CN104032189A - 锆或锆合金铸件的铸造方法及泵阀门 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锆或锆合金铸件的铸造方法及泵阀门，涉及一种铸造方法，包括以下步骤：①一次熔炼浇铸熔炼出海绵锆或锆合金一次锭；②二次熔炼浇铸出锆或锆合金铸件。与现有的相比，本发明保护的锆或锆合金铸件的铸造方法制型快、价格低、易成型、时间短、和铸件大，还能保证型的强度。

Description

锆或锆合金铸件的铸造方法及泵阀门

技术领域

本发明涉及一种铸造方法，特别涉及一种锆或锆合金铸件的铸造方法及泵阀门。

背景技术

现在锆及锆合金铸造企业生产的铸件，大多数采用精密铸造方法进行，受型的强度不够影响，无法生产出大型铸件，因此目前国内锆及锆合金阀门、泵、叶轮大多数都采用精密铸造，能满足一部分氯碱化工企业的需要，但氯碱化工企业、油田企业都需要大的泵、阀，而且，精密铸造方法生产周期长、工艺复杂、价格昂贵。因它是精密铸造，大型铸件因型的强度不够，无法满足工艺要求，不少石油管道输送企业用的泵、阀门规格都比较大，受型的强度不够影响，无法生产出大型锆铸件，不得不从国外进口该产品来满足企业的需求而且价格极其昂贵。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种锆或锆合金铸件的铸造方法，该锆或锆合金铸件的铸造方法制型快、价格低、易成型、时间短、和铸件大，还能保证型的强度。

技术方案是：一种锆或锆合金铸件的铸造方法，包括以下步骤：

①一次熔炼浇铸熔炼出海绵锆或锆合金一次锭；

②二次熔炼浇铸出锆或锆合金铸件。

作为优选，海绵锆或锆合金在挤压机模具内进行挤压；挤出的电极密度≧5.3g/cm3，电极尺寸200x350mm块/30kg；

组焊电极；将电极连接起来，采用氩弧焊方法进行连接，电流为400—450KA；

组焊电极完成后装入真空自耗炉熔炼；

海绵锆或锆合金一次锭进行扒皮、平头。

作为优选，所述海绵锆或锆合金一次锭直径为φ280mm，长0.380米。

作为优选，所述挤压时压力≧2000吨。

作为优选，所述真空自耗炉熔炼步骤为：

首先进行抽真空操作，将炉体内大气抽除，再进行焊接，将炉内电极与装入炉内的电极进行焊接，使之成为一个导体；冷却后，将炉门打开，查看焊接是否牢固，检查后，关炉门，抽真空，做熔炼准备；

当真空达到10^-1Pa时，开始熔炼；

熔炼开始1—6分钟后，直流电流应控制在3000—4500A，开始充满熔池；待熔池满后，电流提升至7500—8000A，电压控制在30—35V，稳弧电流控制在10—15A，熔化速度控制在6kg/min内；

停炉，冷却240分钟以上，出炉得所述海绵锆或锆合金一次锭。

作为优选，所述二次熔炼浇铸包括以下步骤：

将一次熔炼浇铸熔炼出海绵锆或锆合金一次锭装入真空凝壳炉进行熔化，同时将石墨模型进行组型装入真空凝壳炉内等待浇铸；

熔化完后进行液态浇铸；所述液态浇铸在真空凝壳炉炉内进行真空浇铸，浇铸时锆液体进入炉内已经装好的石墨模型；

浇铸完成后，冷却300分钟以上，将炉门打开，拆型，得锆或锆合金铸件。

作为优选，所述真空凝壳炉进行熔化，熔化条件为真空度10^-1Pa，电流≧28000A，电压35—40V，熔化速度20kg/min，稳弧电流15—20A。

作为优选，所述石墨模型为纯石墨模型，该模型20℃常温下，石墨模型料密度1.7g/cm3，碳的含量≥99.9％；所述石墨模型装炉前在真空除气炉内进行烧结，开始温度300℃，恒温60分钟，再进行升温，当温度达到600±5℃时，恒温120分钟以上，然后断电，炉内冷却；所述石墨模型厚度要比钛铸件的石墨模型加大50mm以上，石墨模型外部用工件卡紧。

本发明的目的之二在于提供一种锆或锆合金铸件。

技术方案是：一种采用上述铸造方法铸造的锆或锆合金铸件，其特征在于：

所述锆铸件由以下成分组成：Zr≥99.2％、氧气≤0.16％、氮气≤0.008％、碳≤0.027％和铁≤0.08％，其余为海绵锆原料自身带的微量元素；

所述锆合金铸件由以下成分组成：Zr≥96.6％、Nb2.6％、氧气≤0.16％、氮气≤0.008％、碳≤0.027％和铁≤0.08％，其余为锆合金原料自身带的微量元素；

所述锆或锆合金铸件抗拉强度84MPa，屈服强度78MPa，伸长率15％

本发明的目的之三在于提供一种泵阀门。

技术方案是：一种泵阀门，该泵阀门采用上面所述的锆或锆合金铸件制备而成。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明制型快、价格低、易成型、时间短、和铸件大，还能保证型的强度。型的强度有保证，因此大铸件生产不成问题。不但给企业带来效益，也给企业可继续发展带来新的经济增长点，同时降低了精密铸造锆及锆合金的成本。

本发明产品市场有较大的份额，前景非常看好，能填补国内用石墨生产大型锆及锆合金泵、阀的空白。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1锆或锆合金铸件的铸造

如图1所示，铸造工艺流程为：

①一次熔炼浇铸

将工业级海绵锆或锆合金以每块30kg重量进行称量，放入挤压机模具内进行挤压。压力≧2000吨，挤出的电极密度≧5.3g/cm3，电极尺寸200x350mm块/30kg。

然后将五块电极连接起来，采用氩弧焊方法进行连接，电流控制在400—450KA范围内，以保证将海绵锆或锆合金熔化，焊接牢固。

组焊电极完成后装炉，用真空自耗炉熔炼。首先进行抽真空操作，将炉体内大气抽除，再进行焊接，将炉内电极与装入炉内的电极进行焊接，使之成为一个导体。冷却后，将炉门打开，查看焊接是否牢固，检查后，关炉门，抽真空，做熔炼准备。当真空达到工艺要求(10^-1Pa)时，电子表、真空热电偶表两块表同时显示达到要求(10^-1Pa)后，开始熔炼。熔炼开始1—6分钟后，直流电流应控制在3000—4500A，开始充满熔池。待熔池满后，电流提升至7500—8000A，电压控制在30—35V为宜。稳弧电流控制在10—15A，加强锆或锆合金的液体转动(作用是去除杂质，增加熔炼出的锭的密度)。熔化速度控制在6kg/min内，大约28—30分钟内可将150kg锆或锆合金电极电极熔化完。停炉后，冷却240分钟以上，出炉。

这样锆或锆合金的一次熔炼结束。熔炼出的海绵锆或锆合金一次锭的直径为φ280mm，长0.380米。

然后对海绵锆或锆合金一次锭进行机加工，进行扒皮(去除杂质)、平头(便于焊接)。

②二次熔炼浇铸

将一次熔炼浇铸熔炼出的海绵锆或锆合金一次锭装入真空凝壳炉进行熔化，同时将石墨模型进行组型装入真空凝壳炉内等待浇铸。真空凝壳炉内的真空度与真空自耗炉要求相同，电流大于自耗炉，在28000A以上，电压35—40V，熔化速度20kg/min左右。稳弧电流15—20A，保证熔炼金属密度。控制好液体流动，利于除杂。大约7—8分钟内化完，采用炉内真空浇铸，锆液体进入真空凝壳炉内已经装好的石墨模型。浇铸完成后，冷却300分钟以上，将炉门打开，拆型，得锆或锆合金铸件。

石墨模型为纯石墨模型，20℃常温下，石墨模型料密度为1.7g/cm3，碳的含量≥99.9％，以保证模型强度。装炉前，石墨模型还必须进行烧结，烧结必须在真空除气炉内进行，开始温度300℃，恒温60分钟；再进行升温，当温度达到600±5℃时，恒温120分钟以上，然后断电，炉内冷却，以保证石墨模型内部水分彻底除净，同时也增加型的强度，防止因含水分多造成铸件气孔增多现象。由于锆金属膨胀系数小、易收缩的特点及易胀型这一现象，再加上它的密度比钛大了很多，因此制型时石墨模型厚度要比钛铸件的石墨模型加大50mm以上，型的外部用工件卡紧，防止胀型造成铸件尺寸不合格。

将锆铸件进行清砂、打磨，常规超声波探伤、常规机加工后得毛坯锆或锆合金产品铸件。

实施例2毛坯锆产品铸件化学检测

将实施例1制得的毛坯锆或锆合金产品铸件进行化学检测，氧气和氮气采用气体检测仪进行分检测，其余元素采用光谱分析仪进行检测分析。

锆产品铸件检测结果如下：

Zr≥99.2％、氧气≤0.16％、氮气≤0.008％、碳≤0.027％和铁≤0.08％，其余为海绵锆原料自身带的微量元素。

锆合金产品铸件检测结果如下：

Zr≥96.6％、Nb2.6％、氧气≤0.16％、氮气≤0.008％、碳≤0.027％和铁≤0.08％，其余为锆合金原料自身带的微量元素。

实施例3毛坯锆产品铸件性能检测

将实施例1制得的毛坯锆产品铸件进行力学性能测定，检测结果如下：

抗拉强度84MPa，屈服强度78MPa，伸长率15％。

实施例4毛坯锆产品铸件X光片探伤检测(X光片主要探测铸件内部气孔的大小)。

将实施例1制得的毛坯锆产品铸件进行X光片探伤检测，优于精密铸造。

实施例5DN100旋塞阀的制作

将实施例1制得的毛坯锆产品铸件进行DN100旋塞阀的制作。制作成的DN100旋塞阀经检测各项指标与精密铸造产品相比毫不逊色。

Claims (10)

1.一种锆或锆合金铸件的铸造方法，包括以下步骤：

①一次熔炼浇铸熔炼出海绵锆或锆合金一次锭；

②二次熔炼浇铸出锆或锆合金铸件。

2.根据权利要求1所述的锆或锆合金铸件的铸造方法，其特征在于所述一次熔炼浇铸包含以下步骤：

海绵锆或锆合金在挤压机模具内进行挤压；挤出的电极密度≧5.3g/cm3，电极尺寸200x350mm块/30kg；

组焊电极；将电极连接起来，采用氩弧焊方法进行连接，电流为400—450KA；

组焊电极完成后装入真空自耗炉熔炼，得海绵锆或锆合金一次锭；

海绵锆或锆合金一次锭进行扒皮、平头。

3.根据权利要求1或2所述的锆或锆合金铸件的铸造方法，其特征在于：所述海绵锆或锆合金一次锭直径为φ280mm，长0.380米。

4.根据权利要求2所述的锆或锆合金铸件的铸造方法，其特征在于：所述挤压时压力≧2000吨。

5.根据权利要求2所述的锆或锆合金铸件的铸造方法，其特征在于所述真空自耗炉熔炼步骤为：

首先进行抽真空操作，将炉体内大气抽除，再进行焊接，将炉内电极与装入炉内的电极进行焊接，使之成为一个导体；冷却后，将炉门打开，查看焊接是否牢固，检查后，关炉门，抽真空，做熔炼准备；

当真空达到10^-1Pa时，开始熔炼；

熔炼开始1—6分钟后，直流电流应控制在3000—4500A，开始充满熔池；待熔池满后，电流提升至7500—8000A，电压控制在30—35V，稳弧电流控制在10—15A，熔化速度控制在6kg/min内；

停炉，冷却240分钟以上，出炉得所述海绵锆或锆合金一次锭。

6.根据权利要求1所述的锆或锆合金铸件的铸造方法，其特征在于所述二次熔炼浇铸包括以下步骤：

将一次熔炼浇铸熔炼出海绵锆或锆合金一次锭装入真空凝壳炉进行熔化，同时将石墨模型进行组型装入真空凝壳炉内等待浇铸；

熔化完后进行液态浇铸；所述液态浇铸在真空凝壳炉炉内进行真空浇铸，浇铸时锆液体进入炉内已经装好的石墨模型；

浇铸完成后，冷却300分钟以上，将炉门打开，拆型，得锆或锆合金铸件。

7.根据权利要求6所述的锆或锆合金铸件的铸造方法，其特征在于：所述真空凝壳炉进行熔化，熔化条件为真空度10^-1Pa，电流≧28000A，电压35—40V，熔化速度20kg/min，稳弧电流15—20A。

8.根据权利要求6所述的锆或锆合金铸件的铸造方法，其特征在于：所述石墨模型为纯石墨模型，该模型20℃常温下，石墨模型料密度1.7g/cm3，碳的含量≥99.9％；所述石墨模型装炉前在真空除气炉内进行烧结，开始温度300℃，恒温60分钟，再进行升温，当温度达到600±5℃时，恒温120分钟以上，然后断电，炉内冷却；所述石墨模型厚度要比钛铸件的石墨模型加大50mm以上，石墨模型外部用工件卡紧。

9.一种采用权利要求1-8任一权利要求所述的铸造方法铸造的锆或锆合金铸件，其特征在于：

所述锆铸件由以下成分组成：Zr≥99.2％、氧气≤0.16％、氮气≤0.008％、碳≤0.027％和铁≤0.08％，其余为海绵锆原料自身带的微量元素；

所述锆合金铸件由以下成分组成：Zr≥96.6％、Nb2.6％、氧气≤0.16％、氮气≤0.008％、碳≤0.027％和铁≤0.08％，其余为锆合金原料自身带的微量元素；

所述锆或锆合金铸件抗拉强度84MPa，屈服强度78MPa，伸长率15％。

10.一种泵阀门，其特征在于：该泵阀门采用权利要求9所述的锆或锆合金铸件制备而成。