CN103667959B - 发酵用截止阀阀芯的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发酵用截止阀阀芯的制造方法，选用铬钼低合金钢为坯料，铬钼低合金钢的质量百分比成分为：碳：0.3%-0.31%、硅：0.18%-0.36%、锰：0.50%-0.70%、铬：0.90%-1.10%、钼：0.20%-0.30%、磷：0-0.02%、硫：0-0.025%、氢：0-1.8ppm、镍：0-0.40%、钒：0-0.03%、铜：0-0.30%、0-0.9%残余元素，其余为Fe，并且通过“湿法”在阀芯上涂覆聚四氟乙烯；本发明所设计的发酵用截止阀阀芯的制造方法制造出的发酵用截止阀阀芯韧性良好，并且具有优良的抗腐蚀性与抗菌性。
Description
技术领域
本发明涉及生物工程设备领域，特别是一种发酵用截止阀阀芯的制造方法。
背景技术
医药工业的发酵过程技术性强，对设备的要求较高，然而，“染菌”，即在微生物纯种培养过程中，除目的菌以外还有其他微生物存在的现象时有发生，由此为企业造成较 的经济损失。生产实践表明，在造成发酵染菌的原因中，除了人为操作因素，设备造成的发酵染菌占了很大比例。在发酵阀门也能造成发酵失败，因此，企业首先应树立“预防为主”的观念，从设备入手杜绝可能引起发酵染菌的各种隐患。
阀芯是阀门的主要设备，阀芯的密封性能如何，是否会出现泄漏等情况对于发酵的成功与否十分重要，目前，机械密封在发酵阀门上得到广泛应用，其取代了以前搅拌轴的填料密封形式，但是如果选用阀芯的机械密封系统不合适，仍然会发生轴封泄露，造成染菌。
在发酵过程中阀门开启频繁，经常受介质腐蚀、冲刷和气蚀的损害，尤其是阀座与阀芯互相接触进行关闭的部分的密封性和抗腐蚀抗菌性十分重要，阀门副结构的密封分为软密封和硬密封两种，硬密封的密封副结构是靠阀座与阀芯互相挤压发生微小弹塑性变形而形成一条闭合的圆形密封接触线，虽然这类阀门在应用初期密封效果良好，但是发酵阀门开启比较频繁，容易磨损先前形成的接触线，或者由于管道不清洁而使密封面产生压痕而损坏，使发酵失败。
聚四氟乙烯(F4，PTFE)具有一系列优良的使用性能：耐高温—长期使用温度200~260度，耐低温-在负100度时仍柔软；耐腐蚀-能耐王水和一切有机溶剂；耐气候—塑料中最佳的老化寿命；高润滑-具有塑料中最小的摩擦系数（0.04）；不粘性-具有固体材料中最小的表面张力而不粘附任何物质；无毒害-具有生理惰性；优异的电气性能，是理想的C级绝缘材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种能够使发酵用截止阀阀芯韧性良好，并且具有优良的抗腐蚀性与抗菌性的发酵用截止阀阀芯的制造方法。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种发酵用截止阀阀芯的制造方法，选用铬钼低合金钢为坯料，铬钼低合金钢的质量百分比成分为：碳：0.3%-0.31%、硅：0.18%-0.36%、锰：0.50%-0.70%、铬：0.90%-1.10%、钼：0.20%-0.30%、磷：0-0.02%、硫：0-0.025%、氢：0-1.8ppm、镍：0-0.40%、钒：0-0.03%、铜：0-0.30%、0-0.9%残余元素，其余为Fe；该制造方法具体包括如下步骤：
步骤（1）：加热上述坯料至900±20℃，并将坯料沿轴向横断面两个相互垂直的直径方向反复镦拔为所需尺寸的圆钢棒，空冷至360℃并保温420分钟；
将圆钢棒再次加热至880±10℃，并沿圆钢棒通径方向铸造中心孔，并进行外表面和孔内表面的圆滑处理，空冷至300±10℃保温180分钟，得到阀芯半成品；
步骤（2）：将步骤（1）中得到的阀芯半成品进炉加热至880±10℃并保温360分钟，空冷至300±10℃保温180分钟，然后再加热至600±15℃保温650分钟，炉冷至360±20℃出炉空冷；
步骤（3）：将步骤（2）中的阀芯半成品浸泡在有机溶剂并加温至约400℃使阀芯半成品表面的油脂完全挥发，然后，采用喷砂处理的机械方式使阀芯半成品表面与中心孔的内表面毛糙并在阀芯半成品的表面和中心孔的内表面涂覆一层底漆作为粘接助剂，在阀芯半成品的表面和中心孔的内表面涂覆聚四氟乙烯，具体处理如下：
：将聚四氟乙烯分散体均匀喷涂予阀芯半成品的表面和中心孔的内表面，涂层厚度为150-200微米；
：在烘炉中将潮湿的聚四氟乙烯分散体进行加热烘干，温度控制在90~100℃，直至大部分有机溶剂蒸发；
：在260~360℃下对阀芯半成品进行加热，此时聚四氟乙烯分散体熔融，并与粘接助剂形成网状结构；
步骤（4）：将完成涂覆后的阀芯半成品进行冷却，具体处理如下：
所述第一冷却工序：采用水冷以15-17℃/s的冷却速率将钢筋水冷至160~200℃；
所述第二冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1-2℃/s的冷却速率将钢筋水冷至140~160℃，然后空冷至100~140℃，再采用水冷以3-5℃/s的冷却速率将钢筋水冷至80~100℃，最后空冷至室温，既得到发酵用截止阀阀芯。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，前述的发酵用截止阀阀芯的制造方法，铬钼低合金钢的组分含量包括以下质量百分比的各组分，碳：0.3%、硅：0.18%、锰：0.50%、铬：0.90%、钼：0.20%、磷：0%、硫：0%、氢：1.0ppm、镍：0%、钒：0%、铜：0%、0-0.9%残余元素，其余为Fe。
前述的发酵用截止阀阀芯的制造方法，铬钼低合金钢的的组分含量包括以下质量百分比的各组分，碳：0.31%、硅：0.36%、锰：0.70%、铬：1.10%、钼：0.30%、磷：0.02%、硫：0.025%、氢：1.8ppm、镍：0.40%、钒： 0.03%、铜：0.30%、0-0.9%残余元素，其余为Fe。
本发明的有益效果是：
本发明中将阀芯半成品浸泡在有机溶剂并加温至约400℃，使阀芯半成品表面的油脂完全挥发，工件表层获得足够的表面附着力，同时，采用喷砂处理的机械方式清洁工件并使其表面毛糙，并借助底漆改善涂层同工件表层的结合能力；
本发明中在260~360℃下对阀芯半成品进行加热，这是一个不可逆的反应发生，形成的网状结构极为稳定；
本发明中采用聚四氟乙烯进行热涂覆，它的摩擦系数极小，仅为聚乙烯的1/5，又由于氟-碳链分子间作用力极低，所以聚四氟乙烯具有不粘性，聚四氟乙烯在-196～260℃的较广温度范围内均保持优良的力学性能，几乎所有物质都不与聚四氟乙烯涂层粘合，聚四氟乙烯涂层表面不沾水和油质，具有优良的耐磨性能，在一定的负载下，具备耐磨损和耐腐蚀的双重优点，防止菌的残留和生长，避免了发酵过程中“菌污染”的发生；
本发明中步骤（1）使坯料心部金属向外流动，有效地破碎了铸态树枝晶组织、锻合内部的疏松、孔穴、裂纹等缺陷，提高了金属的致密度和连续性，从组织上确保锻件在随后的调质热处理的淬火过程中，避免锻组织缺陷引发的淬火应力集中裂纹或由此而引起的淬火开裂，增强形状复杂锻件抵抗热处理热应力和组织应力的冲出能力，金属紧密堆积结构允许在外力下使原子层华东而金属键不被破坏，故金属有很好的延展性；
本发明以铬镍钼合金结构钢为坯料，可提高钢的韧性、弹性、耐磨性及抗击性能，并使钢质紧密，并且钢中的钒非常稳定，不易被盐酸、硫酸所分解，加入钒后的钢淬透性好，可使钢件整个截面获得均匀一致的力学性能以及可选用钢件淬火应力小的淬火剂，以减少变形和开裂；
本发明中加入了镍元素，可以提高刚的强度和韧性，提高钢的淬透性，可以改变钢的一些物理性能，并且提高钢的抗腐蚀能力，从而可以提高C和N元素的原子活性，使各原子形成的气团能与位错形成强烈的相互作用，钉扎位错，产生屈服平台，使得需要外界提供较大的应力才能开动位错；
本发明回火后采用水冷与空冷结合，可以使碳化物进一步充分溶解，均匀扩散，避免了碳化物在晶间的析出造成晶间腐蚀和点蚀超标，可以进一步使材料固溶充分，避免了热处理方式加热不均，固溶不均带来的腐蚀速率超标和硬度超标，巩固了锻造热处理工艺产生的技术效果。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种发酵用截止阀阀芯的制造方法，选用铬钼低合金钢为坯料，铬钼低合金钢的质量百分比成分为：碳：0.3%、硅：0.18%、锰：0.50%、铬：0.90%、钼：0.20%、磷：0%、硫：0%、氢：1.0ppm、镍：0%、钒：0%、铜：0%、0-0.9%残余元素，其余为Fe；该制造方法具体包括如下步骤：
步骤（1）：加热上述坯料至880℃，并将坯料沿轴向横断面两个相互垂直的直径方向反复镦拔为所需尺寸的圆钢棒，空冷至360℃并保温420分钟；
将圆钢棒再次加热至870℃，并沿圆钢棒通径方向铸造中心孔，并进行外表面和孔内表面的圆滑处理，空冷至290℃保温180分钟，得到阀芯半成品；
步骤（2）：将步骤（1）中得到的阀芯半成品进炉加热至870℃并保温360分钟，空冷至290℃保温180分钟，然后再加热至585℃保温650分钟，炉冷至340℃出炉空冷；
步骤（3）：将步骤（2）中的阀芯半成品浸泡在有机溶剂并加温至约400℃使阀芯半成品表面的油脂完全挥发，然后，采用喷砂处理的机械方式使阀芯半成品表面与中心孔的内表面毛糙并在阀芯半成品的表面和中心孔的内表面涂覆一层底漆作为粘接助剂，在阀芯半成品的表面和中心孔的内表面涂覆聚四氟乙烯，具体处理如下：
：将聚四氟乙烯分散体均匀喷涂予阀芯半成品的表面和中心孔的内表面，涂层厚度为150微米；
：在烘炉中将潮湿的聚四氟乙烯分散体进行加热烘干，温度控制在90℃，直至大部分有机溶剂蒸发；
：在260℃下对阀芯半成品进行加热，此时聚四氟乙烯分散体熔融，并与粘接助剂形成网状结构；
步骤（4）：将完成涂覆后的阀芯半成品进行冷却，具体处理如下：
所述第一冷却工序：采用水冷以15℃/s的冷却速率将钢筋水冷至200℃；
所述第二冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1-2℃/s的冷却速率将钢筋水冷至140℃，然后空冷至100℃，再采用水冷以3-5℃/s的冷却速率将钢筋水冷至80℃，最后空冷至室温，既得到发酵用截止阀阀芯。
实施例2
本实施例提供了一种发酵用截止阀阀芯的制造方法，选用铬钼低合金钢为坯料，铬钼低合金钢的的组分含量包括以下质量百分比的各组分，碳：0.31%、硅：0.36%、锰：0.70%、铬：1.10%、钼：0.30%、磷：0.02%、硫：0.025%、氢：1.8ppm、镍：0.40%、钒： 0.03%、铜：0.30%、0-0.9%残余元素，其余为Fe；该制造方法具体包括如下步骤：
步骤（1）：加热上述坯料至920℃，并将坯料沿轴向横断面两个相互垂直的直径方向反复镦拔为所需尺寸的圆钢棒，空冷至360℃并保温420分钟；
将圆钢棒再次加热至810℃，并沿圆钢棒通径方向铸造中心孔，并进行外表面和孔内表面的圆滑处理，空冷至310℃保温180分钟，得到阀芯半成品；
步骤（2）：将步骤（1）中得到的阀芯半成品进炉加热至810℃并保温360分钟，空冷至310℃保温180分钟，然后再加热至615℃保温650分钟，炉冷至380℃出炉空冷；
步骤（3）：将步骤（2）中的阀芯半成品浸泡在有机溶剂并加温至约400℃使阀芯半成品表面的油脂完全挥发，然后，采用喷砂处理的机械方式使阀芯半成品表面与中心孔的内表面毛糙并在阀芯半成品的表面和中心孔的内表面涂覆一层底漆作为粘接助剂，在阀芯半成品的表面和中心孔的内表面涂覆聚四氟乙烯，具体处理如下：
：将聚四氟乙烯分散体均匀喷涂予阀芯半成品的表面和中心孔的内表面，涂层厚度为200微米；
：在烘炉中将潮湿的聚四氟乙烯分散体进行加热烘干，温度控制在100℃，直至大部分有机溶剂蒸发；
：在360℃下对阀芯半成品进行加热，此时聚四氟乙烯分散体熔融，并与粘接助剂形成网状结构；
步骤（4）：将完成涂覆后的阀芯半成品进行冷却，具体处理如下：
所述第一冷却工序：采用水冷以17℃/s的冷却速率将钢筋水冷至160℃；
所述第二冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1-2℃/s的冷却速率将钢筋水冷至160℃，然后空冷至140℃，再采用水冷以3-5℃/s的冷却速率将钢筋水冷至100℃，最后空冷至室温，既得到发酵用截止阀阀芯。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种发酵用截止阀阀芯的制造方法，其特征在于，选用铬钼低合金钢为坯料，所述铬钼低合金钢的质量百分比成分为：碳：0.3％-0.31％、硅：0.18％-0.36％、锰：0.50％-0.70％、铬：0.90％-1.10％、钼：0.20％-0.30％、磷：0-0.02％、硫：0-0.025％、氢：0-1.8ppm、镍：0-0.40％、钒：0-0.03％、铜：0-0.30％、0-0.9％残余元素，其余为Fe；该制造方法具体包括如下步骤：
步骤(1)：加热上述坯料至900±20℃，并将坯料沿轴向横断面两个相互垂直的直径方向反复镦拔为所需尺寸的圆钢棒，空冷至360℃并保温420分钟；
将所述圆钢棒再次加热至880±10℃，并沿所述圆钢棒通径方向铸造中心孔，并进行外表面和孔内表面的圆滑处理，空冷至300±10℃保温180分钟，得到阀芯半成品；
步骤(2)：将步骤(1)中得到的阀芯半成品进炉加热至880±10℃并保温360分钟，空冷至300±10℃保温180分钟，然后再加热至600±15℃保温650分钟，炉冷至360±20℃出炉空冷；
步骤(3)：将步骤(2)中的阀芯半成品浸泡在有机溶剂并加温至约400℃使阀芯半成品表面的油脂完全挥发，然后，采用喷砂处理的机械方式使阀芯半成品表面与中心孔的内表面毛糙并在阀芯半成品的表面和中心孔的内表面涂覆一层底漆作为粘接助剂，在阀芯半成品的表面和中心孔的内表面涂覆聚四氟乙烯，具体处理如下：
①：将聚四氟乙烯分散体均匀喷涂于阀芯半成品的表面和中心孔的内表面，涂层厚度为150-200微米；
②：在烘炉中将潮湿的聚四氟乙烯分散体进行加热烘干，温度控制在90～100℃，直至大部分有机溶剂蒸发；
③：在260～360℃下对阀芯半成品进行加热，此时聚四氟乙烯分散体熔融，并与粘接助剂形成网状结构；
步骤(4)：将完成涂覆后的阀芯半成品进行冷却，具体处理如下：
第一冷却工序：采用水冷以15-17℃/s的冷却速率将钢筋水冷至160～200℃；
第二冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1-2℃/s的冷却速率将钢筋水冷至140～160℃，然后空冷至100～140℃，再采用水冷以3-5℃/s的冷却速率将钢筋水冷至80～100℃，最后空冷至室温，即得到发酵用截止阀阀芯。
2.根据权利要求1所述的发酵用截止阀阀芯的制造方法，其特征在于，所述铬钼低合金钢的组分含量包括以下质量百分比的各组分，碳：0.3％、硅：0.18％、锰：0.50％、铬：0.90％、钼：0.20％、磷：0％、硫：0％、氢：1.0ppm、镍：0％、钒：0％、铜：0％、0-0.9％残余元素，其余为Fe。
3.根据权利要求1所述的发酵用截止阀阀芯的制造方法，其特征在于，所述铬钼低合金钢的的组分含量包括以下质量百分比的各组分，碳：0.31％、硅：0.36％、锰：0.70％、铬：1.10％、钼：0.30％、磷：0.02％、硫：0.025％、氢：1.8ppm、镍：0.40％、钒：0.03％、铜：0.30％、0-0.9％残余元素，其余为Fe。
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