CN108941483A

CN108941483A - 一种高强度合金灰铸铁阀体制造工艺

Info

Publication number: CN108941483A
Application number: CN201810965642.3A
Authority: CN
Inventors: 陆超; 陈龙
Original assignee: JIANGSU HUATAI ELECTRIC POWER INSTRUMENT Co Ltd
Current assignee: JIANGSU HUATAI ELECTRIC POWER INSTRUMENT Co Ltd
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2018-12-07

Abstract

本发明公开了一种高强度合金灰铸铁阀体制造工艺，涉及阀体制造技术领域，包括以下步骤：采用湿型干芯造型工艺制备铸件，铸件的壁厚为12mm，加强筋厚为12mm；将稀土合金破碎，并充分预热，然后置于铁水包底部，其中，稀土合金的化学成分及质量百分比为Ce:10%，Mo:5%，Si:43%，余量为Fe；铸件熔融成铁水后放入铁水包内，当铁水温度为1290℃～1340℃时开始浇注；浇注完进行后续工艺即可得到产品。本发明通过在铁水中加入稀土合金来细化晶粒，解决灰铸铁阀体加强筋的裂纹问题。

Description

一种高强度合金灰铸铁阀体制造工艺

技术领域

本发明涉及阀体制造技术领域，特别是涉及一种高强度合金灰铸铁阀体制造工艺。

背景技术

灰铸铁是指具有片状石墨的铸铁，因断裂时断口呈暗灰色，故称为灰铸铁。主要成分是铁、碳、硅、锰、硫、磷，是应用最广的铸铁，其产量占铸铁总产量80％以上。灰铸铁分为铁素体基体灰铸铁、珠光体-铁素体基体灰铸铁、珠光体基体灰铸铁，可根据铸件使用方向的不同采用不同的灰铸铁，满足使用的要求，一般在液压件使用时需要用到珠光体基体灰铸铁。

液压件取样部位接近铸件实心部位中部，多次取样发现该处存在硬度低、冒口颈缩松、石墨长度超标等问题。经分析该部位热节区域大，同时有冒口补缩，使得该部位热量过于聚集，铁水长期保温是导致铸件晶粒粗大、石墨长度超标、硬度偏低的根本原因。由于模具工艺已经确定，不能大范围更改，因此只能通过生产工艺控制来解决以上问题。一般电炉生产灰铸铁采用生铁+回炉料+少量废钢的熔炼方式，回炉料比例较大，优质生铁价格相对高昂，但是生产出的灰铁片状石墨形态不太稳定，厚大件芯部强度很难达到要求。

灰铸铁阀体在铸造过程中，大口径阀门加强筋部位时常出现裂纹，由于裂纹的出现，影响了阀门的质量，使阀门成为废品，造成了很大的损失。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种高强度合金灰铸铁阀体制造工艺，包括以下步骤：

S1、采用湿型干芯造型工艺制备铸件，铸件的壁厚为12mm，加强筋厚为12mm；

S2、将稀土合金破碎，并充分预热，然后置于铁水包底部，其中，稀土合金的化学成分及质量百分比为Ce:10％，Mo:5％，Si:43％，余量为Fe；

S3、铸件熔融成铁水后放入铁水包内，当铁水温度为1290℃～1340℃时开始浇注；

S4、浇注完进行后续工艺即可得到产品。

技术效果：本发明通过在铁水中加入稀土合金来细化晶粒，解决灰铸铁阀体加强筋的裂纹问题。由于稀土原子体积较大，且化学活性较强，与其他元素粒子结合能力强，因此，添加稀土元素可有效细化组织晶粒，去除灰铸铁中气体和有害杂质，并生成含有稀土的新型化合物，实现灰铸铁材料的微合金化，从而提高合金的力学性能，尤其是强度。

本发明进一步限定的技术方案是：

前所述的一种高强度合金灰铸铁阀体制造工艺，步骤S1，铁水的化学成分及质量百分比为：C:3.25％～3.40％，Si:1.65％～1.80％，Mn:0.75％～0.80％，P＜0.15％，S＜0.12％，余量为铁及不可避免的杂质。

前所述的一种高强度合金灰铸铁阀体制造工艺，步骤S1，铁水浇注温度控制在1290℃～1340℃，铸件开箱时间为45min～55min。

前所述的一种高强度合金灰铸铁阀体制造工艺，步骤S1，型砂采用黄砂，湿透气性大于100，湿压强度为45KPa～50KPa。

前所述的一种高强度合金灰铸铁阀体制造工艺，步骤S2，加入稀土合金的质量分数为0.1％～0.2％。

前所述的一种高强度合金灰铸铁阀体制造工艺，包括以下步骤：

S1、采用湿型干芯造型工艺制备铸件，铸件的壁厚为12mm，加强筋厚为12mm，其中，型砂采用黄砂，湿透气性大于100，湿压强度为45KPa，铁水浇注温度控制在1320℃，铸件开箱时间为52min，铁水的化学成分及质量百分比为：C:3.28％，Si:1.66％，Mn:0.76％，P:0.027％，S:0.035％，余量为铁及不可避免的杂质；

S2、将稀土合金破碎，并充分预热，然后置于铁水包底部，其中，稀土合金的质量分数为0.2％，化学成分及质量百分比为Ce:10％，Mo:5％，Si:43％，余量为铁；

S3、铸件熔融成铁水后放入铁水包内，当铁水温度为1320℃时开始浇注；

S4、浇注完进行后续工艺即可得到产品。

本发明的有益效果是：

(1)本发明中铈原子与铁水中的氧、硫相互作用，形成了高熔点的化合物(CeS、Pe-ExOy等化合物)，该化合物在铁水凝固过程中将起到非自发结晶的核心作用，改变一次结晶过程中析出石墨的状态和数量，使石墨成核数量增多，使石墨变得短小细薄，削弱石墨对基体的割裂作用，更好地发挥基体的强度，从而提高材质的机械性能；

(2)本发明中添加铈元素后，材料的抗拉强度得到显著提高，抗变形能力显著增强，因此越难产生裂纹，且当稀土合金添加量为0.2％时，材料得到的综合性能最佳；

(3)本发明中由于铈原子能固溶于金属基体之中，吸引碳原子，使石墨变成小片状弥散分布，从而使金属强度提高，抗裂性增强，减少了裂纹的发生；

(4)本发明中通过添加钼元素，提高阀体材料的高温强度、热疲劳和耐腐蚀性能，使其具有更优异的综合性能。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种高强度合金灰铸铁阀体制造工艺，包括以下步骤：

S4、浇注完进行后续工艺即可得到产品。

实施例2

S1、采用湿型干芯造型工艺制备铸件，铸件的壁厚为12mm，加强筋厚为12mm，其中，型砂采用黄砂，湿透气性大于100，湿压强度为50KPa，铁水浇注温度控制在1335℃，铸件开箱时间为48min，铁水的化学成分及质量百分比为：C:3.34％，Si:1.76％，Mn:0.77％，P:0.029％，S:0.028％，余量为铁及不可避免的杂质；

S3、铸件熔融成铁水后放入铁水包内，当铁水温度为1335℃时开始浇注；

S4、浇注完进行后续工艺即可得到产品。

将实施例1、实施例2及未添加合金元素的灰铸铁阀体分别进行裂纹情况分析和抗拉强度测试，试验结果如下表：

由上表可知，添加稀土合金后，灰铸铁阀体的裂纹数量显著减少；且当稀土合金的添加量为0.2％时，对灰铸铁阀体材料的性能改善效果最好，获得了最强的抗拉性能，起到了优异的预防裂纹效果。

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

1.一种高强度合金灰铸铁阀体制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S2、将稀土合金破碎，并充分预热，然后置于铁水包底部，其中，稀土合金的化学成分及质量百分比为Ce:10%，Mo:5%，Si:43%，余量为Fe；

S4、浇注完进行后续工艺即可得到产品。

2.根据权利要求1所述的一种高强度合金灰铸铁阀体制造工艺，其特征在于：所述步骤S1，铁水的化学成分及质量百分比为：C:3.25%～3.40%，Si:1.65%～1.80%，Mn:0.75%～0.80%，P＜0.15%，S＜0.12%，余量为铁及不可避免的杂质。

3.根据权利要求2所述的一种高强度合金灰铸铁阀体制造工艺，其特征在于：所述步骤S1，铁水浇注温度控制在1290℃～1340℃，铸件开箱时间为45min～55min。

4.根据权利要求3所述的一种高强度合金灰铸铁阀体制造工艺，其特征在于：所述步骤S1，型砂采用黄砂，湿透气性大于100，湿压强度为45 KPa～50KPa。

5.根据权利要求4所述的一种高强度合金灰铸铁阀体制造工艺，其特征在于：所述步骤S2，加入稀土合金的质量分数为0.1%～0.2%。

6.根据权利要求5所述的一种高强度合金灰铸铁阀体制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用湿型干芯造型工艺制备铸件，铸件的壁厚为12mm，加强筋厚为12mm，其中，型砂采用黄砂，湿透气性大于100，湿压强度为45KPa，铁水浇注温度控制在1320℃，铸件开箱时间为52min，铁水的化学成分及质量百分比为：C:3.28%，Si:1.66%，Mn:0.76%，P:0.027%，S:0.035%，余量为铁及不可避免的杂质；

S2、将稀土合金破碎，并充分预热，然后置于铁水包底部，其中，稀土合金的质量分数为0.2%，化学成分及质量百分比为Ce:10%，Mo:5%，Si:43%，余量为铁；

S4、浇注完进行后续工艺即可得到产品。