CN107663565A - 一种超高临界大口径锻钢闸阀专用阀杆加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超高临界大口径锻钢闸阀专用阀杆加工工艺，所述阀杆呈T型，包括头部、光杆部以及螺纹部，该阀杆加工工序依次为：下料、锻造成型T型坯料、热处理以及机械加工，所述热处理依次包括淬火及高温回火，淬火处理采用不完全淬火工艺，当炉内温度为360‑400℃进炉，炉膛内开启保护气排出杂质气体，另外同时还将甲醇和丙烷按单位时间消耗比为：32—40ml/h：160—210ml/h的比例通入炉膛形成1100Mpa的正压，在炉膛内达到1.00％左右的碳势进行淬火，淬火温度为1080±14℃，淬火时间5‑8min。本发明的优点在于：本加工工艺加工的阀杆，同一批次阀杆尺寸稳定，保证同批阀杆的硬度差≤1.0HRC，同时提高阀杆机械性及抗压力。

Description

一种超高临界大口径锻钢闸阀专用阀杆加工工艺
技术领域
本发明涉及一种阀杆加工工艺，尤其涉及一种T超高临界大口径锻钢闸阀专用阀杆加工工艺。
背景技术
阀杆是阀门重要部件，用于传动，上接执行机构或者手柄，下面直接带动阀芯移动或转动，以实现阀门开关或者调节作用。
阀杆在阀门启闭过程中不但是运动件、受力件，而且是密封件。同时，它受到介质的冲击和腐蚀，还与填料产生摩擦。因此在选择阀杆材料时，必须保证它在规定的温度下有足够的强度、良好的冲击韧性、抗擦伤性、耐腐蚀性。阀杆是易损件，在选用时还应注意材料的机械加工性能和热处理性能。
在超临界电站高温高压系统中，阀门常处于较高的温度和流体压力下。加上阀门经常启闭，由于密封面间的相互摩擦、挤压、剪切以及流体的冲刷和腐蚀等作用，阀门极易受到损伤。更为恶劣的工况(如高温、高压、杂质、颗粒等综合作用)，会造成系统中的高温高压阀门在短时间内或在极少操作次数下出现内漏。一旦出现内漏，在大压差不断冲刷的情况下，阀门将很快失效，造成极大的能源浪费，给企业带来巨大的经济损失，同时也存在很大的安全隐患。
现有一种超高临界大口径锻钢闸阀，包括阀体、阀杆、闸板、顶芯及阀座；所述阀杆自上而下伸入阀体的内腔中，在阀杆的下端连接有闸板，阀座安装在阀体内，并与闸板相配合，在阀体内腔中设置有一组导向槽，所述导向槽沿着阀杆的长轴方向延伸，并以阀杆的轴线为对称线，对称分布在阀体内。
目前在加工上述超高临界阀杆时，其热处理工艺采用完全淬火，加工工艺制得的阀杆，其缺点为机械性能差，抗冲击力低，当在超高临界环境下，该阀杆易损坏，使用寿命短。
因此急需研发一种能够提高阀杆将机械性能及冲击力的超高临界大口径锻钢闸阀专用阀杆加工方法势在必行。经检索有关文献，未发现与本发明相同或相似的技术方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够提高阀杆机械性能及冲击力的超高临界大口径锻钢闸阀专用阀杆加工工艺。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种超高临界大口径锻钢闸阀专用阀杆加工工艺，所述阀杆呈T型，包括头部、光杆部以及螺纹部，该阀杆加工工序依次为：下料、锻造成型T型坯料、热处理以及机械加工，
其创新点在于：所述热处理依次包括淬火及高温回火，淬火处理采用不完全淬火工艺，当炉内温度为360-400℃进炉，炉膛内开启保护气排出杂质气体，另外同时还将甲醇和丙烷按单位时间消耗比为： 32—40ml/h：160—210ml/h的比例通入炉膛形成1100Mpa的正压，在炉膛内达到1.00％左右的碳势进行淬火，淬火温度为1080±14℃，淬火时间5-8min；淬火后应立即进行低温冷处理，冷处理温度为-35～-25℃，冷处理时间为180-200分钟；当冷处理完成T型坯料恢复至室温后，进入回火阶段，回火温度为220-300℃，保温时间5-6h，回火完成后，空冷至室温。
进一步地，所述阀杆采用2Cr13圆形棒料。
本发明的优点在于：
热处理在淬火后及时进行冷处理，冷处理的工艺温度为-35～ -25℃，冷处理时间为180-200分钟，这样会促进马氏体的转变，进一步减少残余奥氏体，待冷处理后的T型坯料恢复至室温后，立即进入回火阶段，回火温度为220-300℃，保温时间为5-6h，以充分去除T型坯料淬火时和冷处理的热应力和组织应力，促使T型坯料组织转变充分，稳定阀杆尺寸，避免变形，保证同批阀杆的硬度差≤1.0HRC，提高阀杆机械性及抗压力；
经机械性能测试，机械性能高，制得阀杆的抗拉强度σb＝680Mpa，屈服强度σs＝470Mpa，延伸率A＝27％，断面收缩率Z＝57％，硬度235，经冲击试验，测得冲击功95J/mm2。
具体实施方式
实施例1
本发明公开了一种超高临界大口径锻钢闸阀专用阀杆加工工艺，阀杆呈T型，较粗的头部1、中央光杆部2以及螺纹部3，头部1的左右两侧开设有梯形槽4，头部1与光杆部2的连接处为一弧形密封面5；梯形槽4的上下两端具有圆弧倒角6，螺纹部3的端部具有圆弧倒角7，光杆部2与螺纹部3连接处具有圆弧倒角8；头部1的上端面为弧形凸面9；
本实施例中，采用2Cr13圆形棒料进行加工，加工阀杆尺寸为 10*10*55mm，该阀杆加工工艺如下：
步骤S1、剪切下料：在锯床上剪切下料，选用直径为12mm的圆形棒料，高度为57mm，保留2mm的余量；
步骤S2、加热：将棒料放入电路内加热，加热至1000-1080℃；
步骤S3、模锻：将棒料放入摩擦液压机内锻压，成型T型坯料；
步骤S4、热处理：热处理依次包括淬火及高温回火，淬火处理采用不完全淬火工艺，当炉内温度为360℃进炉，炉膛内开启保护气排出杂质气体，另外同时还将甲醇和丙烷按单位时间消耗比为： 32—40ml/h：160—210ml/h的比例通入炉膛形成1100Mpa的正压，在炉膛内达到1.00％左右的碳势进行淬火，淬火温度为1080±14℃，淬火时间5-8min；淬火后应立即进行低温冷处理，冷处理温度为-35～-25℃，冷处理时间为180-200分钟；当冷处理完成T型坯料恢复至室温后，进入回火阶段，回火温度为220-300℃，保温时间5-6h，回火完成后，空冷至室温。
步骤S5、车加工：车床上加工出光杆部2以及螺纹部外径，并成型头部1与光杆部2的连接处为一弧形密封面5；梯形槽4的上下两端具有圆弧倒角6，螺纹部3的端部具有圆弧倒角7，光杆部2与螺纹部3连接处具有圆弧倒角8；
步骤S5、挤压螺纹：在滚丝机上挤压成型螺纹部3上的螺纹，压力为15kg；
步骤S6、铣梯形槽：在铣床上洗出头部1下端的梯形槽4；
步骤S7、去工艺头：在车床上加工头部1的上端面，成型弧形凸面9；
步骤S8、检测：按照要求进行尺寸、机械性能测试以及冲击检测，检测结果如下：
机械性能测试：
冲击试验
试验编号 缺口位置 试验温度 冲击功J/mm2
1 中部 室温20° 93
2 中部 室温20° 92
3 中部 室温20° 91
本实施例中，有由上表可以得知，热处理在淬火后及时进行冷处理，冷处理的工艺温度为-35～-25℃，冷处理时间为180-200分钟，这样会促进马氏体的转变，进一步减少残余奥氏体，待冷处理后的T 型坯料恢复至室温后，立即进入回火阶段，回火温度为220-300℃，保温时间为5-6h，以充分去除T型坯料淬火时和冷处理的热应力和组织应力，促使T型坯料组织转变充分，稳定阀杆尺寸，避免变形，保证同批阀杆的硬度差≤1.0HRC，提高阀杆机械性及抗压力。经机械性能测试，机械性能高，制得阀杆的抗拉强度σb＝680Mpa，屈服强度σs＝470Mpa，延伸率A＝27％，断面收缩率Z＝57％，硬度235，经冲击试验，测得冲击功95J/mm2。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种超高临界大口径锻钢闸阀专用阀杆加工工艺，所述阀杆呈T型，包括头部、光杆部以及螺纹部，该阀杆加工工序依次为：下料、锻造成型T型坯料、热处理以及机械加工，
其特征在于：所述热处理依次包括淬火及高温回火，淬火处理采用不完全淬火工艺，当炉内温度为360-400℃进炉，炉膛内开启保护气排出杂质气体，另外同时还将甲醇和丙烷按单位时间消耗比为：32—40ml/h：160—210ml/h的比例通入炉膛形成1100Mpa的正压，在炉膛内达到1.00％左右的碳势进行淬火，淬火温度为1080±14℃，淬火时间5-8min；淬火后应立即进行低温冷处理，冷处理温度为-35～-25℃，冷处理时间为180-200分钟；当冷处理完成T型坯料恢复至室温后，进入回火阶段，回火温度为220-300℃，保温时间5-6h，回火完成后，空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的超高临界大口径锻钢闸阀专用阀杆加工工艺，其特征在于：所述阀杆采用2Cr13圆形棒料。
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