g，其粘流温度为65～75℃，在热分解后残留物含EPS小于15％。

测得白模坯料抗拉强度为0.47MPa，表面质量平整光洁，表面粗糙度约为5.9μm。

对比例3

一种低碳、超低碳不锈钢消失模铸造用白模预发泡工艺，包括以下步骤：

(1)调节预发泡机蒸汽压力至0.5MPa；

(2)打开预发泡机通入100℃蒸汽预热30min；

(3)向预发泡机中添加白模珠粒原料800mL；

(4)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.5MPa的蒸汽对原料预发泡80s；

(5)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.06MPa的蒸汽，保温50s；

(6)打开预发泡机取出白模珠粒。

其中，白模珠粒原料模样密度为17kg/m³，含碳量30％，在900℃温度下，发气量不高于470mL/g，其粘流温度为65～75℃，在热分解后残留物含EPS小于15％。

测得白模坯料抗拉强度为0.42MPa，表面质量平整光洁，表面粗糙度约为6.0μm。

对比例4

一种低碳、超低碳不锈钢消失模铸造用白模预发泡工艺，包括以下步骤：

(1)调节预发泡机蒸汽压力至0.4MPa；

(2)打开预发泡机通入100℃蒸汽预热30min；

(3)向预发泡机中添加白模珠粒原料800mL；

(4)向预发泡机中通入温度为100℃、压力为0.45MPa的蒸汽对原料预发泡80s；

(5)向预发泡机中通入温度为100℃、压力为0.4MPa的蒸汽，保温50s；

(6)打开预发泡机取出白模珠粒。

其中，白模珠粒原料模样密度为17kg/m³，含碳量30％，在900℃温度下，发气量不高于470mL/g，其粘流温度为65～75℃，在热分解后残留物含EPS小于15％。

测得白模坯料抗拉强度为0.41MPa，表面质量平整光洁，表面粗糙度约为6.7μm。

对比例5

一种低碳、超低碳不锈钢消失模铸造用白模预发泡工艺，包括以下步骤：

(1)调节预发泡机蒸汽压力至0.4MPa；

(2)打开预发泡机通入100℃蒸汽预热30min；

(3)向预发泡机中添加白模珠粒原料800mL；

(4)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.45MPa的蒸汽对原料预发泡80s；

(5)向预发泡机中通入温度为105℃、压力为0.06MPa的蒸汽，保温50s；

(6)打开预发泡机取出白模珠粒。

其中，白模珠粒原料模样密度为25kg/m³，含碳量40％，在900℃温度下，发气量不高于470mL/g，其粘流温度为65～75℃，在热分解后残留物含EPS小于15％。

测得白模坯料抗拉强度为0.43MPa，表面质量平整光洁，表面粗糙度约为6.2μm。

由实施例1～3和对比例1～3可知，原料预热时蒸汽压力稍大于发泡机预热压力所得白模珠粒，比原料预热蒸汽压力等于发泡机预热压力所得白模珠粒的抗拉强度更好，表面粗糙度更低，得到更均匀的白模珠粒，保温时蒸汽的低压力也使白模表面更加平整光洁，表面粗糙度低；由实施例2、4、5和对比例4可知而当白模珠粒预发泡和保温时的蒸汽温度略高于发泡机预热温度，所得白模珠粒的强度和表面粗糙度也更好；实施例2、6和对比例5可知，采用本发明所用白模珠粒原料，所得白模珠粒强度更高，粗糙度低。

虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。