電渣重溶法制造雙頭螺栓的工藝與應用經(jīng)驗
表述了在制造寬廣溫度范圍下工作的各種規(guī)格尺寸的雙頭螺栓時利用電渣重溶法，鍛造所獲得所需要的鋼錠的研究結果。該工藝從獲得高機械性能的毛坯件和在節(jié)約費用方面許多優(yōu)點。
一、前言
雙頭螺栓被應用來聯(lián)接安裝在導管上的法蘭和緊固件低溫工作的機器和機構，可承受的力載荷大。通常雙頭螺栓多用價格高的高強度復雜合金鋼制造，在建筑在常用的尺寸為50-800mm，直徑為10~70mm。雙頭螺栓的規(guī)格尺寸將取決于被聯(lián)接法蘭的“裙”厚度、自噴裝置或截止閥門導管零件的厚度，以及取決于被安裝的機器和機構的外廊尺寸。
因訂購批量雙頭螺栓的數(shù)量不多，而大部分是多規(guī)格、多品種數(shù)量不少的產(chǎn)品。因此，生產(chǎn)這種雙頭螺栓的企業(yè)不得不購買數(shù)量不多的不同尺寸的高強度鋼棒料，從而造成經(jīng)濟上的損失。
二、電渣重熔工藝多
本文列出了制造不同尺寸18Cr2Ni4WA鋼雙頭螺栓工藝中應用電渣重熔可能性的研究結果。該鋼在滲碳和后續(xù)調(diào)質(zhì)后用來制造對強度、韌性和耐磨性提出較高要求的零件，以及用來制造經(jīng)受高振動和動載荷的零件。
用電渣重熔法獲得的鋼錠被廣泛應用應來制造各種各樣的制品。這種鋼錠具有高的密度和機械性能，且重要的是它的價格與傳統(tǒng)鑄錠的價格低很多，主要是利用生產(chǎn)的廢料(尾端廢料，廢品零件、毛邊、切碎等)來制造鋼錠。
電渣重熔過程：用18Cr2Ni4WA鋼的各種廢料焊接成直徑為150~170mm的被重熔電極。廢料的化學成分按TOCT4543檢驗是符合18Cr2Ni4WA鋼的化學成分(%)。C-0.17~0.2，Mn-0.25~0.55，Si—0.17~0.37，S-≤0.025，P-≤0.025，Ni―4~4.4，Cr―1.35~1.65，W―0.8~1.2，Cu-≤0.3。
焊接后的電極置于固定的銅結晶器內(nèi)。結晶器的高度為1000mm，內(nèi)腔直徑為200mm。在電極下端和結晶器底之間留有間隙15~20mm。被消耗電極的重熔是應用嚴格的電源伏安特性的TⅢ3000-1變壓器從“液體出發(fā)點”實現(xiàn)的(即在電極端與結晶器底之間的間隙充填早先制備的已確定成分的熔化焊劑)。重熔規(guī)定如下：電流強度1=2800~3000A，電壓U=40V，重熔時間-75min。
用來重熔焊劑有下列化學成分(%);CaF2-50，Al2O3-24，MgO-8，SiO-8，Mn-10。選擇該成分焊藥的目的是沿被熔化鋼錠的高度均勻分布的合金元素，較深的精煉去除金屬中的有害雜質(zhì)，提高金屬化學成分的均勻性和建立細碳化物相。焊藥重量為5kg。
在結晶器的冷卻系統(tǒng)內(nèi)，借助專用泵保持水壓0.4Mpa，水的流量2.4m/h，入口溫度10℃;出口溫度60℃。被獲得的鋼錠重量為200kg。
在水冷銅結晶內(nèi)金屬結晶條件、特點將直接影響鋼錠的構成。熱量由熔化和過熱的電極金屬直接傳到鋼錠的上部，同時產(chǎn)生強烈散熱到結晶器的底部。此外，由于形成渣殼，鋼錠金屬與結晶器壁沒有直接接觸，而在液體金屬池上的渣池如同一般鋼錠內(nèi)一樣的起熱保護帽作用。
高的溫度梯度和定向散熱可促使形成柱狀晶體，而晶體生長的徑向一軸向方向性可消除鋼錠組織內(nèi)形成氣孔、裂紋等可能性。這時，在鋼錠頭部內(nèi)沒有縮孔。
現(xiàn)已確定，在水冷結盟晶器內(nèi)電渣重熔時的定向結晶和存在液態(tài)金屬池和電渣池，可保證獲得最大的密度的鑄造宏觀組織的鋼錠，而無裂紋、夾砂、發(fā)紋、白點、非金屬夾雜物、帶平滑外表面的偏析缺陷。鋼錠的化學成分(%)如下：C―0.17，Mn―0.51，Si―0.32，S―0.012，P―0.016，Ni―4.3，Cr―1.53，W―0.88，Cu―0.22。
