CN108531803B - 一种球墨铸铁阀体的铸造方法 - Google Patents

一种球墨铸铁阀体的铸造方法 Download PDF

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Abstract

一种球墨铸铁阀体的铸造方法，涉及一种球墨铸铁阀体，所述方法包括制作模型、造型、熔炼、浇注、热处理步骤获取成品阀体铸件，不添加合金元素，就能稳定生产出超大尺寸球墨铸铁阀体，本发明通过在横浇道前端设有专用挡渣装置，当横浇道铁水引入铸件前端时起到挡渣作用，保证铁水快速、平稳充满型腔，减少氧化夹杂；通过采用采用保温顶冒口，置于阀体顶部，便于铸件补缩、排渣、排气；在铸件内的厚大断面及壁厚差较大部位设置冷铁，在铸件的轴孔内部坭芯及轴头周围使用铬铁矿砂、环带上部铺设铬铁矿砂，保证铸件实现定向顺序凝固，同时保证了铸件表面质量；特别适用于制作超大尺寸大断面球墨铸铁的水电蝶阀阀体。

Description

一种球墨铸铁阀体的铸造方法
技术领域
本发明涉及一种球墨铸铁阀体，尤其是涉及一种球墨铸铁阀体的铸造方法。
背景技术
公知的，水力发电机组中蝶阀的作用是调节或截断水流，阀体长时间浸入水中，水流变化大且工作环境恶劣，蝶阀对水电站设备及所在系统的安全稳定运行起着极为关键的作用。为了降低水力发电机组的生产成本，要求蝶阀的寿命较高，但是阀体若发生意外失效，则更换费用和相关损失巨大，所以水力发电机组的阀体对材料性能及内在质量要求极高，必须满足高疲劳强度和优良的冲击韧性要求，即在规定介质温度和压力下具有一定的抗断裂及抗裂纹扩展能力。目前，常规阀体主要为锻钢件或焊接件；锻钢件仅用于生产小口径或特种工况下的阀体，且生产成本较高；焊接件多用于制造高压阀门，但不能拆卸，且生产成本较高；用球墨铸铁代替锻钢件及焊接件，由于球墨铸铁具有生产成本低、成形性不受零件结构影响、综合机械性格优异等特点，目前已用于铸造一些结构复杂，强度、韧性要求较高的零件。而针对一些常规的水力发电机组用蝶阀阀体材料已采用 QT450-10代替通用的锻钢件及焊接件，有效地降低了生产成本，缩短了生产周期，创造了可观的经济效益；而针对一些水力发电机组中蝶阀，其阀体的重量为十几吨甚至更高，主要壁厚超过100mm，最大尺寸5532mm，属于厚大断面结构，目前生产此类球墨铸铁阀体的材料和方法易于产生石墨畸变、石墨球数减少及形成缩孔缩松等缺陷，并且难以保证超声波探伤和磁粉探伤要求等。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种球墨铸铁阀体的铸造方法。
为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种球墨铸铁阀体的铸造方法， 所述方法包括以下步骤：
（1）、模型：
按照图纸要求制作外模及芯盒，外模采用抽芯模结构，外模分为2段，芯头部分与实样部分分开；
（2）、造型：
根据阀体的形状制作铸型，铸型、坭芯材料采用呋喃树脂砂；
所述铸型采用三箱造型，冒口置于上箱，横浇道、铸件位于中箱，内浇道位于下箱；直浇道贯通中箱、上箱；
在铸件内的厚大断面及壁厚差较大部位设置冷铁；
在铸件的轴孔内部坭芯及轴头周围使用铬铁矿砂、环带上部铺设铬铁矿砂，保证坭芯出气通道顺畅，所述坭芯均使用芯骨或钢筋焊接；
在铸型、坭芯上涂覆涂料；
在制作好的铸型上组芯，合箱；
（3）、熔炼：
将阀体的铸造原料进行冶炼得到铸造原料熔液，所述阀体铸造原料按重量百分比包括以下组分：
碳：3.4～3.8%，硅： 2.3～2.7%，锰：≤0.3%，磷：≤0.05%，硫：≤0.02%，镁：0.04～0.07%，稀土：0.01～0.03%，余量为铁；
铁液出炉后，采用喂线法进行球化处理，同时进行多次强化孕育处理；
（4）浇注：
将步骤（3）中得到的铁液浇注到步骤（2）中的铸型中，浇注温度为1310～1370℃，球化处理结束到浇注完成控制在25分钟以内；
浇注采用开放式底注浇注系统，内浇道、横浇道、直浇道的浇口比为∑A内∶∑A横∶∑A直=2.94∶1.23∶1；铸件保温至300℃以下，从铸型中取出；
（5）、热处理
将清理完毕的阀体铸件在530～570℃保温6～8h，炉内冷却至150℃以下出炉空冷，自然冷却，出炉的阀体铸件经抛丸，得到成品阀体铸件。
所述的球墨铸铁阀体的铸造方法，步骤（2）中冒口采用保温顶冒口，设置在阀体顶部。
所述的球墨铸铁阀体的铸造方法，步骤（4）中内浇道、横浇道、直浇道采用耐火管道；在横浇道前端设有专用挡渣装置；在合箱前放入球铁专用过滤网。
所述的球墨铸铁阀体的铸造方法，冷铁材质HT200~HT250；冷铁使用面要求光滑，平整；冷铁使用前进行充分烘烤、喷丸处理，去除水分、铁锈与杂物，并在铸型的相对位置试装配，将随型冷铁结合不好的进行打磨修整，在铸型的型腔中悬空的冷铁背面安放砂钩并焊接在一起，保证起吊、配箱过程中冷铁不发生移位与脱落。
所述的球墨铸铁阀体的铸造方法，所述涂料选用锆英粉涂料或石墨涂料。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
1、本发明所述的球墨铸铁阀体的铸造方法，通过合理控制球墨铸铁中的元素配比，通过喂线法球化处理，通过多次孕育能获得圆整、细小的石墨球，同时本发明不添加合金元素，就能稳定生产出超大尺寸球墨铸铁阀体，本发明具有制造成本低，组织和力学性能优异的特点，特别适用于制作超大尺寸大断面球墨铸铁的水电蝶阀阀体。
2、本发明所述的球墨铸铁阀体的铸造方法，通过在横浇道前端设有专用挡渣装置，当横浇道铁水引入铸件前端时起到挡渣作用，保证铁水快速、平稳充满型腔，减少氧化夹杂；通过采用采用保温顶冒口，置于阀体顶部，便于铸件补缩、排渣、排气；在铸件内的厚大断面及壁厚差较大部位设置冷铁，在铸件的轴孔内部坭芯及轴头周围使用铬铁矿砂、环带上部铺设铬铁矿砂，保证铸件实现定向顺序凝固，同时保证了铸件表面质量。
具体实施方式
通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
本发明所述的球墨铸铁阀体的铸造方法， 所述方法包括以下步骤：
（1）、模型：
按照图纸要求制作外模及芯盒，外模采用抽芯模结构，外模分为2段，芯头部分与实样部分分开；
（2）、造型：
根据阀体的形状制作铸型，铸型、坭芯材料采用呋喃树脂砂；
所述铸型采用三箱造型，冒口置于上箱，横浇道、铸件位于中箱，内浇道位于下箱；直浇道贯通中箱、上箱；
在铸件内的厚大断面及壁厚差较大部位设置冷铁；
在铸件的轴孔内部坭芯及轴头周围使用铬铁矿砂、环带上部铺设铬铁矿砂，保证坭芯出气通道顺畅，所述坭芯均使用芯骨或钢筋焊接；
在铸型、坭芯上涂覆涂料；
在制作好的铸型上组芯，合箱；
（3）、熔炼：
将阀体的铸造原料进行冶炼得到铸造原料熔液，所述阀体铸造原料按重量百分比包括以下组分：
碳：3.4～3.8%，硅： 2.3～2.7%，锰：≤0.3%，磷：≤0.05%，硫：≤0.02%，镁：0.04～0.07%，稀土：0.01～0.03%，余量为铁；
铁液出炉后，采用喂线法进行球化处理，同时进行多次强化孕育处理；
（4）浇注：
将步骤（3）中得到的铁液浇注到步骤（2）中的铸型中，浇注温度为1310～1370℃，球化处理结束到浇注完成控制在25分钟以内；
浇注采用开放式底注浇注系统，内浇道、横浇道、直浇道的浇口比为∑A内∶∑A横∶∑A直=2.94∶1.23∶1；铸件保温至300℃以下，从铸型中取出；
（5）、热处理
将清理完毕的阀体铸件在530～570℃保温6～8h，炉内冷却至150℃以下出炉空冷，自然冷却，出炉的阀体铸件经抛丸，得到成品阀体铸件。
所述的球墨铸铁阀体的铸造方法，步骤（2）中冒口采用保温顶冒口，设置在阀体顶部。
所述的球墨铸铁阀体的铸造方法，步骤（4）中内浇道、横浇道、直浇道采用耐火管道；在横浇道前端设有专用挡渣装置；在合箱前放入球铁专用过滤网。
所述的球墨铸铁阀体的铸造方法，冷铁材质HT200~HT250；冷铁使用面要求光滑，平整；冷铁使用前进行充分烘烤、喷丸处理，去除水分、铁锈与杂物，并在铸型的相对位置试装配，将随型冷铁结合不好的进行打磨修整，在铸型的型腔中悬空的冷铁背面安放砂钩并焊接在一起，保证起吊、配箱过程中冷铁不发生移位与脱落。
所述的球墨铸铁阀体的铸造方法，所述涂料选用锆英粉涂料或石墨涂料。
实施例1
球墨铸铁阀体的铸造方法，按照如下步骤：
（1）、模型：
按照图纸要求制作外模及芯盒，外模采用抽芯模结构，外模分为2段，芯头部分与实样部分分开；
（2）、造型：
根据阀体的形状制作铸型，铸型、坭芯材料采用呋喃树脂砂；
所述铸型采用三箱造型，冒口置于上箱，横浇道、铸件位于中箱，内浇道位于下箱；直浇道贯通中箱、上箱；冒口采用保温顶冒口，设置在阀体顶部；
在铸件内的厚大断面及壁厚差较大部位设置冷铁；冷铁材质HT200~HT250；冷铁使用面要求光滑，平整；冷铁使用前进行充分烘烤、喷丸处理，去除水分、铁锈与杂物，并在铸型的相对位置试装配，将随型冷铁结合不好的进行打磨修整，在铸型的型腔中悬空的冷铁背面安放砂钩并焊接在一起，保证起吊、配箱过程中冷铁不发生移位与脱落；
在铸件的轴孔内部坭芯及轴头周围使用铬铁矿砂、环带上部铺设铬铁矿砂，保证坭芯出气通道顺畅，所述坭芯均使用芯骨或钢筋焊接；
在铸型、坭芯上涂覆涂料；涂料选用锆英粉涂料或石墨涂料；
在制作好的铸型上组芯，合箱；
（3）、熔炼：
将阀体的铸造原料进行冶炼得到铸造原料熔液，所述阀体铸造原料按重量百分比包括以下组分：
碳：3.4～3.8%，硅： 2.3～2.7%，锰：≤0.3%，磷：≤0.05%，硫：≤0.02%，镁：0.04～0.07%，稀土：0.01～0.03%，余量为铁；
铁液出炉后，采用喂线法进行球化处理，同时进行多次强化孕育处理；
（4）浇注：
将步骤（3）中得到的铁液浇注到步骤（2）中的铸型中，浇注温度为1350℃，球化处理结束到浇注完成时间为20分钟；
浇注采用开放式底注浇注系统，内浇道、横浇道、直浇道的浇口比为∑A内∶∑A横∶∑A直=2.94∶1.23∶1；铸件保温至280℃，从铸型中取出；内浇道、横浇道、直浇道采用耐火管道；在横浇道前端设有专用挡渣装置；在合箱前放入球铁专用过滤网；
（5）、热处理
将清理完毕的阀体铸件在550℃保温7h，炉内冷却至140℃出炉空冷，自然冷却，出炉的阀体铸件经抛丸，得到成品阀体铸件。
根据GB/T 228.1-2010测得上述成品阀体铸件的性能为：抗拉强度为大于450MPa，屈服强度为大于310MPa，延伸率为大于15%；根据GB/T 9441-2009测得铸件金相组织基体为铁素体 95%，石墨大小5～6级，球化级别2级；根据EN12680-3-2011超声波探伤检验，合格；根据EN1369-2012磁粉探伤检验，合格。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (4)

1.一种球墨铸铁阀体的铸造方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：（1）、模型：
按照图纸要求制作外模及芯盒，外模采用抽芯模结构，外模分为2段，芯头部分与实样部分分开；
（2）、造型：
根据阀体的形状制作铸型，铸型、坭芯材料采用呋喃树脂砂；
所述铸型采用三箱造型，冒口置于上箱，横浇道、铸件位于中箱，内浇道位于下箱；直浇道贯通中箱、上箱；
在铸件内的厚大断面及壁厚差较大部位设置冷铁；
在铸件的轴孔内部坭芯及轴头周围使用铬铁矿砂、环带上部铺设铬铁矿砂，保证坭芯出气通道顺畅，所述坭芯均使用芯骨或钢筋焊接；
在铸型、坭芯上涂覆涂料；
在制作好的铸型上组芯，合箱；
（3）、熔炼：
将阀体的铸造原料进行冶炼得到铸造原料熔液，所述阀体铸造原料按重量百分比包括以下组分：
碳：3.4～3.8%，硅： 2.3～2.7%，锰：≤0.3%，磷：≤0.05%，硫：≤0.02%，镁：0.04～0.07%，稀土：0.01～0.03%，余量为铁；
铁液出炉后，采用喂线法进行球化处理，同时进行多次强化孕育处理；
（4）浇注：
将步骤（3）中得到的铁液浇注到步骤（2）中的铸型中，浇注温度为1310～1370℃，球化处理结束到浇注完成控制在25分钟以内；
浇注采用开放式底注浇注系统，内浇道、横浇道、直浇道的浇口比为∑A内∶∑A横∶∑A直=2.94∶1.23∶1；铸件保温至300℃以下，从铸型中取出；内浇道、横浇道、直浇道采用耐火管道；在横浇道前端设有专用挡渣装置；在合箱前放入球铁专用过滤网；
（5）、热处理
将清理完毕的阀体铸件在530～570℃保温6～8h，炉内冷却至150℃以下出炉空冷，自然冷却，出炉的阀体铸件经抛丸，得到成品阀体铸件。
2.根据权利要求1所述的球墨铸铁阀体的铸造方法，其特征是：步骤（2）中冒口采用保温顶冒口，设置在阀体顶部。
3.根据权利要求1所述的球墨铸铁阀体的铸造方法，其特征是：冷铁材质HT200~HT250；冷铁使用面要求光滑，平整；冷铁使用前进行充分烘烤、喷丸处理，去除水分、铁锈与杂物，并在铸型的相对位置试装配，将随型冷铁结合不好的进行打磨修整，在铸型的型腔中悬空的冷铁背面安放砂钩并焊接在一起，保证起吊、配箱过程中冷铁不发生移位与脱落。
4.根据权利要求1所述的球墨铸铁阀体的铸造方法，其特征是：所述涂料选用锆英粉涂料或石墨涂料。
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