渗碳炉用耐热钢ZG1Cr18Ni9炉罐消失模铸造渗碳炉炉罐的消失模铸造工艺研究与应用ZG1Cr18Ni9奥氏体不锈钢因其优异的高温抗氧化性、耐腐蚀性和抗渗碳性能，被广泛应用于渗碳炉炉罐的制造。

渗碳炉炉罐的消失模铸造工艺研究与应用ZG1Cr18Ni9奥氏体不锈钢因其优异的高温抗氧化性、耐腐蚀性和抗渗碳性能，被广泛应用于渗碳炉炉罐的制造。本文结合消失模铸造工艺特点，探讨了ZG1Cr18Ni9炉罐的铸造工艺设计、关键工序控制及质量控制方法，为复杂耐热钢铸件的高效生产提供参考。

 1. 材料特性与工艺难点分析  

ZG1Cr18Ni9属于高铬镍奥氏体耐热钢，其化学成分（wt.%）为：C≤0.12%，Cr 17-20%，Ni 8-11%，Si≤1.5%，Mn≤2.0%。该材料在高温（≤1000℃）下具有以下特性：  

- 抗渗碳能力：Cr元素形成致密Cr₂O₃氧化膜，有效阻隔渗碳气氛侵蚀；  

- 高温强度：奥氏体基体在长期高温服役中组织稳定性好；  

- 铸造工艺难点：凝固收缩大（线收缩率约2.2%），热裂倾向高，易产生缩孔、夹渣等缺陷。

渗碳炉用耐热钢ZG1Cr18Ni9炉罐消失模铸造

 2. 消失模铸造工艺流程设计  

消失模铸造（Lost Foam Casting）通过EPS（可发性聚苯乙烯）泡沫模型整体成型，适用于结构复杂的炉罐类铸件。其工艺流程如下：  

 2.1 模型制备  

- 三维建模：根据炉罐结构（筒体+法兰+加强筋）进行分模设计，优化壁厚过渡（4-20mm）；  

- 泡沫成型：选用密度18-22kg/m³的EPS板材，采用数控加工或模具发泡成型，模型表面粗糙度Ra≤12.5μm；  

- 组装粘接：使用专用热熔胶拼接模型组件，确保接缝平整无台阶。

 2.2 涂料及烘干  

- 涂料配方：采用高透气性锆英粉基涂料（骨料粒度200目），添加CMC粘结剂和硅溶胶增强涂层强度；  

- 涂刷工艺：浸涂2-3次，涂层厚度0.8-1.2mm，烘干温度40-50℃（时间≥24h），确保水分≤0.5%。

 2.3 振动造型  

- 型砂选择：采用40/70目宝珠砂，具有高耐火度（≥1790℃）和低膨胀系数；  

- 振动参数：三维微振（频率50Hz，振幅0.5mm），逐层加砂至紧实度≥85%。

 2.4 浇注系统设计  

- 底注式浇注：采用阶梯式横浇道+分散内浇口，金属液平稳充型；  

- 冒口优化：顶部设置环形保温冒口，配合冷铁控制顺序凝固，降低缩松风险。

渗碳炉用耐热钢ZG1Cr18Ni9炉罐消失模铸造

 3. 关键工序控制  

 3.1 熔炼与浇注  

- 熔炼工艺：中频炉熔炼，出钢温度1580-1620℃，采用Al终脱氧（加入量0.1-0.15%）；  

- 浇注控制：真空度≤-0.04MPa，浇注温度1540-1560℃，浇注时间≤30秒。

 3.2 缺陷防治  

- 气孔控制：模型预发泡时添加0.05%硬脂酸锌改善气化速度，浇注前通氮气置换型腔空气；  

- 夹渣预防：采用陶瓷过滤片（孔径10ppi）净化钢液；  

- 裂纹抑制：铸件冷却至600℃以下开箱，退火处理（850℃×4h炉冷）消除残余应力。

 4. 质量检测与应用效果  

- 力学性能：经热处理后，铸件室温抗拉强度≥520MPa，延伸率≥35%；  

- 金相组织：奥氏体基体+少量δ铁素体（含量≤8%），晶粒度6-7级；  

- 工业应用：某热处理厂采用该工艺生产的炉罐（尺寸Φ1200×2000mm）使用寿命达3年以上，较传统砂型铸造提高40%。

 5. 工艺优势总结  

消失模铸造ZG1Cr18Ni9炉罐具有以下优势：  

1. 精度高：尺寸公差可达CT8级，减少机加工量；  

2. 成本低：无需制芯，材料利用率提高20-30%；  

3. 环保性好：宝珠砂可重复使用，无废砂排放。