CN110242781A - 一种超级双相不锈钢5a材质蝶阀阀体及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铸造技术领域，尤其是一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体，包括阀体，阀体的前后两端均固定安装有法兰，阀体的顶部安装有阀杆座，阀杆座内部卡接有阀杆，阀杆座上安装有固定支座，阀体的内部设置有贯穿的流体通道，流体通道的内部设置有阀轴，阀杆座的内部安装有套管，阀体的底部固定安装有与阀轴相对应的阀轴座，阀轴座的内部固定安装有与阀轴相匹配的下套管，阀轴与下套管转动连接，阀轴上固定安装有蝶板，本发明还提供一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体的制造方法，主要由外型与砂芯、生产制造与浇铸、落砂、抛丸与热处理和切割、碳刨及焊补几个步骤完成，从而大大提高了铸件成品率。
Description
技术领域
本发明涉及铸造技术领域，尤其涉及一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体及制造方法。
背景技术
蝶阀的作用是用于控制流体的流动，在管道上主要起切断和节流作用，而蝶阀阀体又是关键部件，他承受着介质的腐蚀、冲蚀及应力腐蚀等，要求材料具有一定的耐蚀性，组织致密且不得有铸造缺陷，
ASTM A995 5A材质作为第三代双相不锈钢，其成分范围为：C≤0.03%，S≤1.0%，Mn≤1.5%，P≤0.04%，S≤0.04%，Cr：24.0-26.0%，Ni：6.0-8.0%，Mo：4.0-5.0%，N：0.10-0.30%，与第一，第二代双相不锈钢相比，其显著的特点是超低碳、高铬、高镍、高钼、高氮，PREN≥40，具有更好的耐蚀性和强度，广泛应用于船舶、海水淡化、石油化工、造纸及其他耐蚀苛刻领域，由于在铸造过程中易产生裂纹缺陷，加之蝶阀阀体壁厚不均，厚薄相差较大，铸造热节多，补缩不易，蝶阀阀体铸件易出现缩孔、缩松缺陷，更是加剧了裂纹缺陷产生的倾向，导致铸件报废率高，铸造难度极大，另外，在阀体投入使用后，当阀体内介质运动速度快或是冲击力大时，介质会冲击蝶板从而带动阀杆，使阀杆相对阀体内的安装孔发生倾斜，从而导致蝶板无法正常开启以及闭合，大大缩短了蝶阀的使用寿命，而现有技术不能解决上述的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在阀体铸造难度大的缺点，而提出的一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体，包括阀体，所述阀体的前后两端均固定安装有法兰，所述阀体的顶部固定安装有阀杆座，所述阀杆座内部卡接有阀杆，所述阀杆座上通过螺栓固定安装有固定支座，所述阀杆贯穿固定支座且与固定支座转动连接，所述阀体的内部设置有贯穿的流体通道，所述流体通道的内部设置有阀轴，所述阀轴的顶端与阀杆固定连接，所述阀杆座的内部固定安装有与阀轴相匹配的上套管，所述阀轴与上套管转动连接，所述阀轴的低端贯穿阀体，且与阀体转动连接，所述阀体的底部固定安装有与阀轴相对应的阀轴座，所述阀轴座的内部固定安装有与阀轴相匹配的下套管，所述阀轴与下套管转动连接，所述阀轴上固定安装有蝶板。
优选的，所述上套管和下套管的形状结构相同。
优选的，所述蝶板的面积与流体通道的截面积大小相同。
本发明还提供了一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体的制造方法，包括如下步骤；
步骤1：外型与砂芯，外型和砂芯由原砂加水玻璃制成，按重量百分比计（Wt%），外型与砂芯水玻璃加入量为4.5-5.5Wt%，其中，铸肌面使用铬铁矿砂包覆，厚度为20-30mm，铬铁矿砂水玻璃加入量为4.5-5.5Wt%，外型制成具有安置砂芯的阀体型腔；
步骤2：生产制造与浇铸，采用陶管浇铸，在浇注时通过浇包将钢液注入浇注系统，经上箱浇口杯、直浇道、横浇道，其中，横浇道经由下模暗冒口底部进入型腔，且到达下模暗冒口，金属液经暗冒口从下往上均匀的流入型腔，当蝶阀阀体整个型腔充满后，由明冒口与暗冒口对阀体进行补缩，并使用冷铁隔断，得到阀体铸件；
步骤3：落砂、抛丸与热处理，阀体铸件浇注完成后约30分钟后拆掉箱卡，需在45分钟—2小时内，其中，铸件温度约在900-1000摄氏度，开箱并完成铸件清砂工作，清砂完成后让铸件自然冷却，待铸件完全冷却后进行抛丸处理，之后对铸件进行第一次热处理，热处理的具体实施方式如下；
A：在常温下将铸件水平放置在炉中，不得堆叠放置；
B：将炉温升至300摄氏度，然后保温两个小时，使得铸件内外温度均匀；
C：将炉温继续升到1130摄氏度，保温时间大于等于3小时，使铸件的脆性相溶入基体中；
D：停止升温，当炉温冷却到1060摄氏度时，将铸件快速出炉并淬入循环状态的水中，出炉至淬水间隔时间不超过90秒；
步骤4：切割、碳刨及焊补，阀体铸件的切割、碳刨与焊补须在一次热处理后方可进行，且切割冒口时尽量使用低电流，高气流和交叉切割的方法实施，降低切割时的热量，保证切割部位的局部温度小于200摄氏度。
优选的，在步骤1中，在制作外型和砂芯时，在阻碍铸件收缩的部位放置泡沫或锯末，增加退让性，有利于铸件的收缩，外型和砂芯的型腔表面采用醇基锆英粉涂料进行刷涂，保证刷涂厚度在0.35-0.65毫米。
优选的，在步骤1中，砂型的烘烤，中火烘烤至棕褐色其中，宁烘烤略过度也不能烘烤不足，烘烤时注意死角，涂料堆积处，陶管也应烘烤，然后合型，应注意合型到浇注的间隔时间，严格控制合型时间间隔，合型到浇注的间隔时间控制在60min以内为宜，外型合箱后，对型腔内吹入热风。
优选的，在步骤2中，钢液为超级双相不锈钢的金属液，其中，超级双相不锈钢的化学成份为：C≤0.03%，Si：0.35-0.60%，Mn：0.50-0.70%，P≤0.04%，S≤0.04%，Cr：24.2-24.7%，Ni：7.2-7.8%，Mo：4.2-4.7%，N：0.15-0.22%，PREN=Cr%+3.3*Mo%+16*N%≥40。
优选的，在步骤2中，超级双相不锈钢金属液采用中频感应炉熔炼制而成，在出钢前，在浇包内加入适量的纯铈稀土合金。
优选的，在步骤2中，浇铸采用低温快浇工艺，出钢温度控制在1580-1620摄氏度，浇铸温度控制在1560-1580摄氏度。
优选的，在步骤2中，在浇注过程中，需要在上下法兰冒口之间放置冷铁，在加强筋处放置专用冷铁进行激冷。
本发明提出的一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体，有益效果在于：
1、本发明通过在阀杆座和阀轴座内分别设置上套管和下套管，能够使得阀轴与阀轴座之间的稳定性更好，从而使得蝶板受冲击后不会带动阀杆转动，避免阀杆相对阀体内的安装孔发生倾斜，提高了阀体的使用寿命；
2、本发明的提供的超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体的制造方法，可以避开脆性相析出的温度区间，避免了蝶阀阀体铸件组织析出脆性相，从根本上解决蝶阀阀体铸件的裂纹缺陷，并同时保证了铸件组织的致密性，大大的提高铸件成品率，同时伴随着工艺出品率的提高与高温拆箱的实施，缩短制造周期，降低生产成本。
附图说明
图1为本发明提出的一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体的结构示意图；
图2为本发明提出的一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体的结构示意图；
图3为本发明提出的一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体的5A材质铸件的TTT图；
图4为本发明提出的一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体的5A材质铸件的DSC曲线图；
图5为本发明提出的一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体的5A材质铸件奥氏体与基体的分布图。
图中：阀体1、法兰2、阀杆座3、阀杆4、固定支座5、蝶板6、流体通道7、阀轴8、上套管81、下套管82、阀轴座9。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-5，一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体，包括阀体1，阀体1的前后两端均固定安装有法兰2，阀体1的顶部固定安装有阀杆座3，阀杆座3内部卡接有阀杆4，阀杆座3上通过螺栓固定安装有固定支座5，阀杆4贯穿固定支座5且与固定支座5转动连接，阀体1的内部设置有贯穿的流体通道7，流体通道7的内部设置有阀轴8，阀轴8的顶端与阀杆4固定连接，阀杆座3的内部固定安装有与阀轴8相匹配的上套管81，阀轴8与上套管81转动连接，阀轴8的低端贯穿阀体1，且与阀体1转动连接，阀体1的底部固定安装有与阀轴8相对应的阀轴座9，阀轴座9的内部固定安装有与阀轴8相匹配的下套管82，上套管81和下套管82的形状结构相同，阀轴8与下套管82转动连接，阀轴8上固定安装有蝶板6，蝶板6的面积与流体通道7的截面积大小相同，上套管81和下套管82的设计，作用在于，这样能够使得阀轴8与阀轴座9之间的稳定性更好，从而使得蝶板6受冲击后不会带动阀杆4转动，避免阀杆4相对阀体1内的安装孔发生倾斜，提高了阀体1的使用寿命。
本发明还提供了一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体的制造方法，包括如下步骤；
步骤1：外型与砂芯，外型和砂芯由原砂加水玻璃制成，按重量百分比计（Wt%），外型与砂芯水玻璃加入量为4.5-5.5Wt%，其中，铸肌面使用铬铁矿砂包覆，厚度为20-30mm，铬铁矿砂水玻璃加入量为4.5-5.5Wt%，外型制成具有安置砂芯的阀体型腔；
步骤2：生产制造与浇铸，采用陶管浇铸，在浇注时通过浇包将钢液注入浇注系统，经上箱浇口杯、直浇道、横浇道，其中，横浇道经由下模暗冒口底部进入型腔，且到达下模暗冒口，金属液经暗冒口从下往上均匀的流入型腔，当蝶阀阀体整个型腔充满后，由明冒口与暗冒口对阀体进行补缩，并使用冷铁隔断，得到阀体铸件；
步骤3：落砂、抛丸与热处理，阀体铸件浇注完成后约30分钟后拆掉箱卡，需在45分钟—2小时内，其中，铸件温度约在900-1000摄氏度，开箱并完成铸件清砂工作，清砂完成后让铸件自然冷却，待铸件完全冷却后进行抛丸处理，之后对铸件进行第一次热处理，热处理的具体实施方式如下；
A：在常温下将铸件水平放置在炉中，不得堆叠放置；
B：将炉温升至300摄氏度，然后保温两个小时，使得铸件内外温度均匀；
C：将炉温继续升到1130摄氏度，保温时间大于等于3小时，使铸件的脆性相溶入基体中；
D：停止升温，当炉温冷却到1060摄氏度时，将铸件快速出炉并淬入循环状态的水中，出炉至淬水间隔时间不超过90秒；
步骤4：切割、碳刨及焊补，阀体铸件的切割、碳刨与焊补须在一次热处理后方可进行，且切割冒口时尽量使用低电流，高气流和交叉切割的方法实施，降低切割时的热量，保证切割部位的局部温度小于200摄氏度。
其中，在步骤1中，在制作外型和砂芯时，在阻碍铸件收缩的部位放置泡沫或锯末，增加退让性，有利于铸件的收缩，外型和砂芯的型腔表面采用醇基锆英粉涂料进行刷涂，保证刷涂厚度在0.35-0.65毫米；砂型的烘烤，中火烘烤至棕褐色其中，宁烘烤略过度也不能烘烤不足，烘烤时注意死角，涂料堆积处，陶管也应烘烤，然后合型，应注意合型到浇注的间隔时间，严格控制合型时间间隔，合型到浇注的间隔时间控制在60min以内为宜，外型合箱后，对型腔内吹入热风。
在步骤2中，钢液为超级双相不锈钢的金属液，其中，超级双相不锈钢的化学成份为：C≤0.03%，Si：0.35-0.60%，Mn：0.50-0.70%，P≤0.04%，S≤0.04%，Cr：24.2-24.7%，Ni：7.2-7.8%，Mo：4.2-4.7%，N：0.15-0.22%，PREN=Cr%+3.3*Mo%+16*N%≥40；超级双相不锈钢金属液采用中频感应炉熔炼制而成，在出钢前，在浇包内加入适量的纯铈稀土合金；浇铸采用低温快浇工艺，出钢温度控制在1580-1620摄氏度，浇铸温度控制在1560-1580摄氏度；在浇注过程中，需要在上下法兰冒口之间放置冷铁，在加强筋处放置专用冷铁进行激冷。
结合附图3，由5A材质的固有特性可知，致使5A材质脆性的因素主要有两个：1）σ相；2）475℃脆变；从附图3可以看出：σ相的最大析出速率的温度约为880℃，475脆变温度约为460℃；再结合附图4，从焊接试块取样，做DSC分析，检测到σ相的最大析出速率温度约为887℃；475脆变温度约为462.7℃，综合分析，5A材质铸件脆性相析出温度有利于热处理。
本发明提供的制造方法，可以避开脆性相析出的温度区间，避免了蝶阀阀体铸件组织析出脆性相，从根本上解决蝶阀阀体铸件的裂纹缺陷，并同时保证了铸件组织的致密性，大大的提高铸件成品率，同时伴随着工艺出品率的提高与高温拆箱的实施，缩短制造周期，降低生产成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体，包括阀体（1），所述阀体（1）的前后两端均固定安装有法兰（2），所述阀体（1）的顶部固定安装有阀杆座（3），所述阀杆座（3）内部卡接有阀杆（4），其特征在于，所述阀杆座（3）上通过螺栓固定安装有固定支座（5），所述阀杆（4）贯穿固定支座（5）且与固定支座（5）转动连接，所述阀体（1）的内部设置有贯穿的流体通道（7），所述流体通道（7）的内部设置有阀轴（8），所述阀轴（8）的顶端与阀杆（4）固定连接，所述阀杆座（3）的内部固定安装有与阀轴（8）相匹配的上套管（81），所述阀轴（8）与上套管（81）转动连接，所述阀轴（8）的低端贯穿阀体（1），且与阀体（1）转动连接，所述阀体（1）的底部固定安装有与阀轴（8）相对应的阀轴座（9），所述阀轴座（9）的内部固定安装有与阀轴（8）相匹配的下套管（82），所述阀轴（8）与下套管（82）转动连接，所述阀轴（8）上固定安装有蝶板（6）。
2.根据权利要求1所述的一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体，其特征在于，所述上套管（81）和下套管（82）的形状结构相同。
3.根据权利要求1所述的一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体，其特征在于，所述蝶板（6）的面积与流体通道（7）的截面积大小相同。
4.一种根据权利要求1-3所述的一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体的制造方法，其特征在于，包括如下步骤；
步骤1：外型与砂芯，外型和砂芯由原砂加水玻璃制成，按重量百分比计（Wt%），外型与砂芯水玻璃加入量为4.5-5.5Wt%，其中，铸肌面使用铬铁矿砂包覆，厚度为20-30mm，铬铁矿砂水玻璃加入量为4.5-5.5Wt%，外型制成具有安置砂芯的阀体型腔；
步骤2：生产制造与浇铸，采用陶管浇铸，在浇注时通过浇包将钢液注入浇注系统，经上箱浇口杯、直浇道、横浇道，其中，横浇道经由下模暗冒口底部进入型腔，且到达下模暗冒口，金属液经暗冒口从下往上均匀的流入型腔，当蝶阀阀体整个型腔充满后，由明冒口与暗冒口对阀体进行补缩，并使用冷铁隔断，得到阀体铸件；
步骤3：落砂、抛丸与热处理，阀体铸件浇注完成后约30分钟后拆掉箱卡，需在45分钟—2小时内，其中，铸件温度约在900-1000摄氏度，开箱并完成铸件清砂工作，清砂完成后让铸件自然冷却，待铸件完全冷却后进行抛丸处理，之后对铸件进行第一次热处理，热处理的具体实施方式如下；
A：在常温下将铸件水平放置在炉中，不得堆叠放置；
B：将炉温升至300摄氏度，然后保温两个小时，使得铸件内外温度均匀；
C：将炉温继续升到1130摄氏度，保温时间大于等于3小时，使铸件的脆性相溶入基体中；
D：停止升温，当炉温冷却到1060摄氏度时，将铸件快速出炉并淬入循环状态的水中，出炉至淬水间隔时间不超过90秒；
步骤4：切割、碳刨及焊补，阀体铸件的切割、碳刨与焊补须在一次热处理后方可进行，且切割冒口时尽量使用低电流，高气流和交叉切割的方法实施，降低切割时的热量，保证切割部位的局部温度小于200摄氏度。
5.根据权利要求4所述的一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体，其特征在于，在步骤1中，在制作外型和砂芯时，在阻碍铸件收缩的部位放置泡沫或锯末，增加退让性，有利于铸件的收缩，外型和砂芯的型腔表面采用醇基锆英粉涂料进行刷涂，保证刷涂厚度在0.35-0.65毫米。
6.根据权利要求4所述的一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体，其特征在于，在步骤1中，砂型的烘烤，中火烘烤至棕褐色其中，宁烘烤略过度也不能烘烤不足，烘烤时注意死角，涂料堆积处，陶管也应烘烤，然后合型，应注意合型到浇注的间隔时间，严格控制合型时间间隔，合型到浇注的间隔时间控制在60min以内为宜，外型合箱后，对型腔内吹入热风。
7.根据权利要求4所述的一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体，其特征在于，在步骤2中，钢液为超级双相不锈钢的金属液，其中，超级双相不锈钢的化学成份为：C≤0.03%，Si：0.35-0.60%，Mn：0.50-0.70%，P≤0.04%，S≤0.04%，Cr：24.2-24.7%，Ni：7.2-7.8%，Mo：4.2-4.7%，N：0.15-0.22%，PREN=Cr%+3.3*Mo%+16*N%≥40。
8.根据权利要求4所述的一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体，其特征在于，在步骤2中，超级双相不锈钢金属液采用中频感应炉熔炼制而成，在出钢前，在浇包内加入适量的纯铈稀土合金。
9.根据权利要求4所述的一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体，其特征在于，在步骤2中，浇铸采用低温快浇工艺，出钢温度控制在1580-1620摄氏度，浇铸温度控制在1560-1580摄氏度。
10.根据权利要求4所述的一种超级双相不锈钢5A材质蝶阀阀体，其特征在于，在步骤2中，在浇注过程中，需要在上下法兰冒口之间放置冷铁，在加强筋处放置专用冷铁进行激冷。
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