鑄造耐熱鋼ZG45Cr25Ni35熱處理工裝大型料盤技術方案高溫熱處理設備對大尺寸承載工裝的需求，設計采用高合金耐熱鑄鋼ZG45Cr25Ni35材料鑄造大型料盤。方案重點攻克材料鑄造性能優(yōu)化、大尺寸結構應力控制、抗高溫變形強化設計等難點，確保料盤在≤1100°C下保持優(yōu)異抗蠕變強度及耐氧化性能，支撐超長服役周期。

一、 工況分析與核心需求

*   溫度場： 長期暴露于800 - 1100°C高溫環(huán)境。

*   承載負荷： 靜載工件總重 ≥ 500公斤（具體值可調(diào)整），需支撐其通過高溫處理全過程。

*   工況特點： 高頻次熱循環(huán)（裝出爐）、高溫氣氛氧化腐蝕。

*   核心失效風險： 高溫蠕變變形、氧化起皮剝落、熱疲勞開裂。

*   設計目標： 壽命 > 2年（優(yōu)于普通耐熱鋼4倍以上），服役期內(nèi)變形量 ≤ 3mm。

二、 材料選型：ZG45Cr25Ni35鑄造耐熱鋼ZG45Cr25Ni35熱處理工裝 大料盤

*   成分優(yōu)勢 (ASTM A297 HP-Nb類型)：

    *   高Cr (25%)： 形成穩(wěn)定氧化膜，顯著提升抗高溫氧化/滲碳能力。

    *   高Ni (35%)： 穩(wěn)定奧氏體基體，提升抗高溫蠕變強度與抗熱沖擊韌性。

    *   Nb/C微調(diào)： 強化晶界，優(yōu)化高溫持久強度。

*   性能參數(shù)（鑄造態(tài)參考值）：

    *   1100°C抗拉強度 ≥ 45MPa

    *   1050°C暴露1000小時后氧化速率 < 0.15mm/year

    *   長期使用溫度上限達1150°C

三、 料盤結構設計

*   幾何參數(shù)： 直徑φ1200mm × 厚度45mm（邊緣加厚至55mm）。

*   抗變形結構：

    *   底部肋板陣列: 徑向肋高50mm，厚度15mm；環(huán)向肋間隔150mm。增加抗彎剛度。

    *   拱形優(yōu)化: 中心預設0.5°反拱角，抵消高溫下垂變形。

    *   邊緣倒圓: R≥10mm過渡，緩解應力集中。

*   載荷接口： 盤底預設6×M20螺孔工位，優(yōu)化吊裝承載均衡性。

四、 鑄造工藝關鍵控制點

*   熔煉控制：

    *   AOD/VOD精煉脫硫至S≤0.015%，氧活度控制。

    *   Nb按0.8-1.2%精確加入，采用隨流孕育工藝。

*   鑄造工藝：

    *   樹脂砂造型，高透氣性型砂配方。

    *   頂注+底注復合澆冒口系統(tǒng)：確保大型薄壁件充型平穩(wěn)，提升內(nèi)部致密度。

    *   多點分散冒口設計：結合數(shù)值模擬優(yōu)化，避免軸線縮松。

    *   熱節(jié)處埋設冷鐵控制凝固梯度。

*   過程監(jiān)控： SPC控制爐前成分（C/Si/P偏差≤±0.03%）；紅外熱像儀動態(tài)監(jiān)控凝固過程。

五、 熱處理強化工藝

*   高溫固溶處理： 

    *   1180±10°C × 8小時保溫 → 水淬（或快速風冷）

    *   作用： 充分固溶碳化物，均勻化組織。

*   時效強化： 

    *   900±10°C × 16小時保溫 → 空冷

    *   作用： 析出彌散碳化物（Cr23C6/M23C6），提升高溫強度與組織穩(wěn)定性。

六、 全流程質(zhì)量檢測

*   原料端： 光譜儀成分檢驗 + 氧氮分析。

*   鑄件檢測： 

    *   RT/X光探傷（按ASTM E186/E446 Ⅱ級）。

    *   UT超聲檢測（DAC≥Φ3mm平底孔靈敏度）。

    *   表面滲透檢測（ASTM E165）。

*   熱處理后： 

    *   表面洛氏硬度抽樣檢測（80-95 HRB目標值）。

    *   關鍵： 尺寸精度三維掃描（平面度公差≤1.5mm/m）。

    *   破壞性抽樣： 高溫持久試驗（1050°C/20MPa ≥ 100小時），微觀結構SEM分析。

七、 實際工況驗證與優(yōu)勢鑄造耐熱鋼ZG45Cr25Ni35熱處理工裝 大料盤

*   驗證數(shù)據(jù)（某鋼廠退火線料盤）：  

    連續(xù)使用14個月(約800次熱循環(huán))后：

    *   盤面變形量實測1.8mm（公差帶允許值內(nèi)）

    *   氧化皮≤0.1mm無剝落

    *   無肉眼可見裂紋缺陷

*   對比優(yōu)勢：

    *   壽命對比： 較傳統(tǒng)Cr25Ni20材質(zhì)延長超過300%。

    *   停機損失節(jié)?。?年減少換裝/維修工時50小時以上。

    *   成材率提升： 工裝穩(wěn)定性保障產(chǎn)品加熱均勻性，減少返修率。

結論：  

ZG45Cr25Ni35鑄造大型料盤通過綜合材料強化、抗變形結構設計、精密鑄造與熱處理工藝，實現(xiàn)了極限服役條件下的長壽命可靠運行。其顯著提升的熱處理生產(chǎn)穩(wěn)定性與效益經(jīng)濟性，使其成為熱工裝備的核心工裝。

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附件建議包含：

*   三維結構爆炸圖

*   鑄造工藝方案模擬云圖（溫度/應力場分布）

*   料盤高溫變形有限元仿真對比

*   主要性能檢測報告摘要