CN116463543A - 一种吸沙泵壳体的生产工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种吸沙泵壳体的生产工艺方法，本发明属于泵壳生产技术领域，本发明采用钼铁、电解镍、高碳铬铁以及03Cr26Ni5Mo3N热轧板废料铸造吸沙泵壳体，强度高及抗腐蚀能力较强，具有较强的抗氯化物腐蚀能力，较高含量的铬、钼及镍含量使它具有很高的抗腐蚀、裂缝的性能。泵运行可靠，高效节能，耐磨，泄漏量小，利于环保，使用寿命长，采用冷风机风冷，避免不锈钢吸沙泵壳体的裂纹缺陷，操作简单，适合批量作业，生产效率高，可用于抽沙泵海底快速吸沙泵，具有较高的耐磨性，过流通道大，适用于高难度工况的浆体、沙石、沉砂、渣浆、料浆，清淤及排渣等。
Description
技术领域
本发明属于泵壳生产技术领域，具体涉及一种吸沙泵壳体的生产工艺方法。
背景技术
吸沙泵主要起河道疏浚、清淤固堤作用，输送介质可达40%以上，在沿海围海造地等抽沙吹填工程中得到广泛使用。它主要由泵壳体、泵盖、叶轮、护板、托架和轴承组件等组成。CN92238320.0公开了金属陶瓷复合耐磨泵壳，用于吸沙泵使用寿命短。由于电机采用油室密封方式，需要防止高压水和杂质进入电机内腔，所以吸沙泵铸件不得有疏松、缩孔缺陷。刘沙等公开了球墨铸铁吸沙泵泵体铸造工艺，采取适当的球化孕育处理工艺，而普通球墨铸铁的缺点是低温抗冲击性能较差，在低温环境运行时极易发生脆性断裂，造成恶性安全事故，所以其应用还是受到了较大的限制，易长锈结瘤，对水质有一定影响，长期使用吸沙泵壳体的过水能力会下降。裴世峰等公开了高铬铸铁泵壳机加工工艺，但只限于机加工。中国专利CN201710510682.4公开了一种小型吸沙泵耐磨叶轮的制造方法，但并不适用于吸沙泵壳体生产。因此，本领域技术人员亟待开发出一种吸沙泵壳体的生产工艺方法以满足现有的应用市场和性能需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种吸沙泵壳体的生产工艺方法。
吸沙泵是一种以砂、石等主要介质的离心泵，用于沿海、大江大河、水库、内陆河道抽沙、清淤、采矿、围海造田以及管道反、正向冲洗等多种作业场合。
一种吸沙泵壳体的生产工艺方法，包括常规的制造消失模和砂型，还包括以下步骤：第一步、熔钢：在中频炉中加03Cr26Ni5Mo3N热轧板废料，升温1540～1650℃熔炼，加入萤石造渣，萤石的重量为热轧板废料重量的2～3％，炉内吹入氩气流量0.4～0.6MPa；升温至1580～1600℃投入硅铝钡钙预脱氧1～2min，硅铝钡钙的重量为热轧板废料重量的0.3～0.5％；再加入纯铝粒终脱氧2～3min，纯铝粒重量为热轧板废料重量的0.2～0.5％；取光谱样，分析化学成分，依次加钼铁、电解镍、高碳铬铁，炉内吹入氩气流量0.5～0.6MPa，钢水出炉温度1630～1650℃时出炉；第二步、浇注钢水温度在1560～1580℃时采用转包进行浇注，浇注完成后浇口保温，开箱、清砂，去除浇冒口；第三步、抛丸、机加工后，即得吸沙泵壳体。
进一步的，所述第二步开箱温度1050～1200℃，进行清砂后对铸件进行强制风冷到700～800℃后，再切割浇冒口。
进一步的，所述第一步中钢水中还加入烘干的覆盖剂，覆盖剂覆盖钢水表面，烘干温度为200～300℃，烘干时间为3～4小时。
进一步的，所述第一步中钢水由以下重量份的成分组成：C≤0.03％，Si≤1.0％，Mn≤1.0％，S≤0.04％，P≤0.04％，Cr24.0～27.0％，Ni6.0～8.0％，Mo4.0～5.0％，N0.1～0.3％，余量为铁。
进一步的，所述第三步中抛丸工艺为ORB-10/12悬挂吊钩抛丸机抛丸，其中用硬度52～56HRC、直径0.3mm的钢丸，抛丸速度80～90m/s、抛丸量120kg/min、抛丸时间3～5min、覆盖率100%。
进一步的，所述第三步中钼铁块度为30～100mm，小于30mm×30mm的数量≤5%，大于100mm×100mm的数量≤5%，由以下重量份的成分组成：Mo≥55.0％，Si≤1.0％，S≤0.1％，P≤0.08％，C≤0.2％，Ca≤0.5％，Sb≤0.05％，Sn≤0.06％，余量为铁。
进一步的，所述第三步中高碳铬铁块度为≤2mm，大于2mm的数量≤10%，由以下重量份的成分组成：Cr≥55.0，Si≤5.0％，S≤0.06％，P≤0.06％，C8.0％。
进一步的，所述第三步中电解镍为Ni9999或Ni9996。
本发明采用钼铁、电解镍、高碳铬铁以及03Cr26Ni5Mo3N热轧板废料铸造吸沙泵壳体，强度高及抗腐蚀能力较强，可用于化石油化工泥浆和海底抽沙清淤，具有较强的抗氯化物腐蚀能力，较高含量的铬、钼及镍含量使它具有很高的抗腐蚀、裂缝及的性能。泵运行可靠，高效节能，耐磨，泄漏量小，利于环保，使用寿命长。两台风机对铸件进行强制风冷，风冷到合适的温度范围内后，可直接进行切割浇冒口。采用冷风机风冷，避免不锈钢吸沙泵壳体的裂纹缺陷，操作简单，适合批量作业，生产效率高。
本发明相比现有技术具有如下优点：
本发明吸沙泵壳体为耐磨合金，耐磨、耐腐性能好，过流通道大，排污能力强，能通过较大的固体颗，随着铬、钼和氮含量增加，可以提高不锈钢在氯化物或其他卤素离子环境下的耐点腐蚀和缝隙腐蚀性，可用于抽沙泵海底快速吸沙泵，具有较高的耐磨性，过流通道大，适用于高难度工况的浆体、沙石、沉砂、渣浆、料浆，清淤及排渣等。
实施方式
实施例
原料：安徽瑞鹄电解镍Ni9999、达奇铁合金FeMo55，块度为30～100mm，小于30mm×30mm的数量5%，大于100mm×100mm的数量5%，由以下重量份的成分组成：Mo55.0，Si1.0％，S0.1％，P0.08％，C0.2％，Ca0.5％，Sb0.05％，Sn0.06％，余量为铁；STMMA-FD可发性聚苯乙烯共聚泡沫珠粒；安阳金晟硅铝钡钙，马鞍山弘信CaO-SiO2-MgO覆盖剂，商都晔兆FeCr55C8.0高碳铬铁，所述第三步中高碳铬铁块度为≤2mm，大于2mm的数量10%，由以下重量份的成分组成：Cr55.0％，Si5.0％，S0.06％，P0.06％，C8.0％；
第一步、制备消失模：选择可发性聚苯乙烯共聚泡沫珠粒作为泡沫珠粒，
珠粒预发：预发机预热时间为20分钟，直至桶内温度稳定在80℃，加热发泡时膨胀室压力控制在0.02Mpa，温度为90℃，保温时间为30秒，流化床干燥处理时，干燥风温为25℃，发泡后，薄壁件密度一般控制在21g/L，熟化温度控制在23℃，湿度30%，珠粒熟化时间8小时，发泡成型：蒸汽压力为0.5Mpa，饱和无水，压缩空气工作压力为0.5Mpa，无水无垢，冷却水工作压力0.2MPa，软水，水温20℃，模具预热温度：60℃，上、下模压力0.003Mpa。加热时间为45秒，涂敷涂料：25℃通风条件下，湿度30%，干燥4天，涂一遍面层、两遍加固层，干燥后涂料厚度1.5mm，涂料均匀，没有缺涂，夹杂气泡和杂质的现象存在。干燥温度60℃，湿度30%，其中面层用模数3.1、密度1.26g/cm3的水玻璃溶液10份与25份400刚玉粉、水70份混合均匀后得到，加固层用模数3.1、密度1.26g/cm3的水玻璃溶液8份和30份200目铝钒土、水60份混合均匀得到。采用烘箱烘烤砂型和砂芯，烘干温度280℃，保温时间3小时；下砂芯将砂芯放入砂型型腔内，使用水玻璃砂或石棉绳填塞芯头间隙，合箱砂型在120℃时进行合箱，合箱时保证排气通道畅通无堵塞，将填砂造型好的砂箱置于浇注区，打开负压阀门，负压紧实，真空度达到0.035MPa。
第三步、熔钢：在中频炉中加03Cr26Ni5Mo3N热轧板废料，升温1540℃熔炼，加入萤石造渣，萤石的重量为热轧板废料重量的2％，炉内吹入氩气流量0.4MPa，钢水中还加入烘干的覆盖剂，覆盖剂覆盖3cm钢水表面，烘干温度为200℃，烘干时间为3小时；升温至1580℃投入硅铝钡钙预脱氧1min，硅铝钡钙的重量为热轧板废料重量的0.3％；再加入纯铝粒终脱氧2min，纯铝粒重量为热轧板废料重量的0.2％；取光谱样，分析化学成分，依次加钼铁、电解镍、高碳铬铁，炉内吹入氩气流量0.5MPa，钢水出炉温度1630℃时出炉，钢水由以下重量份的成分组成：C0.03％，Si1.0％，Mn1.0％，S0.04％，P0.04％，Cr24.0％，Ni6.0％，Mo4.0％，N0.1％，余量为铁；第四步、浇注钢水温度在1560℃时采用转包进行浇注，浇注完成后浇口保温，开箱、清砂，去除浇冒口；
铸件经在砂箱保温1.5h后开箱，刚开箱时由于型壳处在灼热状态，开箱温度1050℃，进行清砂后对铸件进行强制风冷到700℃后，再切割浇冒口，XGXA-UF12D冷风流速200m3/h，风压达200Pa，冷风出风温度3℃；
第五步、抛丸、抛丸工艺为康力ORB-10/12悬挂吊钩抛丸机抛丸，其中用硬度52HRC、直径0.3mm的钢丸，抛丸速度80m/s、抛丸量120kg/min、抛丸时间3min、覆盖率100%，机加工后，机加工：泵壳加工工艺流程：划线、车、钻、镗。车工：C6410数控车床。四爪夹泵体底脚四方，以背面校平，校正后夹紧，车平大平面，使平面度公差0.02mm及表面粗糙度Ra6.3；车平两端台阶面，保证高度尺寸，确保到基准平面平行度值及表面粗糙度Ra3.2：四爪夹持中开面四方，以平面校平，校正后夹紧，车平底脚平面，保证总高度尺寸，确保与基准平面的平行度及表面粗糙度Ra12.5；钻工：摇臂钻床823035BX13高速钢钻头φ5大平面装钻模板，以泵体内流道找正，找正好后，C形卡夹紧，钻大面各螺纹孔及台阶面螺纹孔；底脚面装钻模板，以底脚面外形找正，找正好后，C形卡夹紧，钻底脚面各孔；（3）镗工：数显卧式铣镗TX611B，D100mm、齿数12YT15高速钢三面刃圆盘铣刀，将泵体放置在镗专机工作台上，并用螺柱、螺母、角压板压紧:。将带有镗衬套的定位座装在泵体两端台阶平面上，并用螺栓压紧，穿镗杆，装刀具；将泵盖合装在泵壳上，中开面垫1mm非石棉板，销子定位，螺柱、螺母压紧；镗平填料孔端面，保证到流道中心尺寸，镗填料孔，再镗平另一端填料孔端面，其它回转孔的镗削步骤同上，即得吸沙泵壳体。
产品：材质均匀，无裂痕、杂质、疏松、气孔等缺陷，无毛刺及杂物，表面无夹渣、错箱、气孔、砂眼、冷隔等缺陷，无表面粘砂和氧化皮。屈服强度519.5MPa、抗拉强度694.2MPa、延伸率δ18.3%。
实施例
原料：安徽瑞鹄电解镍Ni9996、达奇铁合金FeMo55，块度为30～100mm，小于30mm×30mm的数量5%，大于100mm×100mm的数量5%，由以下重量份的成分组成：Mo55.0，Si1.0％，S0.1％，P0.08％，C0.2％，Ca0.5％，Sb0.05％，Sn0.06％，余量为铁；STMMA-FD可发性聚苯乙烯共聚泡沫珠粒；商都晔兆FeCr55C8.0高碳铬铁，马鞍山弘信CaO-SiO2-MgO覆盖剂，所述第三步中高碳铬铁块度为≤2mm，大于2mm的数量10%，由以下重量份的成分组成：Cr55.0％，Si5.0％，S0.06％，P0.06％，C8.0％；
采用实施例1的制造消失模和砂型以及砂箱，第三步、熔钢：在中频炉中加03Cr26Ni5Mo3N热轧板废料，升温1650℃熔炼，加入萤石造渣，萤石的重量为热轧板废料重量的3％，炉内吹入氩气流量0.6MPa，钢水中还加入烘干的覆盖剂，覆盖剂覆盖4cm钢水表面，烘干温度为300℃，烘干时间为4小时；升温至1600℃投入硅铝钡钙预脱氧2min，硅铝钡钙的重量为热轧板废料重量的0.5％；再加入纯铝粒终脱氧3min，纯铝粒重量为热轧板废料重量的0.5％；取光谱样，分析化学成分，依次加钼铁、电解镍、高碳铬铁，炉内吹入氩气流量0.6MPa，钢水出炉温度1650℃时出炉，钢水由以下重量份的成分组成：C0.03％，Si1.0％，Mn1.0％，S0.04％，P0.04％，Cr27.0％，Ni8.0％，Mo5.0％，N0.3％，余量为铁；第四步、浇注钢水温度在1580℃时采用转包进行浇注，浇注完成后浇口保温，开箱、清砂，去除浇冒口；
铸件经在砂箱保温2h后开箱，刚开箱时由于型壳处在灼热状态，开箱温度1200℃，进行清砂后对铸件进行强制风冷到800℃后，XGXA-UF12D冷风流速380m3/h，风压达300Pa，冷风出风温度8℃，再切割浇冒口；
第五步、抛丸、抛丸工艺为康力ORB-10/12悬挂吊钩抛丸机抛丸，其中用硬度56HRC、直径0.3mm的钢丸，抛丸速度90m/s、抛丸量120kg/min、抛丸时间5min、覆盖率100%，机加工后，机加工：泵壳加工工艺流程：划线、车、钻、镗。车工：C6410数控车床。四爪夹泵体底脚四方，以背面校平，校正后夹紧，车平大平面，使平面度公差0.02mm及表面粗糙度Ra6.3；车平两端台阶面，保证高度尺寸，确保到基准平面平行度值及表面粗糙度Ra3.2：四爪夹持中开面四方，以平面校平，校正后夹紧，车平底脚平面，保证总高度尺寸，确保与基准平面的平行度及表面粗糙度Ra12.5；钻工：摇臂钻床823035BX13高速钢钻头φ5大平面装钻模板，以泵体内流道找正，找正好后，C形卡夹紧，钻大面各螺纹孔及台阶面螺纹孔；底脚面装钻模板，以底脚面外形找正，找正好后，C形卡夹紧，钻底脚面各孔；（3）镗工：数显卧式铣镗TX611B，D100mm、齿数12YT15高速钢三面刃圆盘铣刀，将泵体放置在镗专机工作台上，并用螺柱、螺母、角压板压紧:。将带有镗衬套的定位座装在泵体两端台阶平面上，并用螺栓压紧，穿镗杆，装刀具；将泵盖合装在泵壳上，中开面垫1mm非石棉板，销子定位，螺柱、螺母压紧；4镗平填料孔端面，保证至流道中心尺寸，镗填料孔，再镗平另一端填料孔端面，其它回转孔的镗削步骤同上，即得吸沙泵壳体。
产品：材质均匀，无裂痕、杂质、疏松、气孔等缺陷，无毛刺及杂物，表面无夹渣、错箱、气孔、砂眼、冷隔等缺陷，无表面粘砂和氧化皮，屈服强度532.3MPa、抗拉强度698.6MPa、延伸率δ18.5%。
注：参考GB/T228《金属材料室温拉伸试验方法》；ASTMA890/A890M《一般用途的铁-铬-镍-钼耐腐蚀双相（奥氏体和铁素体）钢铸件》；ASMEB16.34《阀门、法兰、管件和其他管道部件用铸钢件质量标准—表面缺陷评定目视检验方法》；JB/T7927《阀门铸钢件外观质量要求》；JB/T6880.2《泵用铸钢件》；GB/T6060.1《表面粗糙度比较样块铸造表面》。
Claims (8)
1.一种吸沙泵壳体的生产工艺方法，包括常规的制造消失模和砂型，其特征在于，包括以下步骤：第一步、熔钢：在中频炉中加03Cr26Ni5Mo3N热轧板废料，升温1540～1650℃熔炼，加入萤石造渣，萤石的重量为热轧板废料重量的2～3％，炉内吹入氩气流量0.4～0.6MPa；升温至1580～1600℃投入硅铝钡钙预脱氧1～2min，硅铝钡钙的重量为热轧板废料重量的0.3～0.5％；再加入纯铝粒终脱氧2～3min，纯铝粒重量为热轧板废料重量的0.2～0.5％；取光谱样，分析化学成分，依次加钼铁、电解镍、高碳铬铁，炉内吹入氩气流量0.5～0.6MPa，钢水出炉温度1630～1650℃时出炉；第二步、浇注钢水温度在1560～1580℃时采用转包进行浇注，浇注完成后浇口保温，开箱、清砂，去除浇冒口；第三步、抛丸、机加工后，即得吸沙泵壳体。
2.根据权利要求1所述的吸沙泵壳体的生产工艺方法，其特征在于，所述第二步开箱温度1050～1200℃，进行清砂后对铸件进行强制风冷到700～800℃后，再切割浇冒口。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述第一步中钢水中还加入烘干的覆盖剂，覆盖剂覆盖钢水表面，烘干温度为200～300℃，烘干时间为3～4小时。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述第一步中钢水由以下重量份的成分组成：C≤0.03％，Si≤1.0％，Mn≤1.0％，S≤0.04％，P≤0.04％，Cr24.0～27.0％，Ni6.0～8.0％，Mo4.0～5.0％，N0.1～0.3％，余量为铁。
5.根据权利要求1所述的吸沙泵壳体的生产工艺方法，其特征在于，所述第三步中抛丸工艺为ORB-10/12悬挂吊钩抛丸机抛丸，其中用硬度52～56HRC、直径0.3mm的钢丸，抛丸速度80～90m/s、抛丸量120kg/min、抛丸时间3～5min、覆盖率100%。
6.根据权利要求1所述的吸沙泵壳体的生产工艺方法，其特征在于，所述第三步中钼铁块度为30～100mm，小于30mm×30mm的数量≤5%，大于100mm×100mm的数量≤5%，由以下重量份的成分组成：Mo≥55.0％，Si≤1.0％，S≤0.1％，P≤0.08％，C≤0.2％，Ca≤0.5％，Sb≤0.05％，Sn≤0.06％，余量为铁。
7.根据权利要求1所述的吸沙泵壳体的生产工艺方法，其特征在于，所述第三步中高碳铬铁块度为≤2mm，大于2mm的数量≤10%，由以下重量份的成分组成：Cr≥55.0，Si≤5.0％，S≤0.06％，P≤0.06％，C8.0％。
8.根据权利要求1所述的吸沙泵壳体的生产工艺方法，其特征在于，所述第三步中电解镍为Ni9999或Ni9996。
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