CN116005064A - 石墨烯增强型阀门及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀门制备技术领域，尤其为石墨烯增强型阀门及制备方法，所述初炼包括合金搅拌操作，所述初炼完成后进行反复精炼将初炼的合金液转移到惰性气体容器中进行脱氧、脱气和脱硫处理，添加脱氧剂，对合金液中的铜进行还原，排出铜夹杂杂质的浮渣，重复上述操作进行多次排渣，所述反复初炼后进行模具浇筑需再次提高合金液的温度到1200℃以上，出炉放置十五分钟，将合金液浇筑到准备的阀门模具中，形成阀门构件，本发明中，通过添加石墨烯粉末中混合主料和辅料一同进行熔炼制备，添加的石墨烯粉末可以明显的加强阀门的结构强度，承受更强的外部冲击和内部冲击，减缓受损的速度，防止阀门泄露，延长使用寿命。

Description

石墨烯增强型阀门及制备方法

技术领域

本发明涉及阀门制备技术领域，具体为石墨烯增强型阀门及制备方法。

背景技术

在阀门的制备中添加各种功能性不同的原料一同加工，可以提高阀门的结构强度，制备的阀门更加耐用且带有不同的使用效果，阀门使用中会流通不同的介质，且需要承受较大的冲压力，阀门随着使用过程受到的外部冲击和内部冲击，阀门逐渐出现结构受损的情况，导致阀门泄露，使用寿命较短。

发明内容

本发明的目的在于提供石墨烯增强型阀门及制备方法，以解决上述背景技术中提出的阀门随着使用过程受到的外部冲击和内部冲击，阀门逐渐出现结构受损的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

石墨烯增强型阀门及制备方法，包括以下步骤：

步骤一：确定所述阀门的主体材料以及生产类型，阀门阀体主体外形为金属，内部与介质接触的主要表面均为衬里，主要制备方向为：碳钢衬蝶阀、不锈钢球阀、碳钢衬球阀等；

步骤二：原料选材，所述阀门主要制备原料选用C碳钢，所述阀门其它辅料根据不同功能选用不同材料；

步骤三：原料熔炼，将阀门制备选用的主料和辅料放入到熔炼设备中，添加石墨烯原料配合主料和辅料进行制备，熔炼制备出合金液，控制温度在1000℃以上，并保持温度持续一小时以上；

步骤四：再通过初炼、反复精炼、模具浇筑、喷砂、清理、打磨、热处理、退火处理和备用，完成阀门的浇筑成型制备。

优选的，所述初炼包括合金搅拌操作，所述初炼完成后进行反复精炼将初炼的合金液转移到惰性气体容器中进行脱氧、脱气和脱硫处理，添加脱氧剂，对合金液中的铜进行还原，排出铜夹杂杂质的浮渣，重复上述操作进行多次排渣，所述反复初炼后进行模具浇筑需再次提高合金液的温度到1200℃以上，出炉放置十五分钟，将合金液浇筑到准备的阀门模具中，形成阀门构件。

所述模具浇筑后进行喷砂等待模具浇筑温度下降到400℃一下后，将模具送入到落砂箱内部，进行喷砂，对成型阀门与模具分离，所述喷砂操作结束后进行清理、打磨流程，将阀门构件的表面毛刺、凹凸点和残留芯砂进行清理打磨，所述清理、打磨流程结束后进行热处理，升温阀门构件到1000℃左右，恒温不低于三个小时，放置到加热炉内部温度回到常温状态，再次进行加热到800℃左右，保持三小时，放置到常温状态，多次重复上述操作，对阀门构件进行反复加热降温，所述热处理后进行退火处理，先对阀门构件迅速升温到1000℃左右，保温五个小时左右，迅速取出加热炉进行降温处理，所述退火处理完成后进行备用。

所述阀门辅料选用包括但不限于I1Cr5Mo铬钼钢、HCr13系不锈钢、K可锻铸铁、L铝合金、P0Cr18Ni9系不锈钢、PL00Cr19Ni10系不锈钢，球墨铸铁、R0Cr12Ni12Mo2系不锈钢、RL00Cr17Ni14Mo2系不锈钢、塑料，T铜及铜合金、V铬钼钒钢、灰铸铁等。

所述用于中压和高压、流通介质温度不超过450℃的非腐蚀性介质与弱腐蚀性介质，阀门制备辅料中选取添加不锈耐酸钢，包括1Cr13、2Cr13、3Cr13铬不锈钢，用于腐蚀介质时，选用包括但不限于Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Crl8Nil2Mo3Ti等不锈耐酸钢和PH15-7Mo沉淀硬化钢。

所述用于低压和介质温度不超过300℃的水、蒸汽介质时，选用A5普通碳素钢，所述用于中压和介质温度不超过450℃的水、蒸汽介质时，选用35优质碳素钢。

所述添加的石墨烯为石墨烯粉末，所述石墨烯粉末占整体原料配比的5％-10％。

所述阀门的准备辅料中添加Ti钛及钛合金，所述Ti钛及钛合金占整体原料配比的1.5％-2％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过添加石墨烯粉末中混合主料和辅料一同进行熔炼制备，添加的石墨烯粉末可以明显的加强阀门的结构强度，承受更强的外部冲击和内部冲击，减缓受损的速度，防止阀门泄露，延长使用寿命；

2、本发明中，通过反复精炼对内部的筒杂质进行还原，减少合金液中的杂质含量，浇筑成功后，阀门的结构强度更高，更加耐用；

3、本发明中，流通腐蚀介质时，采用Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Crl8Nil2Mo3Ti等不锈耐酸钢原料进行添加制备，提高阀门的耐腐蚀效果，运输腐蚀介质防止阀门腐蚀、泄露；

4、本发明中，不同的压力和介质温度环境中使用阀门时，分别使用不同的碳素钢原料进行加工，降低生产的成本，添加Ti钛及钛合金可以加强阀门的抗疲劳效果，防止阀门出现金属疲劳的情况。

具体实施方式

实施例1：

石墨烯增强型阀门及制备方法，包括以下步骤：

步骤一：确定所述阀门的主体材料以及生产类型，阀门阀体主体外形为金属，内部与介质接触的主要表面均为衬里，主要制备方向为：碳钢衬蝶阀、不锈钢球阀、碳钢衬球阀等；

步骤二：原料选材，所述阀门主要制备原料选用C(碳钢)，所述阀门其它辅料根据不同功能选用不同材料；

步骤三：原料熔炼，将阀门制备选用的主料和辅料放入到熔炼设备中，添加石墨烯原料配合主料和辅料进行制备，熔炼制备出合金液，控制温度在1000℃以上，并保持温度持续一小时以上；

步骤四：再通过初炼、反复精炼、模具浇筑、喷砂、清理、打磨、热处理、退火处理和备用，完成阀门的浇筑成型制备。

初炼包括合金搅拌操作，初炼完成后进行反复精炼将初炼的合金液转移到惰性气体容器中进行脱氧、脱气和脱硫处理，添加脱氧剂，对合金液中的铜进行还原，排出铜夹杂杂质的浮渣，重复上述操作进行多次排渣，反复初炼后进行模具浇筑需再次提高合金液的温度到1200℃以上，出炉放置十五分钟，将合金液浇筑到准备的阀门模具中，形成阀门构件，模具浇筑后进行喷砂等待模具浇筑温度下降到400℃以下后，将模具送入到落砂箱内部，进行喷砂，对成型阀门与模具分离，喷砂操作结束后进行清理、打磨流程，将阀门构件的表面毛刺、凹凸点和残留芯砂进行清理打磨，清理、打磨流程结束后进行热处理，升温阀门构件到1000℃左右，恒温不低于三个小时，放置到加热炉内部温度回到常温状态，再次进行加热到800℃左右，保持三小时，放置到常温状态，多次重复上述操作，对阀门构件进行反复加热降温，热处理后进行退火处理，先对阀门构件迅速升温到1000℃左右，保温五个小时左右，迅速取出加热炉进行降温处理，退火处理完成后进行备用，阀门辅料选用包括但不限于I1Cr5Mo铬钼钢、HCr13系不锈钢、K可锻铸铁、L铝合金、P0Cr18Ni9系不锈钢、PL00Cr19Ni10系不锈钢，球墨铸铁、R0Cr12Ni12Mo2系不锈钢、RL00Cr17Ni14Mo2系不锈钢、塑料，T铜及铜合金、V铬钼钒钢、灰铸铁等。

工作流程：选取C碳钢作为阀门的主要生产原料，添加包括但不限于I1Cr5Mo铬钼钢、HCr13系不锈钢、K可锻铸铁、L铝合金、P0Cr18Ni9系不锈钢、PL00Cr19Ni10系不锈钢，球墨铸铁、R0Cr12Ni12Mo2系不锈钢、RL00Cr17Ni14Mo2系不锈钢、塑料，T铜及铜合金、V铬钼钒钢、灰铸铁等的复料作为配比原料混合C碳钢和少量的石墨烯粉末，将混合完成的原料放入到容器中，将容器转移到熔炼设备中，熔炼设备升温到1000℃，通过熔炼设备对容器的混合原料进行加热，将容器中的原料融化成合金液，保持1000℃的温度持续一小时以上，彻底将容器中的原料熔炼成液态，打开熔炼设备，将容器取出，对合金液进行初炼，初炼完成后，将合金液转移到惰性气体容器中，通过脱氧、脱气和脱硫处理取出一部分杂质后，添加脱氧剂，对合金液中的铜进行还原，排出铜夹杂杂质的浮渣，通过多次反复的操作上述流程，对合金液中的杂质排出更加彻底，将反复精炼完成的合金液，再次放入熔炼炉中，提高合金液的温度到1200℃以上，出炉放置十五分钟进行空冷，浇筑到预先制好的阀门模具中，形成阀门构件，等待模具温度降低到400℃以下后，将模具送入到落砂箱内部，进行喷砂，对成型的阀门与模具分离，喷砂操作结束后进行清理、打磨流程，将阀门构件的表面毛刺、凹凸点和残留芯砂进行清理、打磨，完成清理、打磨操作后，进行热处理，将阀门构件重新升温到1000℃左右，恒温加热三小时左右，放置加热炉内部温度回到常温状态，再次进行加热到800℃，保持三小时，再次放置加热炉内部温度回到常温状态，多次重复上述操作后，对阀门构件进行反复加热降温，用来提高阀门构件的强度和韧性，热处理后进行退火处理，先对阀门构件迅速升温到1000℃左右，保温五个小时左右，迅速取出加热炉进行降温处理，退火处理完成后完成阀门构件的制备，将阀门构件放入到收纳处进行备用。

实施例2：

石墨烯增强型阀门及制备方法，用于中压和高压、流通介质温度不超过450℃的非腐蚀性介质与弱腐蚀性介质，阀门制备辅料中选取添加不锈耐酸钢，包括1Cr13、2Cr13、3Cr13铬不锈钢，用于腐蚀介质时，选用包括但不限于Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Crl8Nil2Mo3Ti等不锈耐酸钢和PH15-7Mo沉淀硬化钢，阀门应用在不同的介质运输环境中，选取不同的准备材料，可以使得制备的阀门具有防腐蚀效果，保证运输腐蚀性介质时，可以避免阀门出现腐蚀泄露的情况。

工作流程：制备的阀门需要用于中压和高压、流通介质温度不超过450℃的非腐蚀性介质与弱腐蚀性介质运输，可以在制备这种阀门构件时，增加1Cr13、2Cr13、3Cr13铬不锈钢，制备阀门用于腐蚀介质运输时，增加包括但不限于Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Crl8Nil2Mo3Ti等不锈耐酸钢和PH15-7Mo沉淀硬化钢原料，提高阀门制备的耐腐蚀效果。

实施例3：

石墨烯增强型阀门及制备方法，用于低压和介质温度不超过300℃的水、蒸汽介质时，选用A5普通碳素钢，用于中压和介质温度不超过450℃的水、蒸汽介质时，选用35优质碳素钢，生产选用不同成本的碳钢，节省成本开支。

工作流程：制备的阀门需要用于低压和介质温度不超过300℃的水、蒸汽介质时，制备的碳钢主料选用A5普通碳素钢，制备的阀门需要用于中压和介质温度不超过450℃的水、蒸汽介质时，制备的碳钢主料选用35优质碳素钢，满足阀门制备需要的主料。

实施例4：

石墨烯增强型阀门及制备方法，添加的石墨烯为石墨烯粉末，石墨烯粉末占整体原料配比的5％-10％，阀门的准备辅料中添加Ti钛及钛合金，Ti钛及钛合金占整体原料配比的1.5％-2％，石墨烯粉末可以与其他的原料融合更加彻底，且对阀门结构强度的提升效果明显，增加的Ti钛及钛合金可以为阀门构件提供抗疲劳效果，防止阀门使用一段时间出现金属疲劳、表面开裂的状况。

工作流程：制备时增加石墨烯粉末可以尽快的与其他原料熔融，使用含有Ti钛及钛合金阀门构件可以在阀门构件日常使用时，表面不易开裂，防止金属疲劳。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.石墨烯增强型阀门及制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：确定所述阀门的主体材料以及生产类型，阀门阀体主体外形为金属，内部与介质接触的主要表面均为衬里，主要制备方向为：碳钢衬蝶阀、不锈钢球阀、碳钢衬球阀等；

步骤二：原料选材，所述阀门主要制备原料选用C(碳钢)，所述阀门其它辅料根据不同功能选用不同材料；

步骤三：原料熔炼，将阀门制备选用的主料和辅料放入到熔炼设备中，添加石墨烯原料配合主料和辅料进行制备，熔炼制备出合金液，控制温度在1000℃以上，并保持温度持续一小时以上；

步骤四：再通过初炼、反复精炼、模具浇筑、喷砂、清理、打磨、热处理、退火处理和备用，完成阀门的浇筑成型制备。

2.根据权利要求1所述的石墨烯增强型阀门及制备方法，其特征在于：所述初炼包括合金搅拌操作，所述初炼完成后进行反复精炼将初炼的合金液转移到惰性气体容器中进行脱氧、脱气和脱硫处理，添加脱氧剂，对合金液中的铜进行还原，排出铜夹杂杂质的浮渣，重复上述操作进行多次排渣，所述反复初炼后进行模具浇筑需再次提高合金液的温度到1200℃以上，出炉放置十五分钟，将合金液浇筑到准备的阀门模具中，形成阀门构件。

3.根据权利要求1所述的石墨烯增强型阀门及制备方法，其特征在于：所述模具浇筑后进行喷砂等待模具浇筑温度下降到400℃以下后，将模具送入到落砂箱内部，进行喷砂，对成型阀门与模具分离，所述喷砂操作结束后进行清理、打磨流程，将阀门构件的表面毛刺、凹凸点和残留芯砂进行清理打磨，所述清理、打磨流程结束后进行热处理，升温阀门构件到1000℃左右，恒温不低于三个小时，放置到加热炉内部温度回到常温状态，再次进行加热到800℃左右，保持三小时，放置到常温状态，多次重复上述操作，对阀门构件进行反复加热降温，所述热处理后进行退火处理，先对阀门构件迅速升温到1000℃左右，保温五个小时左右，迅速取出加热炉进行降温处理，所述退火处理完成后进行备用。

4.根据权利要求1所述的石墨烯增强型阀门及制备方法，其特征在于：所述阀门辅料选用包括但不限于I1Cr5Mo(铬钼钢)、HCr13(系不锈钢)、K(可锻铸铁)、L(铝合金)、P0Cr18Ni9系不锈钢、PL00Cr19Ni10系不锈钢，(球墨铸铁)、R0Cr12Ni12Mo2系不锈钢、RL00Cr17Ni14Mo2系不锈钢、塑料，T(铜及铜合金)、V(铬钼钒钢)、灰铸铁等。

5.根据权利要求1所述的石墨烯增强型阀门及制备方法，其特征在于：所述用于中压和高压、流通介质温度不超过450℃的非腐蚀性介质与弱腐蚀性介质，阀门制备辅料中选取添加不锈耐酸钢，包括1Cr13、2Cr13、3Cr13铬不锈钢，用于腐蚀介质时，选用包括但不限于Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Crl8Nil2Mo3Ti等不锈耐酸钢和PH15-7Mo沉淀硬化钢。

6.根据权利要求1所述的石墨烯增强型阀门及制备方法，其特征在于：所述用于低压和介质温度不超过300℃的水、蒸汽介质时，选用A5普通碳素钢，所述用于中压和介质温度不超过450℃的水、蒸汽介质时，选用35优质碳素钢。

7.根据权利要求1所述的石墨烯增强型阀门及制备方法，其特征在于：所述添加的石墨烯为石墨烯粉末，所述石墨烯粉末占整体原料配比的5％-10％。

8.根据权利要求1所述的石墨烯增强型阀门及制备方法，其特征在于：所述阀门的准备辅料中添加Ti钛及钛合金，所述Ti钛及钛合金占整体原料配比的1.5％-2％。