CN112253637A - 一种高性能合金钢法兰及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及法兰制备技术领域，尤其是一种高性能合金钢法兰，包括连接板，所述连接板呈圆形设置，所述连接板的中部开设有贯穿连接板的圆孔，所述连接板的两侧均固定有环形板，所述连接板的外侧镀有耐磨层，且耐磨层具体为锌铬合金层。还提供了一种高性能合金钢法兰的制造方法，包括原料加工、壳膜制备、浇注以及热处理。本发明在制备时，加入多种金属元素实现熔炼，同时度浇注成型后的产品实现热处理，通过材料的更新以及制备工艺上的更新，对法兰的性能强度有很好的提高，从而延长了法兰的使用寿命。

Description

一种高性能合金钢法兰及其制造方法
技术领域
本发明涉及法兰制备技术领域，尤其涉及一种高性能合金钢法兰及其制造方法。
背景技术
法兰，又叫法兰凸缘盘或突缘。法兰是轴与轴之间相互连接的零件，用于管端之间的连接；也有用在设备进出口上的法兰，用于两个设备之间的连接，如减速机法兰。法兰连接或法兰接头，是指由法兰、垫片及螺栓三者相互连接作为一组组合密封结构的可拆连接；
现有市场上的法兰由于自身的强度低，使用一端时间后，会出现法兰开裂甚至断裂的情况，缩短了其使用的寿命。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高性能合金钢法兰及其制造方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种高性能合金钢法兰，包括连接板，所述连接板呈圆形设置，所述连接板的中部开设有贯穿连接板的圆孔，所述连接板的两侧均固定有环形板，所述环形板的直径与圆孔的直径尺寸为相同设置，所述环形板的圆心与圆孔的圆心位于同一竖直线上，所述连接板的外侧均匀开设有多个贯穿连接板的螺纹孔，多个所述螺纹孔呈环形阵列分布，所述连接板的外侧镀有耐磨层，且耐磨层具体为锌铬合金层。
本发明还提供了一种高性能合金钢法兰的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、原料加工，其中原料加工具体包括如下步骤：
F1、原料：连接板与环形板的各成分质量百分比为：碳0.16-0.28％、锌0.04-0.06％、锰0.02-0.05％、铬0.33-0.44％、铌0.01-0.02％、锗0.46-0.68％，余量为铁；
F2、按照预定的法兰中各成分的质量百分比将原料加入熔炉内，将熔炉内的温度控制在1360-1390摄氏度的范围内，原料被熔炼形成合金溶液；
F3、将F2步骤中得到的合金溶液进行冷却，采用风冷的方式以14-16℃/min的冷却速率将合金溶液风冷至室温；
F4、将F3步骤中冷却后的合金溶液在熔炼炉内进行二次熔炼，将熔炉内的温度提高至1550-1600摄氏度，合金被二次熔炼形成合金溶液；
S2、完成S1步骤后，进行壳膜的制备；
S3、在S2步骤将壳膜制备得到后，采用分段升温焙烧方式对壳膜进行焙烧，在焙烧中，首先升温到500摄氏度，在500摄氏度保温30分钟，然后，全速升温到1300，且保持1300摄氏度50分钟，最后出炉冷却；
S4、对完成S3步骤后，进行浇注的工序；
S5、将S4步骤中制得的连接板与环形板实现热处理。
优选的，所述S2壳膜的制备具体包括如下步骤：
M1、蜡膜制备：制作与所述连接板以及环形板的造型一致并包含有保温冒口的蜡膜，对蜡膜实现修整；
M2、在M1步骤中得到的蜡膜上制作壳膜；
M3、脱模：采用蒸汽脱模，蒸汽的压力为0.7Mpa，时间控制在25-32分钟，制得壳膜。
优选的，S4浇注具体的操作为，将S1中得到的合金溶液注入S2步骤中制得的壳膜内。
优选的，在实现浇注时，浇注的温度控制在1136-1400摄氏度。
优选的，浇注成型后，待铸件冷却至室温，进行破碎膜壳脱模，之后切铸件的保温冒口，得到一体的连接板以及环形板。
优选的，S5步骤的热处理具体包括如下步骤：
T1、将连接板以及环形板加热至800-850摄氏度，并保温30-50分钟；
T2、采用风冷的方式以5-7℃/min的冷却速度将连接板以及环形板的温度冷却至300-350摄氏度后，在空气中冷却至室温；
T3、将连接板以及环形板加热至700-750摄氏度，回火30-35分钟后，保温40秒，在冷却至室温；
T4、将连接板以及环形板淬火保温温度控制在600摄氏度，保温时间为0.5-1.5h，加热完成后，迅速将加热件放入水槽中水冷10-15分钟，冷却槽水温控制在25-35摄氏度。
本发明提出的一种高性能合金钢法兰及其制造方法，有益效果在于：该高性能合金钢法兰及其制造方法，在制备时，加入多种金属元素实现熔炼，同时度浇注成型后的产品实现热处理，通过材料的更新以及制备工艺上的更新，对法兰的性能强度有很好的提高，从而延长了法兰的使用寿命。
附图说明
图1为本发明提出的一种高性能合金钢法兰及其制造方法的结构俯视图。
图2为本发明提出的一种高性能合金钢法兰及其制造方法的结构正视图。
图中：连接板1、螺纹孔2、圆孔3、环形板4、耐磨层5。
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。
实施例1
参照图1-2，一种高性能合金钢法兰，包括连接板1，连接板1呈圆形设置，连接板1的中部开设有贯穿连接板1的圆孔3，连接板1的两侧均固定有环形板4，环形板4的直径与圆孔3的直径尺寸为相同设置，环形板4的圆心与圆孔3的圆心位于同一竖直线上，连接板1的外侧均匀开设有多个贯穿连接板1的螺纹孔2，多个螺纹孔2呈环形阵列分布，连接板1的外侧镀有耐磨层5，且耐磨层5具体为锌铬合金层，锌铬合金具有很好的耐磨损的效果，有效的提高了对连接板1侧面的保护效果。
本发明还提供了一种高性能合金钢法兰的制造方法，具体包括如下步骤：
S1、原料加工，其中原料加工具体包括如下步骤：
F1、原料：连接板1与环形板4的各成分质量百分比为：碳0.16％、锌0.04％、锰0.02％、铬0.33％、铌0.01％、锗0.46％，余量为铁；
F2、按照预定的法兰中各成分的质量百分比将原料加入熔炉内，将熔炉内的温度控制在1360摄氏度的范围内，原料被熔炼形成合金溶液；
F3、将F2步骤中得到的合金溶液进行冷却，采用风冷的方式以14℃/min的冷却速率将合金溶液风冷至室温；
F4、将F3步骤中冷却后的合金溶液在熔炼炉内进行二次熔炼，将熔炉内的温度提高至1550摄氏度，合金被二次熔炼形成合金溶液；
S2、完成S1步骤后，进行壳膜的制备；具体包括如下步骤：
M1、蜡膜制备：制作与连接板1以及环形板4的造型一致并包含有保温冒口的蜡膜，对蜡膜实现修整；
M2、在M1步骤中得到的蜡膜上制作壳膜；
M3、脱模：采用蒸汽脱模，蒸汽的压力为0.7Mpa，时间控制在25分钟，制得壳膜。
壳膜制备的好处在于，首先能够在尺寸上以及造型上与连接板1以及环形板4保持一致，同时在制备成型后便于对壳膜的拆卸，拆卸时对连接板1以及环形板4不会起到损坏的问题出现。
S3、在S2步骤将壳膜制备得到后，采用分段升温焙烧方式对壳膜进行焙烧，在焙烧中，首先升温到500摄氏度，在500摄氏度保温30分钟，然后，全速升温到1300，且保持1300摄氏度50分钟，最后出炉冷却；
S4、对完成S3步骤后，进行浇注的工序；将S1中得到的合金溶液注入S2步骤中制得的壳膜内，将S1中得到的合金溶液注入S2步骤中制得的壳膜内，浇注成型后，待铸件冷却至室温，进行破碎膜壳脱模，之后切铸件的保温冒口，得到一体的连接板1以及环形板4，
S5、将S4步骤中制得的连接板1与环形板4实现热处理，热处理具体包括如下步骤：
T1、将连接板1以及环形板4加热至800摄氏度，并保温30分钟；
T2、采用风冷的方式以5℃/min的冷却速度将连接板1以及环形板4的温度冷却至300摄氏度后，在空气中冷却至室温；
T3、将连接板1以及环形板4加热至700摄氏度，回火30分钟后，保温40秒，在冷却至室温；
T4、将连接板1以及环形板4淬火保温温度控制在600摄氏度，保温时间为0.5h，加热完成后，迅速将加热件放入水槽中水冷10分钟，冷却槽水温控制在25-35摄氏度。
在浇注的过程中由于过量的冷卷、冷娇形加工引起的冷作硬化，为了改变这一缺点，通过热处理的操作工序能够有效的提高材料的机械性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性。
实施例2
参考图1-2，本实施例与实施例1之间的区别在于，高性能合金钢法兰，包括连接板1，连接板1呈圆形设置，连接板1的中部开设有贯穿连接板1的圆孔3，连接板1的两侧均固定有环形板4，环形板4的直径与圆孔3的直径尺寸为相同设置，环形板4的圆心与圆孔3的圆心位于同一竖直线上，连接板1的外侧均匀开设有多个贯穿连接板1的螺纹孔2，多个螺纹孔2呈环形阵列分布，连接板1的外侧镀有耐磨层5，且耐磨层5具体为锌铬合金层，锌铬合金具有很好的耐磨损的效果，有效的提高了对连接板1侧面的保护效果。
本发明还提供了一种高性能合金钢法兰的制造方法，具体包括如下步骤：
S1、原料加工，其中原料加工具体包括如下步骤：
F1、原料：连接板1与环形板4的各成分质量百分比为：碳0.20％、锌0.05％、锰0.04％、铬0.4％、铌0.015％、锗0.58％，余量为铁；
F2、按照预定的法兰中各成分的质量百分比将原料加入熔炉内，将熔炉内的温度控制在1360-1390摄氏度的范围内，原料被熔炼形成合金溶液；
F3、将F2步骤中得到的合金溶液进行冷却，采用风冷的方式以14-16℃/min的冷却速率将合金溶液风冷至室温；
F4、将F3步骤中冷却后的合金溶液在熔炼炉内进行二次熔炼，将熔炉内的温度提高至1580摄氏度，合金被二次熔炼形成合金溶液；
S2、完成S1步骤后，进行壳膜的制备；具体包括如下步骤：
M1、蜡膜制备：制作与连接板1以及环形板4的造型一致并包含有保温冒口的蜡膜，对蜡膜实现修整；
M2、在M1步骤中得到的蜡膜上制作壳膜；
M3、脱模：采用蒸汽脱模，蒸汽的压力为0.7Mpa，时间控制在30分钟，制得壳膜。
壳膜制备的好处在于，首先能够在尺寸上以及造型上与连接板1以及环形板4保持一致，同时在制备成型后便于对壳膜的拆卸，拆卸时对连接板1以及环形板4不会起到损坏的问题出现。
S3、在S2步骤将壳膜制备得到后，采用分段升温焙烧方式对壳膜进行焙烧，在焙烧中，首先升温到500摄氏度，在500摄氏度保温30分钟，然后，全速升温到1300，且保持1300摄氏度50分钟，最后出炉冷却；
S4、对完成S3步骤后，进行浇注的工序；将S1中得到的合金溶液注入S2步骤中制得的壳膜内，将S1中得到的合金溶液注入S2步骤中制得的壳膜内，浇注成型后，待铸件冷却至室温，进行破碎膜壳脱模，之后切铸件的保温冒口，得到一体的连接板1以及环形板4，
S5、将S4步骤中制得的连接板1与环形板4实现热处理，热处理具体包括如下步骤：
T1、将连接板1以及环形板4加热至820摄氏度，并保温40分钟；
T2、采用风冷的方式以6℃/min的冷却速度将连接板1以及环形板4的温度冷却至300-350摄氏度后，在空气中冷却至室温；
T3、将连接板1以及环形板4加热至720摄氏度，回火33分钟后，保温40秒，在冷却至室温；
T4、将连接板1以及环形板4淬火保温温度控制在600摄氏度，保温时间为1h，加热完成后，迅速将加热件放入水槽中水冷12分钟，冷却槽水温控制在30摄氏度。
在浇注的过程中由于过量的冷卷、冷娇形加工引起的冷作硬化，为了改变这一缺点，通过热处理的操作工序能够有效的提高材料的机械性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性。
实施例3
参考图1-2，本实施例与实施例1以及实施例2之间的区别在于，一种高性能合金钢法兰，包括连接板1，连接板1呈圆形设置，连接板1的中部开设有贯穿连接板1的圆孔3，连接板1的两侧均固定有环形板4，环形板4的直径与圆孔3的直径尺寸为相同设置，环形板4的圆心与圆孔3的圆心位于同一竖直线上，连接板1的外侧均匀开设有多个贯穿连接板1的螺纹孔2，多个螺纹孔2呈环形阵列分布，连接板1的外侧镀有耐磨层5，且耐磨层5具体为锌铬合金层，锌铬合金具有很好的耐磨损的效果，有效的提高了对连接板1侧面的保护效果。
本发明还提供了一种高性能合金钢法兰的制造方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、原料加工，其中原料加工具体包括如下步骤：
F1、原料：连接板1与环形板4的各成分质量百分比为：碳0.28％、锌0.06％、锰-0.05％、铬0.44％、铌0.02％、锗0.68％，余量为铁；
F2、按照预定的法兰中各成分的质量百分比将原料加入熔炉内，将熔炉内的温度控制在1390摄氏度的范围内，原料被熔炼形成合金溶液；
F3、将F2步骤中得到的合金溶液进行冷却，采用风冷的方式以16℃/min的冷却速率将合金溶液风冷至室温；
F4、将F3步骤中冷却后的合金溶液在熔炼炉内进行二次熔炼，将熔炉内的温度提高至1600摄氏度，合金被二次熔炼形成合金溶液；
S2、完成S1步骤后，进行壳膜的制备；具体包括如下步骤：
M1、蜡膜制备：制作与连接板1以及环形板4的造型一致并包含有保温冒口的蜡膜，对蜡膜实现修整；
M2、在M1步骤中得到的蜡膜上制作壳膜；
M3、脱模：采用蒸汽脱模，蒸汽的压力为0.7Mpa，时间控制在32分钟，制得壳膜。
壳膜制备的好处在于，首先能够在尺寸上以及造型上与连接板1以及环形板4保持一致，同时在制备成型后便于对壳膜的拆卸，拆卸时对连接板1以及环形板4不会起到损坏的问题出现。
S3、在S2步骤将壳膜制备得到后，采用分段升温焙烧方式对壳膜进行焙烧，在焙烧中，首先升温到500摄氏度，在500摄氏度保温30分钟，然后，全速升温到1300，且保持1300摄氏度50分钟，最后出炉冷却；
S4、对完成S3步骤后，进行浇注的工序；将S1中得到的合金溶液注入S2步骤中制得的壳膜内，将S1中得到的合金溶液注入S2步骤中制得的壳膜内，浇注成型后，待铸件冷却至室温，进行破碎膜壳脱模，之后切铸件的保温冒口，得到一体的连接板1以及环形板4，
S5、将S4步骤中制得的连接板1与环形板4实现热处理，热处理具体包括如下步骤：
T1、将连接板1以及环形板4加热至850摄氏度，并保温50分钟；
T2、采用风冷的方式以7℃/min的冷却速度将连接板1以及环形板4的温度冷却至350摄氏度后，在空气中冷却至室温；
T3、将连接板1以及环形板4加热至750摄氏度，回火35分钟后，保温40秒，在冷却至室温；
T4、将连接板1以及环形板4淬火保温温度控制在600摄氏度，保温时间为1.5h，加热完成后，迅速将加热件放入水槽中水冷15分钟，冷却槽水温控制在35摄氏度。
在浇注的过程中由于过量的冷卷、冷娇形加工引起的冷作硬化，为了改变这一缺点，通过热处理的操作工序能够有效的提高材料的机械性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性。
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 (7)

1.一种高性能合金钢法兰，包括连接板(1)，所述连接板(1)呈圆形设置，其特征在于，所述连接板(1)的中部开设有贯穿连接板(1)的圆孔(3)，所述连接板(1)的两侧均固定有环形板(4)，所述环形板(4)的直径与圆孔(3)的直径尺寸为相同设置，所述环形板(4)的圆心与圆孔(3)的圆心位于同一竖直线上，所述连接板(1)的外侧均匀开设有多个贯穿连接板(1)的螺纹孔(2)，多个所述螺纹孔(2)呈环形阵列分布，所述连接板(1)的外侧镀有耐磨层(5)，且耐磨层(5)具体为锌铬合金层。
2.一种根据权利要求1所述的高性能合金钢法兰的制造方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、原料加工，其中原料加工具体包括如下步骤：
F1、原料：连接板(1)与环形板(4)的各成分质量百分比为：碳0.16-0.28％、锌0.04-0.06％、锰0.02-0.05％、铬0.33-0.44％、铌0.01-0.02％、锗0.46-0.68％，余量为铁；
F2、按照预定的法兰中各成分的质量百分比将原料加入熔炉内，将熔炉内的温度控制在1360-1390摄氏度的范围内，原料被熔炼形成合金溶液；
F3、将F2步骤中得到的合金溶液进行冷却，采用风冷的方式以14-16℃/min的冷却速率将合金溶液风冷至室温；
F4、将F3步骤中冷却后的合金溶液在熔炼炉内进行二次熔炼，将熔炉内的温度提高至1550-1600摄氏度，合金被二次熔炼形成合金溶液；
S2、完成S1步骤后，进行壳膜的制备；
S3、在S2步骤将壳膜制备得到后，采用分段升温焙烧方式对壳膜进行焙烧，在焙烧中，首先升温到500摄氏度，在500摄氏度保温30分钟，然后，全速升温到1300，且保持1300摄氏度50分钟，最后出炉冷却；
S4、对完成S3步骤后，进行浇注的工序；
S5、将S4步骤中制得的连接板(1)与环形板(4)实现热处理。
3.根据权利要求2所述的一种高性能合金钢法兰的制造方法，其特征在于，所述S2壳膜的制备具体包括如下步骤：
M1、蜡膜制备：制作与所述连接板(1)以及环形板(4)的造型一致并包含有保温冒口的蜡膜，对蜡膜实现修整；
M2、在M1步骤中得到的蜡膜上制作壳膜；
M3、脱模：采用蒸汽脱模，蒸汽的压力为0.7Mpa，时间控制在25-32分钟，制得壳膜。
4.根据权利要求2所述的一种高性能合金钢法兰的制造方法，其特征在于，所述S4浇注具体的操作为，将S1中得到的合金溶液注入S2步骤中制得的壳膜内。
5.根据权利要求4所述的一种高性能合金钢法兰的制造方法，其特征在于，所述在实现浇注时，浇注的温度控制在1136-1400摄氏度。
6.根据权利要求4所述的一种高性能合金钢法兰的制造方法，其特征在于，所述浇注成型后，待铸件冷却至室温，进行破碎膜壳脱模，之后切铸件的保温冒口，得到一体的连接板(1)以及环形板(4)。
7.根据权利要求2所述的一种高性能合金钢法兰的制造方法，其特征在于，所述S5步骤的热处理具体包括如下步骤：
T1、将连接板(1)以及环形板(4)加热至800-850摄氏度，并保温30-50分钟；
T2、采用风冷的方式以5-7℃/min的冷却速度将连接板(1)以及环形板(4)的温度冷却至300-350摄氏度后，在空气中冷却至室温；
T3、将连接板(1)以及环形板(4)加热至700-750摄氏度，回火30-35分钟后，保温40秒，在冷却至室温；
T4、将连接板(1)以及环形板(4)淬火保温温度控制在600摄氏度，保温时间为0.5-1.5h，加热完成后，迅速将加热件放入水槽中水冷10-15分钟，冷却槽水温控制在25-35摄氏度。
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