滲碳爐爐罐的消失模鑄造工藝研究與應(yīng)用ZG1Cr18Ni9奧氏體不銹鋼因其優(yōu)異的高溫抗氧化性、耐腐蝕性和抗?jié)B碳性能，被廣泛應(yīng)用于滲碳爐爐罐的制造。本文結(jié)合消失模鑄造工藝特點(diǎn)，探討了ZG1Cr18Ni9爐罐的鑄造工藝設(shè)計(jì)、關(guān)鍵工序控制及質(zhì)量控制方法，為復(fù)雜耐熱鋼鑄件的高效生產(chǎn)提供參考。

 1. 材料特性與工藝難點(diǎn)分析  

ZG1Cr18Ni9屬于高鉻鎳奧氏體耐熱鋼，其化學(xué)成分（wt.%）為：C≤0.12%，Cr 17-20%，Ni 8-11%，Si≤1.5%，Mn≤2.0%。該材料在高溫（≤1000℃）下具有以下特性：  

- 抗?jié)B碳能力：Cr元素形成致密Cr?O?氧化膜，有效阻隔滲碳?xì)夥涨治g；  

- 高溫強(qiáng)度：奧氏體基體在長期高溫服役中組織穩(wěn)定性好；  

- 鑄造工藝難點(diǎn)：凝固收縮大（線收縮率約2.2%），熱裂傾向高，易產(chǎn)生縮孔、夾渣等缺陷。

滲碳爐用耐熱鋼ZG1Cr18Ni9爐罐消失模鑄造

 2. 消失模鑄造工藝流程設(shè)計(jì)  

消失模鑄造（Lost Foam Casting）通過EPS（可發(fā)性聚苯乙烯）泡沫模型整體成型，適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的爐罐類鑄件。其工藝流程如下：  

 2.1 模型制備  

- 三維建模：根據(jù)爐罐結(jié)構(gòu)（筒體+法蘭+加強(qiáng)筋）進(jìn)行分模設(shè)計(jì)，優(yōu)化壁厚過渡（4-20mm）；  

- 泡沫成型：選用密度18-22kg/m3的EPS板材，采用數(shù)控加工或模具發(fā)泡成型，模型表面粗糙度Ra≤12.5μm；  

- 組裝粘接：使用專用熱熔膠拼接模型組件，確保接縫平整無臺(tái)階。

 2.2 涂料及烘干  

- 涂料配方：采用高透氣性鋯英粉基涂料（骨料粒度200目），添加CMC粘結(jié)劑和硅溶膠增強(qiáng)涂層強(qiáng)度；  

- 涂刷工藝：浸涂2-3次，涂層厚度0.8-1.2mm，烘干溫度40-50℃（時(shí)間≥24h），確保水分≤0.5%。

 2.3 振動(dòng)造型  

- 型砂選擇：采用40/70目寶珠砂，具有高耐火度（≥1790℃）和低膨脹系數(shù)；  

- 振動(dòng)參數(shù)：三維微振（頻率50Hz，振幅0.5mm），逐層加砂至緊實(shí)度≥85%。

 2.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)  

- 底注式澆注：采用階梯式橫澆道+分散內(nèi)澆口，金屬液平穩(wěn)充型；  

- 冒口優(yōu)化：頂部設(shè)置環(huán)形保溫冒口，配合冷鐵控制順序凝固，降低縮松風(fēng)險(xiǎn)。

滲碳爐用耐熱鋼ZG1Cr18Ni9爐罐消失模鑄造

 3. 關(guān)鍵工序控制  

 3.1 熔煉與澆注  

- 熔煉工藝：中頻爐熔煉，出鋼溫度1580-1620℃，采用Al終脫氧（加入量0.1-0.15%）；  

- 澆注控制：真空度≤-0.04MPa，澆注溫度1540-1560℃，澆注時(shí)間≤30秒。

 3.2 缺陷防治  

- 氣孔控制：模型預(yù)發(fā)泡時(shí)添加0.05%硬脂酸鋅改善氣化速度，澆注前通氮?dú)庵脫Q型腔空氣；  

- 夾渣預(yù)防：采用陶瓷過濾片（孔徑10ppi）凈化鋼液；  

- 裂紋抑制：鑄件冷卻至600℃以下開箱，退火處理（850℃×4h爐冷）消除殘余應(yīng)力。

 4. 質(zhì)量檢測(cè)與應(yīng)用效果  

- 力學(xué)性能：經(jīng)熱處理后，鑄件室溫抗拉強(qiáng)度≥520MPa，延伸率≥35%；  

- 金相組織：奧氏體基體+少量δ鐵素體（含量≤8%），晶粒度6-7級(jí)；  

- 工業(yè)應(yīng)用：某熱處理廠采用該工藝生產(chǎn)的爐罐（尺寸Φ1200×2000mm）使用壽命達(dá)3年以上，較傳統(tǒng)砂型鑄造提高40%。

 5. 工藝優(yōu)勢(shì)總結(jié)  

消失模鑄造ZG1Cr18Ni9爐罐具有以下優(yōu)勢(shì)：  

1. 精度高：尺寸公差可達(dá)CT8級(jí)，減少機(jī)加工量；  

2. 成本低：無需制芯，材料利用率提高20-30%；  

3. 環(huán)保性好：寶珠砂可重復(fù)使用，無廢砂排放。