CN107841677A - 一种球墨铸铁阀门及其铸造工艺 - Google Patents

一种球墨铸铁阀门及其铸造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种球墨铸铁阀门，该阀门按质量百分比计包括以下组分：C：0.15‑0.18%，Mn：0.5‑0.7%，Si：0.20‑0.22%，Cr:0.080‑0.095%，V：0.30‑0.32%，Ti：0.1‑0.2%，Ni：0.12‑0.14%，Mo：0.25‑0.39%，Sn：0.06‑0.08%，Zr：0.25‑0.27%，S≤0.025%，P≤0.025%，镧系稀土：0.02‑0.05%，其余为废品，以上各组分之和为100%；本发明还设计球墨铸铁阀门的铸造工艺，该工艺简单易行，成本低廉，铸造出的阀门性能优良，具有良好的耐腐蚀性。

Description

一种球墨铸铁阀门及其铸造工艺
技术领域
本发明涉及一种阀门，具体涉及一种球墨铸铁阀门及其铸造工艺。
背景技术
阀门(famen)是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能，用于流体控制系统的阀门，从最简单的截止阀到极为复杂的自控系统中所用的各种阀门，其品种和规格相当繁多，阀门可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动，阀门根据材质还分为铸铁阀门，铸钢阀门，不锈钢阀门(201、304、316等)，铬钼钢阀门，铬钼钒钢阀门，双相钢阀门，塑料阀门，非标订制等阀门材质；高性能阀门对材质要求非常的严格，且这种阀门一般用在比较特殊的环境，要求阀门具有耐腐蚀、耐磨损、耐高压、耐高温等特殊性能；但是目前阀门都不能同时兼具以上性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种球墨铸铁阀门及其铸造工艺，该工艺简单易行，成本低廉，铸造出的阀门性能优良，具有良好的耐腐蚀性。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种球墨铸铁阀门，该阀门按质量百分比计包括以下组分：C：0.15-0.18%，Mn：0.5-0.7%，Si：0.20 -0.22%，Cr:0.080-0.095%，V：0.30-0.32%，Ti：0.1-0.2%，Ni：0.12-0.14%，Mo：0.25-0.39%，Sn：0.06-0.08%，Zr：0.25-0.27%，S≤0.025%，P≤0.025%，镧系稀土：0.02-0.05%， 其余为废品，以上各组分之和为100%；
废品按质量份数计包括以下组分：废机件：10-12份，废钢：5-7份，废铁屑：20-25份，废铜：0.2-0.5份， Q10生铁：20-30份；
镧系稀土组分质量百分比化学成分为： 铈：21-23%，镨：7-9%，钕：18-20%，镝：13-15%，其余为镧：7-9%，以上镧系稀土各组分之和为100%。
本发明进一步限定的技术方案：
前述球墨铸铁阀门，该阀门按质量百分比计包括以下组分：C：0.15%，Mn：0.5%，Si：0.20%，Cr:0.080%，V：0.30%，Ti：0.1%，Ni：0.12%，Mo：0.25%，Sn：0.06%，Zr：0.25%，S≤0.025%，P≤0.025%，镧系稀土：0.02%， 其余为废品，以上各组分之和为100%；
废品按质量份数计包括以下组分：废机件：10份，废钢：5份，废铁屑：20份，废铜：0.2份，Q10生铁：20份；
镧系稀土组分质量百分比化学成分为： 铈：21%，镨：7%，钕：18%，镝：13%，其余为镧：7%，以上镧系稀土各组分之和为100%。
前述球墨铸铁阀门，该阀门按质量百分比计包括以下组分：C：0.18%，Mn：0.7%，Si：0.22%，Cr：0.095%，V：0.32%，Ti：0.2%，Ni：0.14%，Mo：0.39%，Sn：0.08%，Zr：0.27%，S≤0.025%，P≤0.025%，镧系稀土：0.05%， 其余为废品，以上各组分之和为100%；
废品按质量份数计包括以下组分：废机件：12份，废钢：7份，废铁屑：25份，废铜：0.5份，Q10生铁：30份；
镧系稀土组分质量百分比化学成分为： 铈：23%，镨：9%，钕：20%，镝：15%，其余为镧：9%，以上镧系稀土各组分之和为100%。
前述球墨铸铁阀门，该阀门按质量百分比计包括以下组分：C：0.17%，Mn：0.6%，Si：0.21%，Cr:0.085%，V：0.31%，Ti：0.15%，Ni：0.13%，Mo：0.29%，Sn：0.07%，Zr：0.26%，S≤0.025%，P≤0.025%，镧系稀土：0.03%， 其余为废品，以上各组分之和为100%；
废品按质量份数计包括以下组分：废机件：11份，废钢：6份，废铁屑：23份，废铜：0.3份，Q10生铁：25份；
镧系稀土组分质量百分比化学成分为： 铈：22%，镨：8%，钕：19%，镝：14%，其余为镧：8%，以上镧系稀土各组分之和为100%。
本发明还设计球墨铸铁阀门的铸造工艺，具体包括以下步骤：
（1）根据阀门的形状以石英砂、水玻璃和膨润土为造型材料混制出铸型，并在铸型上开有浇口，然后将铸型置于烘炉中在220-250℃下进行烘干；
（2）向烘干的铸型表面喷涂一层涂料，所述的涂料按质量百分比计包含以下组分：
锆英粉：90-93%，酚醛树脂：2-4%，有机膨润土：1.5-2.5%及二氧化钛：0.5-1%；
（3）将所选的化学成分加入电炉内加热熔炼得到原液，向原液中覆盖孕育剂，然后进行扒渣，然后再覆盖一层除渣剂进行聚渣、保温；
（4）将原液向铸型内浇注形成阀门坯，浇注速度为67-70kg/s，浇注时间为15-20s，在浇注过程中向原液中加入少量变质剂；
变质剂的化学成份质量百分比为：稀土硅92%，铋锭3%，镁锭3%，铝锭2%；
（5）浇注后将整个阀门坯连同铸型保温10-15h，以消除残余应力，取出阀门坯空冷至室温，然后对阀门坯进行依次经正火、回火及调质热处理；
正火、回火及调质热处理的具体操作为：
正火：将阀门坯送入炉中加热至850-900℃，并炉冷却至420-450℃，随后打开炉门继续缓冷至250-300℃出炉空冷至室温；
回火：将经正火后的阀门坯炉热至680-700℃，然后保温20-25min后出炉进行水冷或油冷至室温；
调质热处理：采用一次正火+两次回火，第一次回火温度大于第二次回火温度；正火：正式火温度720-730℃，到温后保温9-11min；第一次回火：采用分段加热，第一段加热温度为800-820℃，到温后保温9-12min，第二段加热温度为785-795℃，到温后保温10-13min，然后空冷至室温后进行第二次正火；第二次回火：采用分段加热，第一段加热温度为720-730℃加热，到温后保温15-18min，第二段加热温度为700-715℃加热，到温后保温9-11min；
（6）对步骤（5）中经调质热处理后的阀门坯进行冷却工序降至室温，对降至室温的阀门坯进行打磨和机械加工，最终得到阀门。
有益效果：
本发明成分中由于加入Cr，V，Ni，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；其中：Cr，增加钢的淬透性，显著提高强度、硬度和耐磨性，也增加了钢的耐蚀性和抗氧化能力；Ni，提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力；本发明在铸造原料中加入了Cu，锰等元素细化珠光体、减少薄断面白口、改善大断面组织敏感性；在力学性能上提高了产品强度、硬度、韧性；在使用性能上提高了产品的耐磨性、耐热性剂腐蚀性，同时，提高了产品的致密度。
本发明的复合稀土，由于以上稀土元素的金属原子半径大且稀土具有较高的活性，很容易填补物料间的空隙，同时，稀土元素易和氧、硫等元素化合生成熔点高的化合物，复合稀土的加入在一定程度上提高了物料的分散性和相容性，使物料混合均匀也提高了增强层的阻燃性。
本发明的阀门阀杆使用改革深冷工艺，提供奥氏体不锈钢阀门阀杆强度、使用寿命、降低成本、提供生产效率，缩短生产周期，解决了小批量、单间生产的难题，深冷阀杆并且保证不锈钢本色。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种球墨铸铁阀门，该阀门按质量百分比计包括以下组分：C：0.15%，Mn：0.5%，Si：0.20 %，Cr:0.080%，V：0.30%，Ti：0.1%，Ni：0.12%，Mo：0.25%，Sn：0.06%，Zr：0.25%，S≤0.025%，P≤0.025%，镧系稀土：0.02%， 其余为废品，以上各组分之和为100%；
废品按质量份数计包括以下组分：废机件：10份，废钢：5份，废铁屑：20份，废铜：0.2份，Q10生铁：20份；
镧系稀土组分质量百分比化学成分为： 铈：21%，镨：7%，钕：18%，镝：13%，其余为镧：7%，以上镧系稀土各组分之和为100%。
上述球墨铸铁阀门的铸造工艺中，具体包括以下步骤：
（1）根据阀门的形状以石英砂、水玻璃和膨润土为造型材料混制出铸型，并在铸型上开有浇口，然后将铸型置于烘炉中在220℃下进行烘干；
（2）向烘干的铸型表面喷涂一层涂料，涂料按质量百分比计包含以下组分：
锆英粉：93%，酚醛树脂：4%，有机膨润土：2.5%及二氧化钛：0.5%；
（3）将所选的化学成分加入电炉内加热熔炼得到原液，向原液中覆盖孕育剂，然后进行扒渣，然后再覆盖一层除渣剂进行聚渣、保温；
（4）将原液向铸型内浇注形成阀门坯，浇注速度为68kg/s，浇注时间为18s，在浇注过程中向原液中加入少量变质剂；
变质剂的化学成份质量百分比为：稀土硅92%，铋锭3%，镁锭3%，铝锭2%；
（5）浇注后将整个阀门坯连同铸型保温13h，以消除残余应力，取出阀门坯空冷至室温，然后对阀门坯进行依次经正火、回火及调质热处理；
正火、回火及调质热处理的具体操作为：
正火：将阀门坯送入炉中加热至880℃，并炉冷却至430℃，随后打开炉门继续缓冷至250-300℃出炉空冷至室温；
回火：将经正火后的阀门坯炉热至690℃，然后保温23min后出炉进行水冷或油冷至室温；
调质热处理：采用一次正火+两次回火，第一次回火温度大于第二次回火温度；正火：正式火温度725℃，到温后保温10min；第一次回火：采用分段加热，第一段加热温度为810℃，到温后保温10min，第二段加热温度为789℃，到温后保温11min，然后空冷至室温后进行第二次正火；第二次回火：采用分段加热，第一段加热温度为725℃加热，到温后保温13min，第二段加热温度为709℃加热，到温后保温10min；
（6）对步骤（5）中经调质热处理后的阀门坯进行冷却工序降至室温，对降至室温的阀门坯进行打磨和机械加工，最终得到阀门。
实施例2
本实施例提供一种球墨铸铁阀门，该阀门按质量百分比计包括以下组分：C：0.18%，Mn：0.7%，Si：0.22%，Cr：0.095%，V：0.32%，Ti：0.2%，Ni：0.14%，Mo：0.39%，Sn：0.08%，Zr：0.27%，S≤0.025%，P≤0.025%，镧系稀土：0.05%， 其余为废品，以上各组分之和为100%；
废品按质量份数计包括以下组分：废机件：12份，废钢：7份，废铁屑：25份，废铜：0.5份，Q10生铁：30份；
镧系稀土组分质量百分比化学成分为： 铈：23%，镨：9%，钕：20%，镝：15%，其余为镧：9%，以上镧系稀土各组分之和为100%。
上述球墨铸铁阀门的铸造工艺中，具体包括以下步骤：
（1）根据阀门的形状以石英砂、水玻璃和膨润土为造型材料混制出铸型，并在铸型上开有浇口，然后将铸型置于烘炉中在250℃下进行烘干；
（2）向烘干的铸型表面喷涂一层涂料，所述的涂料按质量百分比计包含以下组分：
锆英粉：93%，酚醛树脂：4%，有机膨润土：2%及二氧化钛：1%；
（3）将所选的化学成分加入电炉内加热熔炼得到原液，向原液中覆盖孕育剂，然后进行扒渣，然后再覆盖一层除渣剂进行聚渣、保温；
（4）将原液向铸型内浇注形成阀门坯，浇注速度为68kg/s，浇注时间为18s，在浇注过程中向原液中加入少量变质剂；
变质剂的化学成份质量百分比为：稀土硅92%，铋锭3%，镁锭3%，铝锭2%；
（5）浇注后将整个阀门坯连同铸型保温13h，以消除残余应力，取出阀门坯空冷至室温，然后对阀门坯进行依次经正火、回火及调质热处理；
正火、回火及调质热处理的具体操作为：
正火：将阀门坯送入炉中加热至880℃，并炉冷却至440℃，随后打开炉门继续缓冷至280℃出炉空冷至室温；
回火：将经正火后的阀门坯炉热至689℃，然后保温23min后出炉进行水冷或油冷至室温；
调质热处理：采用一次正火+两次回火，第一次回火温度大于第二次回火温度；正火：正式火温度725℃，到温后保温10min；第一次回火：采用分段加热，第一段加热温度为810℃，到温后保温11min，第二段加热温度为789℃，到温后保温12min，然后空冷至室温后进行第二次正火；第二次回火：采用分段加热，第一段加热温度为725℃加热，到温后保温16min，第二段加热温度为709℃加热，到温后保温10min；
（6）对步骤（5）中经调质热处理后的阀门坯进行冷却工序降至室温，对降至室温的阀门坯进行打磨和机械加工，最终得到阀门。
实施例3
本实施例提供一种球墨铸铁阀门，该阀门按质量百分比计包括以下组分：C：0.17%，Mn：0.6%，Si：0.21%，Cr:0.085%，V：0.31%，Ti：0.15%，Ni：0.13%，Mo：0.29%，Sn：0.07%，Zr：0.26%，S≤0.025%，P≤0.025%，镧系稀土：0.03%， 其余为废品，以上各组分之和为100%；
废品按质量份数计包括以下组分：废机件：11份，废钢：6份，废铁屑：23份，废铜：0.3份，Q10生铁：25份；
镧系稀土组分质量百分比化学成分为： 铈：22%，镨：8%，钕：19%，镝：14%，其余为镧：8%，以上镧系稀土各组分之和为100%。
上述球墨铸铁阀门的铸造工艺中，具体包括以下步骤：
（1）根据阀门的形状以石英砂、水玻璃和膨润土为造型材料混制出铸型，并在铸型上开有浇口，然后将铸型置于烘炉中在240℃下进行烘干；
（2）向烘干的铸型表面喷涂一层涂料，涂料按质量百分比计包含以下组分：
锆英粉：93%，酚醛树脂：4%，有机膨润土：2%及二氧化钛：1%；
（3）将所选的化学成分加入电炉内加热熔炼得到原液，向原液中覆盖孕育剂，然后进行扒渣，然后再覆盖一层除渣剂进行聚渣、保温；
（4）将原液向铸型内浇注形成阀门坯，浇注速度为69kg/s，浇注时间为18s，在浇注过程中向原液中加入少量变质剂；
变质剂的化学成份质量百分比为：稀土硅92%，铋锭3%，镁锭3%，铝锭2%；
（5）浇注后将整个阀门坯连同铸型保温13h，以消除残余应力，取出阀门坯空冷至室温，然后对阀门坯进行依次经正火、回火及调质热处理；
正火、回火及调质热处理的具体操作为：
正火：将阀门坯送入炉中加热至880℃，并炉冷却至429℃，随后打开炉门继续缓冷至280℃出炉空冷至室温；
回火：将经正火后的阀门坯炉热至689℃，然后保温23min后出炉进行水冷或油冷至室温；
调质热处理：采用一次正火+两次回火，第一次回火温度大于第二次回火温度；正火：正式火温度725℃，到温后保温10min；第一次回火：采用分段加热，第一段加热温度为810℃，到温后保温11min，第二段加热温度为789℃，到温后保温12min，然后空冷至室温后进行第二次正火；第二次回火：采用分段加热，第一段加热温度为725℃加热，到温后保温17min，第二段加热温度为709℃加热，到温后保温10min；
（6）对步骤（5）中经调质热处理后的阀门坯进行冷却工序降至室温，对降至室温的阀门坯进行打磨和机械加工，最终得到阀门。
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 (5)

1.一种球墨铸铁阀门，其特征在于：该阀门按质量百分比计包括以下组分：C：0.15-0.18%，Mn：0.5-0.7%，Si：0.20 -0.22%，Cr:0.080-0.095%，V：0.30-0.32%，Ti：0.1-0.2%，Ni：0.12-0.14%，Mo：0.25-0.39%，Sn：0.06-0.08%，Zr：0.25-0.27%，S≤0.025%，P≤0.025%，镧系稀土：0.02-0.05%， 其余为废品，以上各组分之和为100%；
所述的废品按质量份数计包括以下组分：废机件：10-12份，废钢：5-7份，废铁屑：20-25份，废铜：0.2-0.5份， Q10生铁：20-30份；
所述的镧系稀土组分质量百分比化学成分为： 铈：21-23%，镨：7-9%，钕：18-20%，镝：13-15%，其余为镧：7-9%，以上镧系稀土各组分之和为100%。
2.根据权利要求1所述的球墨铸铁阀门，其特征在于：该阀门按质量百分比计包括以下组分：C：0.15%，Mn：0.5%，Si：0.20 %，Cr:0.080%，V：0.30%，Ti：0.1%，Ni：0.12%，Mo：0.25%，Sn：0.06%，Zr：0.25%，S≤0.025%，P≤0.025%，镧系稀土：0.02%， 其余为废品，以上各组分之和为100%；
所述的废品按质量份数计包括以下组分：废机件：10份，废钢：5份，废铁屑：20份，废铜：0.2份， Q10生铁：20份；
所述的镧系稀土组分质量百分比化学成分为： 铈：21%，镨：7%，钕：18%，镝：13%，其余为镧：7%，以上镧系稀土各组分之和为100%。
3.根据权利要求1所述的球墨铸铁阀门，其特征在于：该阀门按质量百分比计包括以下组分：C：0.18%，Mn：0.7%，Si：0.22%，Cr：0.095%，V：0.32%，Ti：0.2%，Ni：0.14%，Mo：0.39%，Sn：0.08%，Zr：0.27%，S≤0.025%，P≤0.025%，镧系稀土：0.05%， 其余为废品，以上各组分之和为100%；
所述的废品按质量份数计包括以下组分：废机件：12份，废钢：7份，废铁屑：25份，废铜：0.5份， Q10生铁：30份；
所述的镧系稀土组分质量百分比化学成分为： 铈：23%，镨：9%，钕：20%，镝：15%，其余为镧：9%，以上镧系稀土各组分之和为100%。
4.根据权利要求1所述的球墨铸铁阀门，其特征在于：该阀门按质量百分比计包括以下组分：C：0.17%，Mn：0.6%，Si：0.21%，Cr:0.085%，V：0.31%，Ti：0.15%，Ni：0.13%，Mo：0.29%，Sn：0.07%，Zr：0.26%，S≤0.025%，P≤0.025%，镧系稀土：0.03%， 其余为废品，以上各组分之和为100%；
所述的废品按质量份数计包括以下组分：废机件：11份，废钢：6份，废铁屑：23份，废铜：0.3份， Q10生铁：25份；
所述的镧系稀土组分质量百分比化学成分为： 铈：22%，镨：8%，钕：19%，镝：14%，其余为镧：8%，以上镧系稀土各组分之和为100%。
5.如权利要求1-4中任一权利要求所述的球墨铸铁阀门的铸造工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：
（1）根据阀门的形状以石英砂、水玻璃和膨润土为造型材料混制出铸型，并在铸型上开有浇口，然后将铸型置于烘炉中在220-250℃下进行烘干；
（2）向烘干的铸型表面喷涂一层涂料，所述的涂料按质量百分比计包含以下组分：
锆英粉：90-93%，酚醛树脂：2-4%，有机膨润土：1.5-2.5%及二氧化钛：0.5-1%；
（3）将所选的化学成分加入电炉内加热熔炼得到原液，向原液中覆盖孕育剂，然后进行扒渣，然后再覆盖一层除渣剂进行聚渣、保温；
（4）将原液向铸型内浇注形成阀门坯，浇注速度为67-70kg/s，浇注时间为15-20s，在浇注过程中向原液中加入少量变质剂；
所述变质剂的化学成份质量百分比为：稀土硅92%，铋锭3%，镁锭3%，铝锭2%；
（5）浇注后将整个阀门坯连同铸型保温10-15h，以消除残余应力，取出阀门坯空冷至室温，然后对阀门坯进行依次经正火、回火及调质热处理；
正火、回火及调质热处理的具体操作为：
正火：将阀门坯送入炉中加热至850-900℃，并炉冷却至420-450℃，随后打开炉门继续缓冷至250-300℃出炉空冷至室温；
回火：将经正火后的阀门坯炉热至680-700℃，然后保温20-25min后出炉进行水冷或油冷至室温；
调质热处理：采用一次正火+两次回火，第一次回火温度大于第二次回火温度；正火：正式火温度720-730℃，到温后保温9-11min；第一次回火：采用分段加热，第一段加热温度为800-820℃，到温后保温9-12min，第二段加热温度为785-795℃，到温后保温10-13min，然后空冷至室温后进行第二次正火；第二次回火：采用分段加热，第一段加热温度为720-730℃加热，到温后保温15-18min，第二段加热温度为700-715℃加热，到温后保温9-11min；
（6）对步骤（5）中经调质热处理后的阀门坯进行冷却工序降至室温，对降至室温的阀门坯进行打磨和机械加工，最终得到阀门。
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