CN104028707B - 一种金属阀门的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了阀门制造领域，尤其涉及了一种金属阀门的制备方法。本发明公开了一种金属阀门的制备方法，通过原料的熔炼、初炼、精炼、反复精炼、浇注、落砂、清理、热处理等步骤进行制备，从而提高了阀门的耐冲击性以及防腐蚀性。
Description
技术领域
本发明涉及了阀门制造领域，尤其涉及了一种金属阀门的制备方法。
背景技术
目前，阀门常应用于石油、化工、冶金等工业领域，阀门的制备所用的材料常为金属材料，在需要提高金属的硬度的同时，其耐磨能力也需提高。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的就在于提供了一种金属阀门的制备方法，解决了阀门强度低和耐磨性差的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：
一种金属阀门的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）原料：准备所述用于制造阀门的原料，所述原料含有Cu、Zn、Pb、Al、Fe、Mn、C以及Si，所述各成分含量Zn0.01~0.4%、Pb0.01~0.02%、Al6.0~10.0%、Fe2.5~3.5%、Mn12.5~13.0%、C0.01~0.10%、Si0.01~0.15%以及其余为Cu，其中杂质C、Sb、Si的总含量不超过1.0%；
（2）原料熔炼：将用于制造阀门的原料放入熔炼设备中熔炼为合金液，将温度控制在1200-1250℃，并保持1h；
（3）初炼：使用造渣剂进行造渣，并通过炉底喷嘴将底吹气体吹入熔炼设备中；搅拌合金液；
（4）精炼：将完成初炼的合金液转移至真空或者充满惰性气体的容器中进行脱氧、脱气以及脱硫，将脱氧剂加到完成初炼的合金液的液面上，使得在界面上进行脱氧，脱氧剂有木炭、碳化钙、硼化镁、硼渣，这些脱氧剂夺取氧把铜还原出来，生成物上浮成渣排去，并通过光谱分析仪以及密度检测仪获得夹杂物的质量份；
（5）反复精炼：重复步骤（4），直到合金液中含有的夹杂物的质量份已无明显降低或者已经达到最低；
（6）阀门浇注：将合金液升温至1150-1200℃，出炉镇静；镇静10-15min后，将合金液浇注于模具中，形成阀门部件；
（7）落砂：等到步骤（6）中的阀门部件冷却至400~500℃时，先使阀门部件与砂箱分离，然后使其与型砂分离；
（8）清理：从步骤（7）后的阀门部件上去除浇、冒口，清除残余的芯砂，去除阀门部件表面的粘砂、飞边毛刺、氧化皮；
（9）热处理：将步骤（8）的阀门部件放入电炉中，按照不高于72℃/h的速度升温至850-950℃，保温4-5h，炉冷至室温；再按照不高于88℃/h升温至720-780℃，保温3.5-4h后出炉，在55-70℃的水中淬火至270-350℃；返回电炉中升温至350-400℃，进行低温回火处理，保温5h后，出炉空冷；
（10）退火处理：将阀门部件加热到880-920℃，保温4-5h，再以50-60℃/h的速度冷却到620-660℃，出炉空冷；
（11）阀门内表面处理：对退火空冷之后的阀门内表面进行脱脂晾干、清洗沥水、使用润滑液浸泡，形成润滑干膜；
（12）烘干备用：将处理好的阀门部件放入60-70℃的容器内进行烘干，并保温1-1.5h。
作为一种优选方案，所述步骤（3）中的造渣剂为低碳埋弧造渣剂或转炉低碳造渣剂；底吹气体为Ar、N2、CO2或者CH4。
作为一种优选方案，一种金属阀门原料的熔炼工艺包括以下步骤：
（1）下料的顺序为：先加入铝和部分小块电解铜，提高温度至1100-1150℃；
（2）在步骤（1）后持续加温至1500-1550℃依次加入铁、镍、锰；
（3）在步骤（2）后再加入余留的电解铜；
（4）将步骤（3）的合金液通过直接水冷半连续铸锭法铸坯成型。
作为一种优选方案，所述步骤（1）中加入的电解铜的数量Cu：Al≤2，使二者形成的合金液的密度＜7g/cm3，能让电解锰片沉入其中，便于铁、镍、锰在合金液的保护下边溶解、边熔化。
作为一种优选方案，充分利用氧化铝氧化膜对合金液的保护作用，熔炼过程总少搅拌。
与现有技术相比，本发明的有益效果：具有很高的强度和硬度，良好的耐磨性能和铸造性能，合金致密性高，耐蚀好，作为耐磨件工作温度不大于400℃，可以焊接。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1：
一种金属阀门的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）原料：准备所述用于制造阀门的原料，所述原料含有Cu、Zn、Pb、Al、Fe、Mn、C以及Si，所述各成分含量Zn0.01~0.4%、Pb0.01~0.02%、Al6.0~10.0%、Fe2.5~3.5%、Mn12.5~13.0%、C0.01~0.10%、Si0.01~0.15%以及其余为Cu，其中杂质C、Sb、Si的总含量不超过1.0%；
（2）原料熔炼：将用于制造阀门的原料放入熔炼设备中熔炼为合金液，将温度控制在1200-1250℃，并保持1h；
（3）初炼：使用造渣剂进行造渣，并通过炉底喷嘴将底吹气体吹入熔炼设备中；搅拌合金液；
（4）精炼：将完成初炼的合金液转移至真空或者充满惰性气体的容器中进行脱氧、脱气以及脱硫，将脱氧剂加到完成初炼的合金液的液面上，使得在界面上进行脱氧，脱氧剂有木炭、碳化钙、硼化镁、硼渣，这些脱氧剂夺取氧把铜还原出来，生成物上浮成渣排去，并通过光谱分析仪以及密度检测仪获得夹杂物的质量份；
（5）反复精炼：重复步骤（4），直到合金液中含有的夹杂物的质量份已无明显降低或者已经达到最低；
（6）阀门浇注：将合金液升温至1150-1200℃，出炉镇静；镇静10-15min后，将合金液浇注于模具中，形成阀门部件；
（7）落砂：等到步骤（6）中的阀门部件冷却至400~500℃时，先使阀门部件与砂箱分离，然后使其与型砂分离；
（8）清理：从步骤（7）后的阀门部件上去除浇、冒口，清除残余的芯砂，去除阀门部件表面的粘砂、飞边毛刺、氧化皮；
（9）热处理：将步骤（8）的阀门部件放入电炉中，按照不高于72℃/h的速度升温至850-950℃，保温4-5h，炉冷至室温；再按照不高于88℃/h升温至720-780℃，保温3.5-4h后出炉，在55-70℃的水中淬火至270-350℃；返回电炉中升温至350-400℃，进行低温回火处理，保温5h后，出炉空冷；
（10）退火处理：将阀门部件加热到880-920℃，保温4-5h，再以50-60℃/h的速度冷却到620-660℃，出炉空冷；
（11）阀门内表面处理：对退火空冷之后的阀门内表面进行脱脂晾干、清洗沥水、使用润滑液浸泡，形成润滑干膜；
（12）烘干备用：将处理好的阀门部件放入60-70℃的容器内进行烘干，并保温1-1.5h。
所述步骤（3）中的造渣剂为低碳埋弧造渣剂或转炉低碳造渣剂；底吹气体为Ar、N2、CO2或者CH4。
实施例2：
所述金属阀门原料的熔炼工艺包括以下步骤：
（1）下料的顺序为：先加入铝和部分小块电解铜，提高温度至1100-1150℃；
（2）在步骤（1）后持续加温至1500-1550℃依次加入铁、镍、锰；
（3）在步骤（2）后再加入余留的电解铜；
（4）将步骤（3）的合金液通过直接水冷半连续铸锭法铸坯成型。
所述步骤（1）中加入的电解铜的数量Cu：Al≤2，使二者形成的合金液的密度＜7g/cm3，能让电解锰片沉入其中，便于铁、镍、锰在合金液的保护下边溶解、边熔化。
为了充分利用氧化铝氧化膜对合金液的保护作用，熔炼过程总少搅拌。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种金属阀门的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）原料：准备用于制造阀门的原料，所述原料含有Cu、Zn、Pb、Al、Fe、Mn、C以及Si，各成分含量为Zn0.01~0.4%、Pb0.01~0.02%、Al6.0~10.0%、Fe2.5~3.5%、Mn12.5~13.0%、C0.01~0.10%、Si0.01~0.15%，其余为Cu，其中杂质C、Sb、Si的总含量不超过1.0%；
（2）原料熔炼：将用于制造阀门的原料放入熔炼设备中熔炼为合金液，将温度控制在1200-1250℃，并保持1h；
（3）初炼：使用造渣剂进行造渣，并通过炉底喷嘴将底吹气体吹入熔炼设备中；搅拌合金液；
（4）精炼：将完成初炼的合金液转移至真空或者充满惰性气体的容器中进行脱氧、脱气以及脱硫，将脱氧剂加到完成初炼的合金液的液面上，使得在界面上进行脱氧，脱氧剂有木炭、碳化钙、硼化镁、硼渣，这些脱氧剂夺取氧把铜还原出来，生成物上浮成渣排去，并通过光谱分析仪以及密度检测仪获得夹杂物的质量份；
（5）反复精炼：重复步骤（4），直到合金液中含有的夹杂物的质量份已无明显降低或者已经达到最低；
（6）阀门浇注：将合金液升温至1150-1200℃，出炉镇静；镇静10-15min后，将合金液浇注于模具中，形成阀门部件；
（7）落砂：等到步骤（6）中的阀门部件冷却至400~500℃时，先使阀门部件与砂箱分离，然后使其与型砂分离；
（8）清理：从步骤（7）后的阀门部件上去除浇、冒口，清除残余的芯砂，去除阀门部件表面的粘砂、飞边毛刺、氧化皮；
（9）热处理：将步骤（8）的阀门部件放入电炉中，按照不高于72℃/h的速度升温至850-950℃，保温4-5h，炉冷至室温；再按照不高于88℃/h升温至720-780℃，保温3.5-4h后出炉，在55-70℃的水中淬火至270-350℃；返回电炉中升温至350-400℃，进行低温回火处理，保温5h后，出炉空冷；
（10）退火处理：将阀门部件加热到880-920℃，保温4-5h，再以50-60℃/h的速度冷却到620-660℃，出炉空冷；
（11）阀门内表面处理：对退火空冷之后的阀门内表面进行脱脂晾干、清洗沥水、使用润滑液浸泡，形成润滑干膜；
（12）烘干备用：将处理好的阀门部件放入60-70℃的容器内进行烘干，并保温1-1.5h。
2.根据权利要求1所述的一种金属阀门的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的造渣剂为低碳埋弧造渣剂或转炉低碳造渣剂；底吹气体为Ar、N2、CO2或者CH4。
3.根据权利要求1所述的一种金属阀门的制备方法，其特征在于：所述金属阀门原料的熔炼工艺包括以下步骤：
（1）下料的顺序为：先加入铝和部分小块电解铜，提高温度至1100-1150℃；
（2）在步骤（1）后持续加温至1500-1550℃依次加入铁、镍、锰；
（3）在步骤（2）后再加入余留的电解铜；
（4）将步骤（3）的合金液通过直接水冷半连续铸锭法铸坯成型。
4.根据权利要求3所述的一种金属阀门的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中加入的电解铜的数量Cu：Al≤2，使二者形成的合金液的密度＜7g/cm3，能让电解锰片沉入其中，便于铁、镍、锰在合金液的保护下边溶解、边熔化。
5.根据权利要求3所述的一种金属阀门的制备方法，其特征在于：充分利用氧化铝氧化膜对合金液的保护作用，熔炼过程中少搅拌。
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