耐热钢铸造吊具ZG30Cr20Ni10井室炉工装热处理行业中的关键设备，其内部的工装件（如料筐、料盘、炉罐等）长期承受高温、载荷及气氛腐蚀的严峻考验。

ZG30Cr20Ni10耐热钢铸造加工大型井式炉工装ZG30Cr20Ni10耐热钢在大型井式炉工装铸造加工中的应用与技术探讨 大型井式炉是冶金、热处理行业中的关键设备，其内部的工装件（如料筐、料盘、炉罐等）长期承受高温、载荷及气氛腐蚀的严峻考验。本文重点探讨采用ZG30Cr20Ni10耐热铸钢进行大型井室炉工装的铸造与加工工艺，分析其材料优势、关键技术难点及质量控制要点，旨在为同类产品的制造提供实践参考。

一、 材料选择：为何是ZG30Cr20Ni10？

井式炉工装的工作环境通常高达900°C至1100°C，并可能伴有渗碳、氧化性或多变的气氛。这对材料提出了的要求：

优异的高温强度与抗蠕变性：在长期高温承载下，工装需保持结构稳定，不易变形、塌陷。

出众的抗氧化和抗渗碳能力：抵御炉内气氛的侵蚀，延长使用寿命。

良好的抗热疲劳性能：能够承受反复的加热-冷却循环而不产生裂纹。耐热钢铸造吊具ZG30Cr20Ni10井室炉工装

ZG30Cr20Ni10（中国牌号，相近于美国ASTM HK30、德国G-X40CrNiSi25-12等）是一种中碳含量的铬镍系奥氏体耐热钢，契合上述需求：

化学成分优势：约20%的铬（Cr）含量能在高温下形成致密且稳定的Cr₂O₃氧化膜，有效阻隔进一步氧化和渗碳；10%的镍（Ni）稳定了奥氏体组织，确保了材料的高温强度和韧性，并改善抗热疲劳性能。

铸造性能：相较于更高牌号的耐热钢，其铸造流动性、抗热裂性较好，更适合制造结构复杂、壁厚变化较大的大型铸件。

二、 大型工装铸造加工的核心工艺与技术难点

大型井式炉工装（如直径数米的料筐或炉罐）的制造绝非易事，其核心在于控制变形、防止缺陷和保证性能。

1. 铸造工艺设计

浇注系统设计：采用底注式或阶梯式浇注系统，保证钢水平稳、有序地充满型腔，减少湍流和冲刷，防止夹渣和气孔。对于超大件，常采用多包合浇的工艺。

冒口与冷铁设计：工装件通常壁厚不均，需通过科学设置冒口（保温冒口、发热冒口）和冷铁，实现顺序凝固，将缩孔、缩松等缺陷引导至冒口中，确保主体部位致密。

造型与制芯：大型件多采用树脂砂或水玻璃砂造型，具有良好的退让性和溃散性，减少铸件收缩阻力，防止热裂。砂型的强度和透气性必须严格控制。

2. 熔炼与浇注

采用电弧炉或中频炉进行熔炼，精确控制化学成分，尤其要注意Cr、Ni等重要元素的含量下限。

进行有效的脱氧、精炼（如AOD、VOD等）以降低气体（氢、氧、氮）和有害杂质（如硫、磷）含量，提升钢水纯净度。

浇注温度需在保证流动性的前提下尽可能偏低，以减少收缩，细化晶粒。耐热钢铸造吊具ZG30Cr20Ni10井室炉工装

3. 热处理工艺

固溶处理：这是最关键的热处理工序。将铸件加热至1100°C - 1150°C，保温足够时间，使碳化物充分溶解到奥氏体中，然后快速水冷。

目的：

消除铸造应力，均匀化组织。

获得单一的过饱和奥氏体组织，材料的韧性、延展性和耐腐蚀性能。

为后续高温服役时碳化物的二次析出（强化）做好准备。

注意事项：加热和冷却必须均匀，防止因热应力导致新的变形或开裂。对于超大件，需要专用的大型热处理炉和严格的温度控制。

4. 机械加工难点与对策

难点：ZG30Cr20Ni10奥氏体组织韧性好、强度高，加工硬化倾向严重，属于难加工材料。大型工件装夹、找正困难，且加工余量大。

对策：

刀具选择：采用耐磨、热硬性好的硬质合金或陶瓷刀具。保持锋利的切削刃和合理的几何角度。

切削参数：采用较低的切削速度、较大的进给量和切深，避免刀尖在硬化层中长时间摩擦。

充分冷却：使用大量高压切削液进行冷却和润滑，及时带走热量和切屑。

分段加工：粗加工、半精加工、精加工分开，逐步释放和消除内应力，减小最终变形。

三、 质量控制与检验

无损检测：100%进行外观检查，对关键部位进行超声波探伤（UT）或射线探伤（RT），确保内部无裂纹、缩孔等致命缺陷。

尺寸检验：使用激光跟踪仪等大型测量设备，全面检测工装的关键尺寸和形位公差，确保与炉体的配合精度。

性能验证：通常通过随炉试棒来检验力学性能和金相组织，确保其达到标准要求。

四、 应用与展望

采用ZG30Cr20Ni10铸造的大型井式炉工装，凭借其的耐热性和持久强度，使用寿命远超普通材料，虽然初始制造成本较高，但综合性价比显著。通过不断优化铸造模拟（CAE）、先进熔炼和热处理技术，其质量和可靠性将得到进一步提升，为热处理装备的国产化和现代化提供坚实保障。