CN106435342A - 含碳化物低温高韧性球墨铸铁蝶阀铸造工艺 - Google Patents

含碳化物低温高韧性球墨铸铁蝶阀铸造工艺 Download PDF

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Abstract

含碳化物低温高韧性球墨铸铁蝶阀铸造工艺，涉及铸造工艺技术领域，具体地说是一种含碳化物低温高韧性球墨铸铁蝶阀铸造工艺。通过熔炼、球化、浇注、拔箱和热处理，得到冲击韧性高，耐磨性高，冲击疲劳寿命高的球墨铸铁蝶阀。

Description

含碳化物低温高韧性球墨铸铁蝶阀铸造工艺
技术领域
本发明涉及铸造工艺技术领域，具体地说是一种含碳化物低温高韧性球墨铸铁蝶阀铸造工艺。
背景技术
蝶阀阀体的材质为QT400-18L(GB1348-2009)；国外标准：
EN-GJS-400-18LT(DINEN1563-2012)；材质要求：1、抗拉强度≥400MPa；2、延伸率≥18％；3、-20℃3个试样平均冲击功≥14J且单根实验值不低于12J(最后一型本体取样)；4、阀体内部要求无缩松等铸造缺陷，“X”光检验不超过3级。尤其是使用于流体(水、气、油)管道输送系统领域及化工医药等领域，控制流速及截流的蝶阀。因为工作环境更多应用于零下20℃以下的低温场合。因此对阀体的要求极其苛刻。
但是目前许多的生产厂生产该类铸件时，工艺不稳定，容易出现材质不合格如抗拉强度及低温冲击功不合格及内部容易出现缩松等缺陷，达不到标准的要求，造成批量废品。达不到客户的要求，造成索赔等损失。
发明内容
本发明的目的在于为了解决上述问题，提供了一种含碳化物低温高韧性球墨铸铁蝶阀铸造工艺，提高蝶阀体产品的性能稳定性、合格率和低废品率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：含碳化物低温高韧性球墨铸铁蝶阀铸造工艺，其特征是，包括以下步骤：
一)熔炼工序
1、备料
按照元素的质量百分比C3.5-3.9％、Si2.8-3.8％、Mn≤0.4％、P≤0.07％、Cr0.6-1.5％、回炉料41-49％、增碳剂1.0-2.0％、碳化硅0.1-0.3％、其余为Fe配制原料；
2、熔炼
将配好的原料放入电炉中，升温融化，熔融后1-2分钟将步骤一)中碳化硅和回炉料依次投入电炉中，带原料全部融化后形成原铁液；出炉温度控制在1560-1600℃；
二)球化及孕育工序
1、坝式球化包经铁水预热；
2、向所述球化包底部投入球化剂，并覆盖2-3mm厚的硅钡钙孕育剂，而后覆盖球墨铸铁机加工的铁屑，然后夯实，最后加盖球墨铸铁盖板；所述球化剂用量是原铁液总量的1.5-2.5％，所述2-3mm厚的硅钡钙孕育剂占原铁液总量的0.5-1.5％；
3、静置1-2分钟，同时覆盖聚渣剂进行拔渣；
4、倒包孕育
浇包经铁水预热；向浇包底部投放浇包盛装铁水重量0.5-1％的硅钡钙孕育剂，硅钡钙孕育剂粒度1-3mm；向浇包内倒入球化后的铁水，倒入一半铁水时向铁水包内再次加入占铁水重量0.2％的硅钡钙孕育剂，硅钡钙孕育剂粒度1-3mm；静置0.5-1分钟同时拔渣；
三)浇注、拔箱工序
1、使用步骤二)4的铁水，在温度为1400-1480℃时进行浇注，控制型腔的硬度大于85；
2、随流瞬时孕育：在浇注流中，随流加入浇筑铁水重量0.1％的硫、氧孕育剂，硫、氧孕育剂粒度0.2-0.8mm；
3、控制浇注时间：需在球化结束不超过10分钟浇注完毕；
4、待浇注完成4小时后，铸件温度不超过550℃后开箱拔件；
5、去除浇冒口形成坯件；
四)热处理
将坯件放入热处理炉中，加热至800-880℃，保温2-3小时，然后迅速淬入温度为200-280℃的质量百分比浓度为50％NaNO3+质量百分比浓度为50％KNO3硝盐溶液中，保持时间2-3小时，然后取出在空气中冷却至室温。
进一步的，所述步骤一)中的电炉是中频感应电炉。
进一步的，所述步骤二)中浇包是茶壶式浇包。
进一步的，最终制得的球墨蝶阀其金相组织由奥铁体、碳化物、石墨球和微量的马氏体组成。
本发明的有益效果是：
本工艺通过原料的严格配比，投料熔融时加入碳化硅，改变传统的熔融过程，利用坝式球化包结合夯实的孕育剂保护球化剂，以控制球化的时间和方式，并且是分批次球化再混合，达到理想的球化效果，最终产品的炉后化学成分理想，金相检测指标优异，力学性能表现突出，完全满足阀门低温环境的运行要求。通过采用等温淬火，使使其组织分布均匀，提高冲击韧性，耐磨性，冲击疲劳寿命高。
具体实施方式
以2000kg的电炉为例。
实施例一
一)熔炼工序
1、备料
按照元素的质量百分比C3.5％、Si2.8％、Mn≤0.2％、P≤0.05％、Cr0.6％、回炉料41％、增碳剂1.0％、碳化硅0.1％、其余为Fe配制原料；
2、熔炼
将配好的原料放入电炉中，升温融化，熔融后1-2分钟将步骤一)中碳化硅和回炉料依次投入电炉中，带原料全部融化后形成原铁液；出炉温度控制在1560℃；二)球化及孕育工序
1、坝式球化包经铁水预热；
2、向所述球化包底部投入球化剂，并覆盖2mm厚的硅钡钙孕育剂，而后覆盖球墨铸铁机加工的铁屑，然后夯实，最后加盖球墨铸铁盖板；所述球化剂用量是原铁液总量的1.5％，所述2mm厚的硅钡钙孕育剂占原铁液总量的0.5％；
3、静置1分钟，同时覆盖聚渣剂进行拔渣；
4、倒包孕育
浇包经铁水预热；向浇包底部投放浇包盛装铁水重量0.5％的硅钡钙孕育剂，硅钡钙孕育剂粒度1mm；向浇包内倒入球化后的铁水，倒入一半铁水时向铁水包内再次加入占铁水重量0.2％的硅钡钙孕育剂，硅钡钙孕育剂粒度1mm；静置0.5分钟同时拔渣；
三)浇注、拔箱工序
1、使用步骤二)4的铁水，在温度为1400℃时进行浇注，控制型腔的硬度大于85；
2、随流瞬时孕育：在浇注流中，随流加入浇筑铁水重量0.1％的硫、氧孕育剂，硫、氧孕育剂粒度0.2mm；
3、控制浇注时间：需在球化结束不超过10分钟浇注完毕；
4、待浇注完成4小时后，铸件温度不超过550℃后开箱拔件；
5、去除浇冒口形成坯件；
四)热处理
将坯件放入热处理炉中，加热至800℃，保温2小时，然后迅速淬入温度为200℃的质量百分比浓度为50％NaNO3+质量百分比浓度为50％KNO3硝盐溶液中，保持时间2小时，然后取出在空气中冷却至室温。
实施例二
一)熔炼工序
1、备料
按照元素的质量百分比C3.9％、Si3.8％、Mn≤0.4％、P≤0.07％、Cr1.5％、回炉料49％、增碳剂2.0％、碳化硅0.3％、其余为Fe配制原料；
2、熔炼
将配好的原料放入电炉中，升温融化，熔融后2分钟将步骤一)中碳化硅和回炉料依次投入电炉中，带原料全部融化后形成原铁液；出炉温度控制在1600℃；
二)球化及孕育工序
1、坝式球化包经铁水预热；
2、向所述球化包底部投入球化剂，并覆盖3mm厚的硅钡钙孕育剂，而后覆盖球墨铸铁机加工的铁屑，然后夯实，最后加盖球墨铸铁盖板；所述球化剂用量是原铁液总量的2.5％，所述3mm厚的硅钡钙孕育剂占原铁液总量的1.5％；
3、静置2分钟，同时覆盖聚渣剂进行拔渣；
4、倒包孕育
浇包经铁水预热；向浇包底部投放浇包盛装铁水重量1％的硅钡钙孕育剂，硅钡钙孕育剂粒度3mm；向浇包内倒入球化后的铁水，倒入一半铁水时向铁水包内再次加入占铁水重量0.2％的硅钡钙孕育剂，硅钡钙孕育剂粒度3mm；静置1分钟同时拔渣；
三)浇注、拔箱工序
1、使用步骤二)4的铁水，在温度为1480℃时进行浇注，控制型腔的硬度大于85；2、随流瞬时孕育：在浇注流中，随流加入浇筑铁水重量0.1％的硫、氧孕育剂，硫、氧孕育剂粒度0.8mm；
3、控制浇注时间：需在球化结束不超过10分钟浇注完毕；
4、待浇注完成4小时后，铸件温度不超过550℃后开箱拔件；
5、去除浇冒口形成坯件；
四)热处理
将坯件放入热处理炉中，加热至880℃，保温2-3小时，然后迅速淬入温度为280℃的质量百分比浓度为50％NaNO3+质量百分比浓度为50％KNO3硝盐溶液中，保持时间3小时，然后取出在空气中冷却至室温。

Claims (4)

1.含碳化物低温高韧性球墨铸铁蝶阀铸造工艺，其特征是，包括以下步骤：
一)熔炼工序
1、备料
按照元素的质量百分比C3.5-3.9％、Si2.8-3.8％、Mn≤0.4％、P≤0.07％、Cr0.6-1.5％、回炉料41-49％、增碳剂1.0-2.0％、碳化硅0.1-0.3％、其余为Fe配制原料；
2、熔炼
将配好的原料放入电炉中，升温融化，熔融后1-2分钟将步骤一)中碳化硅和回炉料依次投入电炉中，带原料全部融化后形成原铁液；出炉温度控制在1560-1600℃；
二)球化及孕育工序
1、坝式球化包经铁水预热；
2、向所述球化包底部投入球化剂，并覆盖2-3mm厚的硅钡钙孕育剂，而后覆盖球墨铸铁机加工的铁屑，然后夯实，最后加盖球墨铸铁盖板；所述球化剂用量是原铁液总量的1.5-2.5％，所述2-3mm厚的硅钡钙孕育剂占原铁液总量的0.5-1.5％；
3、静置1-2分钟，同时覆盖聚渣剂进行拔渣；
4、倒包孕育
浇包经铁水预热；向浇包底部投放浇包盛装铁水重量0.5-1％的硅钡钙孕育剂，硅钡钙孕育剂粒度1-3mm；向浇包内倒入球化后的铁水，倒入一半铁水时向铁水包内再次加入占铁水重量0.2％的硅钡钙孕育剂，硅钡钙孕育剂粒度1-3mm；静置0.5-1分钟同时拔渣；
三)浇注、拔箱工序
1、使用步骤二)4的铁水，在温度为1400-1480℃时进行浇注，控制型腔的硬度大于85；
2、随流瞬时孕育：在浇注流中，随流加入浇筑铁水重量0.1％的硫、氧孕育剂，硫、氧孕育剂粒度0.2-0.8mm；
3、控制浇注时间：需在球化结束不超过10分钟浇注完毕；
4、待浇注完成4小时后，铸件温度不超过550℃后开箱拔件；
5、去除浇冒口形成坯件；
四)热处理
1、将坯件放入热处理炉中，加热至800-880℃，保温2-3小时，然后迅速淬入温度为200-280℃的质量百分比浓度为50％NaNO3+质量百分比浓度为50％KNO3硝盐溶液中，保持时间2-3小时，然后取出在空气中冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的含碳化物低温高韧性球墨铸铁蝶阀铸造工艺，其特征在于：所述步骤一)中的电炉是中频感应电炉。
3.根据权利要求1所述的含碳化物低温高韧性球墨铸铁蝶阀铸造工艺，其特征在于：所述步骤二)中浇包是茶壶式浇包。
4.根据权利要求1所述的含碳化物低温高韧性球墨铸铁蝶阀铸造工艺，其特征在于：最终制得的球墨蝶阀其金相组织由奥铁体、碳化物、石墨球和微量的马氏体组成。
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