CN107916360A - 一种高强度耐磨安全阀的生产工艺 - Google Patents

一种高强度耐磨安全阀的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高强度耐磨安全阀的生产工艺，包括以下步骤：（1）配料、（2）粉碎、（3）熔炼、（4）浇铸、（5）热处理、（6）氮化、（7）涂覆耐磨层，通过上述步骤，本发明具有高强度和良好的耐磨性。

Description

一种高强度耐磨安全阀的生产工艺
技术领域
本发明涉及一种高强度耐磨安全阀的生产工艺。
背景技术
阀是利用一个活动部件来开、关或部分地挡住一个或更多的开口或通道，使液流、空气流或其他气流或大量松散物料可以流出、堵住或得到调节的一种装置 ；现有的很多阀门、耐高温性、强度和耐磨性差，易造成阀功能失效。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种高强度耐磨安全阀的生产工艺。
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种高强度耐磨安全阀的生产工艺，包括以下步骤：
（1）配料：所述安全阀中各成分的质量百分比为：C：0.23-0.26%，Mn：0.56-0.63%，Cr：2.45-2.57%，Ni：1.33-1.42%，Cu：1.12-1.23%，Mo：0.37-0.42%，Ti：0.55-0.57%，Ca：0.16-0.18%，Mg：1.21-1.26%，Zn：2.45-2.56%，Lu：0.12-0.15%，Dy：0.17-0.21%，Nd：0.11-0.13%，Er：0.05-0.06%，P≤0.02%，，W：0.23-0.26%，Ta：0.01-0.02%，余量为Fe和不可避免的杂质；
（2）粉碎：使用粉碎机将上述的原料分别粉碎；
（3）熔炼
a、将粉粹好的原料中各成分加入熔炉内，将熔炉内的温度提高到1360-1450℃，原料被熔炼形成金属溶液，然后先采用水冷以20-25℃/s的冷却速率将合金溶液水冷至580-620℃，然后空冷至300-320℃，再采用水冷以14-15℃/s的冷却速率将合金水冷至室温；
b、加热，将上一步冷却后的合金加入熔炉内进行二次熔炼，将熔炉内的温度提高到1290-1330℃，熔炼形成金属溶液，然后冷却至780-830℃；
c、精炼：在780-830℃下加入精炼剂精炼20-30min，然后除渣；
（4）浇铸
a、蜡模制备：采用低温蜡和机械注蜡技术，制作与安全阀一致并包含有保温冒口的蜡模，并对蜡模进行修整，之后使用蜡坯清洗剂对蜡模进行清洗；
b、在制得的蜡模上制作壳模砂型；
c、脱蜡：采用蒸汽脱蜡，蒸汽的压力为0.7MPa,时间为15-20分钟，且脱蜡前应先将保温冒口部位的胶膜取下，制得壳模；
c、壳模焙烧；
d、将焙烧好的壳模放入按造型工艺准备的砂箱中，并用胶带封住该壳模上用于浇注的浇口和保温冒口，然后放入经过配制的混合砂，放满混合砂后再用造型震实机进行震实，形成砂型；
e、在砂型内涂有一层耐高温涂料；
f、往砂型中浇注金属溶液，浇注温度为1000-1100℃，时间为35-40s；
g、冷却：先采用水冷以20-25℃/s的冷却速率将合金溶液水冷至500-530℃，然后空冷至330-350℃，再采用水冷以15-20℃/s的冷却速率将合金水冷至室温，在清理阀门表面，切除浇口、冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物，再次清理残砂，即可得到阀门；
（5）热处理
a、退火：将阀门放置在退火炉中，温度升至600-660℃，保温20-30min，然后冷却至室温；
b、一次回火：将完成退火的阀门放置回火炉中，温度升至620-700℃，保温40-50min，然后冷却至200-240℃；
c、二次回火：将回火炉温度升至650-680℃，保温35-40min，先风冷至200-260℃，然后空冷至室温；
（6）氮化：将阀门放置氮化炉中，温度升至250-290℃，通入氨气和渗透剂与氯化铵浓液的混合液，其中氯化铵浓度为36%，渗透剂浓度为0.033%，然后温度升至520-560℃，保温5-6h，压力为0.005-0.006MPa，然后将温度降至100-105℃，通入氮气，保证炉内处于正压，打开炉口，取出阀门，继续冷却至室温，然后进行氮化层的质量检查，必要时检查零件的变形量；
（7）涂覆耐磨层：按质量份数包括：氧化钙：5-6份、滑石粉：8-13份、氧化镁：2-4份、氧化铜：1-2份、氧化铁：2-3份、二氧化锰：4-5份、硝酸钾：6-8份、氯化镁：3-5份、氯酸钾：2-4份、：碳化钨：5-6份、蒙脱石：8-10份、高岭土：5-9份、硅灰石：6-8份；
a、将上述成分送至混合球磨仪进行混合球磨，混合球磨后原料的粒径在600-700目之间；
b、通过喷枪喷涂在阀门表面，并在其表面喷涂纳米材料溶液；
c、将阀门进行加热，温度为500-530℃，然后继续进行加热，温度升至800-820℃，冷却至室温。
上述技术方案的改进是：前述的安全阀中各成分的质量百分比为：C：0.23%，Mn：0.56%，Cr：2.45%，Ni：1.33%，Cu：1.12%，Mo：0.37%，Ti：0.55%，Ca：0.16%，Mg：1.21%，Zn：2.45%，Lu：0.12%，Dy：0.17%，Nd：0.11%，Er：0.05%，P≤0.015%，，W：0.23%，Ta：0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述技术方案的改进是：前述的安全阀中各成分的质量百分比为：C：0.24%，Mn：0.61%，Cr：2.48%，Ni：1.37%，Cu：1.15%，Mo：0.39%，Ti：0.56%，Ca：0.17%，Mg：1.24%，Zn：2.48%，Lu：0.13%，Dy：0.19%，Nd：0.15%，Er：0.056%，P≤0.01%，，W：0.25%，Ta：0.015%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明采用上述技术方案的有益效果是：
本发明阀门选用的配料使其具有高强度，通过砂型浇铸成型得到阀门，减少了工序，降低了生产成本，在砂型内涂有一层耐高温涂料，提高砂型的耐高温性，使得在高温下浇铸不易产生膨胀，在规定的时间完成浇铸，浇铸均均匀，减少气孔；两次回火，增加其强度和韧性，涂覆耐磨层，能够增加其耐磨性，延长使用寿命，在耐磨层表面上喷涂纳米材料溶液，又能提高复合膜的耐磨损性，同时也具有良好的吸收隔热性、表面拒水性、抗氧化性。
具体实施方式
实施例一
本实施例提供一种高强度耐磨安全阀的生产工艺，包括以下步骤：
（1）配料：所述安全阀中各成分的质量百分比为：C：0.23%，Mn：0.56%，Cr：2.45%，Ni：1.33%，Cu：1.12%，Mo：0.37%，Ti：0.55%，Ca：0.16%，Mg：1.21%，Zn：2.45%，Lu：0.12%，Dy：0.17%，Nd：0.11%，Er：0.05%，P≤0.015%，，W：0.23%，Ta：0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质；
（2）粉碎：使用粉碎机将上述的原料分别粉碎；
（3）熔炼
a、将粉粹好的原料中各成分加入熔炉内，将熔炉内的温度提高到1380℃，原料被熔炼形成金属溶液，然后先采用水冷以20℃/s的冷却速率将合金溶液水冷至590℃，然后空冷至310℃，再采用水冷以14℃/s的冷却速率将合金水冷至室温；
b、加热，将上一步冷却后的合金加入熔炉内进行二次熔炼，将熔炉内的温度提高到1300℃，熔炼形成金属溶液，然后冷却至800℃；
c、精炼：在800℃下加入精炼剂精炼25min，然后除渣；
（4）浇铸
a、蜡模制备：采用低温蜡和机械注蜡技术，制作与安全阀一致并包含有保温冒口的蜡模，并对蜡模进行修整，之后使用蜡坯清洗剂对蜡模进行清洗；
b、在制得的蜡模上制作壳模砂型；
c、脱蜡：采用蒸汽脱蜡，蒸汽的压力为0.7MPa,时间为18分钟，且脱蜡前应先将保温冒口部位的胶膜取下，制得壳模；
c、壳模焙烧；
d、将焙烧好的壳模放入按造型工艺准备的砂箱中，并用胶带封住该壳模上用于浇注的浇口和保温冒口，然后放入经过配制的混合砂，放满混合砂后再用造型震实机进行震实，形成砂型；
e、在砂型内涂有一层耐高温涂料；
f、往砂型中浇注金属溶液，浇注温度为1080℃，时间为38s；
g、冷却：先采用水冷以20℃/s的冷却速率将合金溶液水冷至530℃，然后空冷至350℃，再采用水冷以15℃/s的冷却速率将合金水冷至室温，在清理阀门表面，切除浇口、冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物，再次清理残砂，即可得到阀门；
（5）热处理
a、退火：将阀门放置在退火炉中，温度升至630℃，保温25min，然后冷却至室温；
b、一次回火：将完成退火的阀门放置回火炉中，温度升至660℃，保温45min，然后冷却至220℃；
c、二次回火：将回火炉温度升至670℃，保温38min，先风冷至240℃，然后空冷至室温；
（6）氮化：将阀门放置氮化炉中，温度升至270℃，通入氨气和渗透剂与氯化铵浓液的混合液，其中氯化铵浓度为36%，渗透剂浓度为0.033%，然后温度升至540℃，保温6h，压力为0.005MPa，然后将温度降至103℃，通入氮气，保证炉内处于正压，打开炉口，取出阀门，继续冷却至室温，然后进行氮化层的质量检查，必要时检查零件的变形量；
（7）涂覆耐磨层：按质量份数包括：氧化钙：5份、滑石粉：10份、氧化镁：2份、氧化铜：1份、氧化铁：2份、二氧化锰：4份、硝酸钾：6份、氯化镁：3份、氯酸钾：2份、：碳化钨：5份、蒙脱石：8份、高岭土：6份、硅灰石：6份；
a、将上述成分送至混合球磨仪进行混合球磨，混合球磨后原料的粒径在650目之间；
b、通过喷枪喷涂在阀门表面，并在其表面喷涂纳米材料溶液；
c、将阀门进行加热，温度为520℃，然后继续进行加热，温度升至800℃，冷却至室温。
实施例二
本实施例提供一种高强度耐磨安全阀的生产工艺，包括以下步骤：
（1）配料：所述安全阀中各成分的质量百分比为：C：0.24%，Mn：0.61%，Cr：2.48%，Ni：1.37%，Cu：1.15%，Mo：0.39%，Ti：0.56%，Ca：0.17%，Mg：1.24%，Zn：2.48%，Lu：0.13%，Dy：0.19%，Nd：0.15%，Er：0.056%，P≤0.01%，，W：0.25%，Ta：0.015%，余量为Fe和不可避免的杂质；
（2）粉碎：使用粉碎机将上述的原料分别粉碎；
（3）熔炼
a、将粉粹好的原料中各成分加入熔炉内，将熔炉内的温度提高到1410℃，原料被熔炼形成金属溶液，然后先采用水冷以25℃/s的冷却速率将合金溶液水冷至580℃，然后空冷至300℃，再采用水冷以15℃/s的冷却速率将合金水冷至室温；
b、加热，将上一步冷却后的合金加入熔炉内进行二次熔炼，将熔炉内的温度提高到1310℃，熔炼形成金属溶液，然后冷却至820℃；
c、精炼：在810℃下加入精炼剂精炼23min，然后除渣；
（4）浇铸
a、蜡模制备：采用低温蜡和机械注蜡技术，制作与安全阀一致并包含有保温冒口的蜡模，并对蜡模进行修整，之后使用蜡坯清洗剂对蜡模进行清洗；
b、在制得的蜡模上制作壳模砂型；
c、脱蜡：采用蒸汽脱蜡，蒸汽的压力为0.7MPa,时间为15分钟，且脱蜡前应先将保温冒口部位的胶膜取下，制得壳模；
c、壳模焙烧；
d、将焙烧好的壳模放入按造型工艺准备的砂箱中，并用胶带封住该壳模上用于浇注的浇口和保温冒口，然后放入经过配制的混合砂，放满混合砂后再用造型震实机进行震实，形成砂型；
e、在砂型内涂有一层耐高温涂料；
f、往砂型中浇注金属溶液，浇注温度为1100℃，时间为35s；
g、冷却：先采用水冷以25℃/s的冷却速率将合金溶液水冷至500℃，然后空冷至330℃，再采用水冷以20℃/s的冷却速率将合金水冷至室温，在清理阀门表面，切除浇口、冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物，再次清理残砂，即可得到阀门；
（5）热处理
a、退火：将阀门放置在退火炉中，温度升至640℃，保温20min，然后冷却至室温；
b、一次回火：将完成退火的阀门放置回火炉中，温度升至680℃，保温40min，然后冷却至200℃；
c、二次回火：将回火炉温度升至680℃，保温35min，先风冷至200℃，然后空冷至室温；
（6）氮化：将阀门放置氮化炉中，温度升至280℃，通入氨气和渗透剂与氯化铵浓液的混合液，其中氯化铵浓度为36%，渗透剂浓度为0.033%，然后温度升至550℃，保温5.5h，压力为0.006MPa，然后将温度降至100℃，通入氮气，保证炉内处于正压，打开炉口，取出阀门，继续冷却至室温，然后进行氮化层的质量检查，必要时检查零件的变形量；
（7）涂覆耐磨层：按质量份数包括：氧化钙：6份、滑石粉：11份、氧化镁：4份、氧化铜：2份、氧化铁：3份、二氧化锰：5份、硝酸钾：7份、氯化镁：8份、氯酸钾：4份、：碳化钨：6份、蒙脱石：9份、高岭土：8份、硅灰石：7份；
a、将上述成分送至混合球磨仪进行混合球磨，混合球磨后原料的粒径在700目之间；
b、通过喷枪喷涂在阀门表面，并在其表面喷涂纳米材料溶液；
c、将阀门进行加热，温度为530℃，然后继续进行加热，温度升至820℃，冷却至室温。
本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种高强度耐磨安全阀的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）配料：所述安全阀中各成分的质量百分比为：C：0.23-0.26%，Mn：0.56-0.63%，Cr：2.45-2.57%，Ni：1.33-1.42%，Cu：1.12-1.23%，Mo：0.37-0.42%，Ti：0.55-0.57%，Ca：0.16-0.18%，Mg：1.21-1.26%，Zn：2.45-2.56%，Lu：0.12-0.15%，Dy：0.17-0.21%，Nd：0.11-0.13%，Er：0.05-0.06%，P≤0.02%，，W：0.23-0.26%，Ta：0.01-0.02%，余量为Fe和不可避免的杂质；
（2）粉碎：使用粉碎机将上述的原料分别粉碎；
（3）熔炼
a、将粉粹好的原料中各成分加入熔炉内，将熔炉内的温度提高到1360-1450℃，原料被熔炼形成金属溶液，然后先采用水冷以20-25℃/s的冷却速率将合金溶液水冷至580-620℃，然后空冷至300-320℃，再采用水冷以14-15℃/s的冷却速率将合金水冷至室温；
b、加热，将上一步冷却后的合金加入熔炉内进行二次熔炼，将熔炉内的温度提高到1290-1330℃，熔炼形成金属溶液，然后冷却至780-830℃；
c、精炼：在780-830℃下加入精炼剂精炼20-30min，然后除渣；
（4）浇铸
a、蜡模制备：采用低温蜡和机械注蜡技术，制作与安全阀一致并包含有保温冒口的蜡模，并对蜡模进行修整，之后使用蜡坯清洗剂对蜡模进行清洗；
b、在制得的蜡模上制作壳模砂型；
c、脱蜡：采用蒸汽脱蜡，蒸汽的压力为0.7MPa,时间为15-20分钟，且脱蜡前应先将保温冒口部位的胶膜取下，制得壳模；
c、壳模焙烧；
d、将焙烧好的壳模放入按造型工艺准备的砂箱中，并用胶带封住该壳模上用于浇注的浇口和保温冒口，然后放入经过配制的混合砂，放满混合砂后再用造型震实机进行震实，形成砂型；
e、在砂型内涂有一层耐高温涂料；
f、往砂型中浇注金属溶液，浇注温度为1000-1100℃，时间为35-40s；
g、冷却：先采用水冷以20-25℃/s的冷却速率将合金溶液水冷至500-530℃，然后空冷至330-350℃，再采用水冷以15-20℃/s的冷却速率将合金水冷至室温，在清理阀门表面，切除浇口、冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物，再次清理残砂，即可得到阀门；
（5）热处理
a、退火：将阀门放置在退火炉中，温度升至600-660℃，保温20-30min，然后冷却至室温；
b、一次回火：将完成退火的阀门放置回火炉中，温度升至620-700℃，保温40-50min，然后冷却至200-240℃；
c、二次回火：将回火炉温度升至650-680℃，保温35-40min，先风冷至200-260℃，然后空冷至室温；
（6）氮化：将阀门放置氮化炉中，温度升至250-290℃，通入氨气和渗透剂与氯化铵浓液的混合液，其中氯化铵浓度为36%，渗透剂浓度为0.033%，然后温度升至520-560℃，保温5-6h，压力为0.005-0.006MPa，然后将温度降至100-105℃，通入氮气，保证炉内处于正压，打开炉口，取出阀门，继续冷却至室温，然后进行氮化层的质量检查，必要时检查零件的变形量；
（7）涂覆耐磨层：按质量份数包括：氧化钙：5-6份、滑石粉：8-13份、氧化镁：2-4份、氧化铜：1-2份、氧化铁：2-3份、二氧化锰：4-5份、硝酸钾：6-8份、氯化镁：3-5份、氯酸钾：2-4份、：碳化钨：5-6份、蒙脱石：8-10份、高岭土：5-9份、硅灰石：6-8份；
a、将上述成分送至混合球磨仪进行混合球磨，混合球磨后原料的粒径在600-700目之间；
b、通过喷枪喷涂在阀门表面，并在其表面喷涂纳米材料溶液；
c、将阀门进行加热，温度为500-530℃，然后继续进行加热，温度升至800-820℃，冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的高强度耐磨安全阀的生产工艺，其特征在于：所述安全阀中各成分的质量百分比为：C：0.23%，Mn：0.56%，Cr：2.45%，Ni：1.33%，Cu：1.12%，Mo：0.37%，Ti：0.55%，Ca：0.16%，Mg：1.21%，Zn：2.45%，Lu：0.12%，Dy：0.17%，Nd：0.11%，Er：0.05%，P≤0.015%，，W：0.23%，Ta：0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的高强度耐磨安全阀的生产工艺，其特征在于：所述安全阀中各成分的质量百分比为：C：0.24%，Mn：0.61%，Cr：2.48%，Ni：1.37%，Cu：1.15%，Mo：0.39%，Ti：0.56%，Ca：0.17%，Mg：1.24%，Zn：2.48%，Lu：0.13%，Dy：0.19%，Nd：0.15%，Er：0.056%，P≤0.01%，，W：0.25%，Ta：0.015%，余量为Fe和不可避免的杂质。
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