CN112680649A - 一种阀门铸造用的球墨铸铁及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种阀门铸造用的球墨铸铁，由以下重量组分组成：生铁100份、碳3‑5份、锰0.5‑1.5、硅铁3‑5份、铜0.6‑1.8份、钼0.2‑0.4、铬0.08‑0.12份、球化剂1.2‑1.5份以及孕育剂1.1‑1.3；一种阀门的铸造方法，应用上述球墨铸铁，包括以下步骤：(1)废件熔炼；(2)原料熔炼；(3)球化、孕育处理；(4)浇铸成形；(5)热处理；(6)机械加工。

Description

一种阀门铸造用的球墨铸铁及其制备方法
技术领域
本发明涉及阀门铸造技术领域，尤其涉及一种阀门铸造用的球墨铸铁及其制备方法。
背景技术
阀门是用来开闭管路、控制流向、调节和控制输送介质的参数(温度、压力和流量)的管路附件；根据其功能，可分为关断阀、止回阀、调节阀等；阀门是流体输送***中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。
阀门作为管道输送中的重要部件，其性能要求较高，特别是在高压运输中，球墨铸铁铸造的阀门的耐压性能要高，避免出现阀门裂开泄漏的情况发生。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种阀门铸造用的球墨铸铁。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种阀门铸造用的球墨铸铁，由以下重量组分组成：生铁100份、碳3-5份、锰0.5-1.5、硅铁3-5份、铜0.6-1.8份、钼0.2-0.4、铬0.08-0.12份、球化剂1.2-1.5份以及孕育剂1.1-1.3。
作为上述技术方案的改进，一种阀门铸造用的球墨铸铁，由以下重量组分组成：生铁100份、碳4份、锰0.5、硅铁3份、铜0.6份、钼0.4、铬0.12份、球化剂1.4份以及孕育剂1.2份
作为上述技术方案的改进，所述生铁中包括废件20-50份，所述废件为阀门铸造中产生的浇道、浇冒口、因铸造瑕疵报废的铸件中的任意一种或多种。
作为上述技术方案的改进，所述生铁设置为Q10生铁，所述Q10生铁为磷含量＜0.05％，硫含量＜0.03％，碳含量3.4％-4％，硅含量0.5％-0.7％，钛≤0.05％的球墨生铁。
作为上述技术方案的改进，所述球化剂为稀土镁合金，采用牌号3-8或5-8的稀土镁合金。
一种阀门的铸造方法，应用上述球墨铸铁，包括以下步骤：
(1)废件熔炼：先将废件加入至电炉中，加热至1450±20℃；
(2)原料熔炼：再加入称量好的生铁、铜、锰、硅铁、钼、铬、碳依次加入电炉中，加热至温度不低于1500±20℃，进行静置扒渣处理；
(3)球化、孕育处理：将球化剂加入铁水包的底部，上部覆盖孕育剂，并加压铁覆盖、压实，把铁水继续升温至1550±20℃；
(4)浇铸成形：将铁水运至浇铸现场进行浇铸，得到阀门铸件。
(5)热处理：将所述铸件升温至900±20℃，保温3-5h，以6±2℃/min的速度降温至680±20℃，保温2-4h，空冷至室温；将空冷后的铸件升温至900±20℃，以12±20℃/min的速度降温至400-450℃，空冷至室温后进行消除应力退火，得到阀门铸件；
(6)机械加工：对(5)中制得的阀门进行打磨和机械加工，最终得到阀门成品。
本发明的有益效果：配方和工艺简单，原料易得，容易实现产业化；通过改良球墨铸铁的配方，直接由铸态形式得到的铸件性能大大提高，属于高性能球墨铸铁；铸件中加入铬，提高C和N元素的原子活性，使各原子形成的气团能与位错形成强烈的相互作用，钉扎位错，产生屈服平台，增加钢的淬透性，显著提高强度、硬度和耐磨性，改善耐蚀性；铸件中加入适当的铜，细化珠光体、减少薄断面白口、改善大断面组织敏感性；在力学性能上提高了产品强度、硬度、韧性；在使用性能上提高了产品的耐磨性、耐热性剂腐蚀性，同时，提高了产品的致密度。
附图说明
图1为本发明实施例所述一种阀门的铸造方法的流程示意图；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
实施例1
本实施例所述一种阀门铸造用的球墨铸铁，由以下重量组分组成：生铁100份、碳3份、锰0.8、硅铁5份、铜1.2份、钼0.3、铬0.08份、球化剂1.2份以及孕育剂1.3份。
所述生铁中包括废件20-50份，所述废件为阀门铸造中产生的浇道、浇冒口、因铸造瑕疵报废的铸件中的任意一种或多种。
所述生铁设置为Q10生铁，所述Q10生铁为磷含量＜0.05％，硫含量＜0.03％，碳含量3.4％-4％，硅含量0.5％-0.7％，钛≤0.05％的球墨生铁。
所述球化剂为稀土镁合金，采用牌号3-8或5-8的稀土镁合金，牌号3-8的稀土镁合金组分包括Fe2.8％、Si41.8％、Mg8.12％、Ca2.8％，牌号5-8的稀土镁合金组分包括Fe4.6％、Si42.8％、Mg8.12％、Ca2.7％；所述孕育剂是指硅粒，硅含量75％以上。
一种阀门的铸造方法，应用上述球墨铸铁，如图1所示，包括以下步骤：
(1)废件熔炼：先将废件加入至电炉中，加热至1450±20℃；
(2)原料熔炼：再加入称量好的生铁、铜、锰、硅铁、钼、铬、碳依次加入电炉中，加热至温度不低于1500±20℃，进行静置扒渣处理；
(3)球化、孕育处理：将球化剂加入铁水包的底部，上部覆盖孕育剂，并加压铁覆盖、压实，把铁水继续升温至1550±20℃；
(4)浇铸成形：将铁水运至浇铸现场进行浇铸，得到阀门铸件。
(5)热处理：将所述铸件升温至900±20℃，保温3-5h，以6±2℃/min的速度降温至680±20℃，保温2-4h，空冷至室温；将空冷后的铸件升温至900±20℃，以12±20℃/min的速度降温至400-450℃，空冷至室温后进行消除应力退火，得到阀门铸件；
(6)机械加工：对(5)中制得的阀门进行打磨和机械加工，最终得到阀门成品。
实施例2
本实施例所述一种阀门铸造用的球墨铸铁，由以下重量组分组成：生铁100份、碳3份、锰1.2、硅铁4份、铜1.8份、钼0.2、铬0.1份、球化剂1.3份以及孕育剂1.2份。
所述生铁中包括废件20-50份，所述废件为阀门铸造中产生的浇道、浇冒口、因铸造瑕疵报废的铸件中的任意一种或多种。
所述生铁设置为Q10生铁，所述Q10生铁为磷含量＜0.05％，硫含量＜0.03％，碳含量3.4％-4％，硅含量0.5％-0.7％，钛≤0.05％的球墨生铁。
所述球化剂为稀土镁合金，采用牌号3-8或5-8的稀土镁合金，牌号3-8的稀土镁合金组分包括Fe2.8％、Si41.8％、Mg8.12％、Ca2.8％，牌号5-8的稀土镁合金组分包括Fe4.6％、Si42.8％、Mg8.12％、Ca2.7％；所述孕育剂是指硅粒，硅含量75％以上。
一种阀门的铸造方法，应用上述球墨铸铁，如图1所示，包括以下步骤：
(1)废件熔炼：先将废件加入至电炉中，加热至1450±20℃；
(2)原料熔炼：再加入称量好的生铁、铜、锰、硅铁、钼、铬、碳依次加入电炉中，加热至温度不低于1500±20℃，进行静置扒渣处理；
(3)球化、孕育处理：将球化剂加入铁水包的底部，上部覆盖孕育剂，并加压铁覆盖、压实，把铁水继续升温至1550±20℃；
(4)浇铸成形：将铁水运至浇铸现场进行浇铸，得到阀门铸件。
(5)热处理：将所述铸件升温至900±20℃，保温3-5h，以6±2℃/min的速度降温至680±20℃，保温2-4h，空冷至室温；将空冷后的铸件升温至900±20℃，以12±20℃/min的速度降温至400-450℃，空冷至室温后进行消除应力退火，得到阀门铸件；
(6)机械加工：对(5)中制得的阀门进行打磨和机械加工，最终得到阀门成品。
实施例3
本实施例所述一种阀门铸造用的球墨铸铁，由以下重量组分组成：生铁100份、碳4份、锰0.5、硅铁3份、铜0.6份、钼0.4、铬0.12份、球化剂1.4份以及孕育剂1.2份。
所述生铁中包括废件20-50份，所述废件为阀门铸造中产生的浇道、浇冒口、因铸造瑕疵报废的铸件中的任意一种或多种。
所述生铁设置为Q10生铁，所述Q10生铁为磷含量＜0.05％，硫含量＜0.03％，碳含量3.4％-4％，硅含量0.5％-0.7％，钛≤0.05％的球墨生铁。
所述球化剂为稀土镁合金，采用牌号3-8或5-8的稀土镁合金，牌号3-8的稀土镁合金组分包括Fe2.8％、Si41.8％、Mg8.12％、Ca2.8％，牌号5-8的稀土镁合金组分包括Fe4.6％、Si42.8％、Mg8.12％、Ca2.7％；所述孕育剂是指硅粒，硅含量75％以上。
一种阀门的铸造方法，应用上述球墨铸铁，如图1所示，包括以下步骤：
(1)废件熔炼：先将废件加入至电炉中，加热至1450±20℃；
(2)原料熔炼：再加入称量好的生铁、铜、锰、硅铁、钼、铬、碳依次加入电炉中，加热至温度不低于1500±20℃，进行静置扒渣处理；
(3)球化、孕育处理：将球化剂加入铁水包的底部，上部覆盖孕育剂，并加压铁覆盖、压实，把铁水继续升温至1550±20℃；
(4)浇铸成形：将铁水运至浇铸现场进行浇铸，得到阀门铸件。
(5)热处理：将所述铸件升温至900±20℃，保温3-5h，以6±2℃/min的速度降温至680±20℃，保温2-4h，空冷至室温；将空冷后的铸件升温至900±20℃，以12±20℃/min的速度降温至400-450℃，空冷至室温后进行消除应力退火，得到阀门铸件；
(6)机械加工：对(5)中制得的阀门进行打磨和机械加工，最终得到阀门成品。
实施例4
本实施例所述一种阀门铸造用的球墨铸铁，由以下重量组分组成：生铁100份、碳5份、锰1.5、硅铁3份、铜1.5份、钼0.3、铬0.09份、球化剂.5份以及孕育剂1.1份。
所述生铁中包括废件20-50份，所述废件为阀门铸造中产生的浇道、浇冒口、因铸造瑕疵报废的铸件中的任意一种或多种。
所述生铁设置为Q10生铁，所述Q10生铁为磷含量＜0.05％，硫含量＜0.03％，碳含量3.4％-4％，硅含量0.5％-0.7％，钛≤0.05％的球墨生铁。
所述球化剂为稀土镁合金，采用牌号3-8或5-8的稀土镁合金，牌号3-8的稀土镁合金组分包括Fe2.8％、Si41.8％、Mg8.12％、Ca2.8％，牌号5-8的稀土镁合金组分包括Fe4.6％、Si42.8％、Mg8.12％、Ca2.7％；所述孕育剂是指硅粒，硅含量75％以上。
一种阀门的铸造方法，应用上述球墨铸铁，如图1所示，包括以下步骤：
(1)废件熔炼：先将废件加入至电炉中，加热至1450±20℃；
(2)原料熔炼：再加入称量好的生铁、铜、锰、硅铁、钼、铬、碳依次加入电炉中，加热至温度不低于1500±20℃，进行静置扒渣处理；
(3)球化、孕育处理：将球化剂加入铁水包的底部，上部覆盖孕育剂，并加压铁覆盖、压实，把铁水继续升温至1550±20℃；
(4)浇铸成形：将铁水运至浇铸现场进行浇铸，得到阀门铸件。
(5)热处理：将所述铸件升温至900±20℃，保温3-5h，以6±2℃/min的速度降温至680±20℃，保温2-4h，空冷至室温；将空冷后的铸件升温至900±20℃，以12±20℃/min的速度降温至400-450℃，空冷至室温后进行消除应力退火，得到阀门铸件；
(6)机械加工：对(5)中制得的阀门进行打磨和机械加工，最终得到阀门成品。
性能测试：对由实施例1-4所制得的高强度耐低温球墨铸铁进行性能测试，经检测，本发明球墨铸铁阀门的抗拉强度为702-748MPa，屈服强度为465-498MPa，其中实施例3中制得的球墨铸铁阀门的抗拉强度为748MPa，屈服强度为498MPa，为本发明的最优方案。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种阀门铸造用的球墨铸铁，其特征在于：由以下重量组分组成：生铁100份、碳3-5份、锰0.5-1.5、硅铁3-5份、铜0.6-1.8份、钼0.2-0.4、铬0.08-0.12份、球化剂1.2-1.5份以及孕育剂1.1-1.3份。
2.根据权利要求1所述的一种阀门铸造用的球墨铸铁，其特征在于：由以下重量组分组成：生铁100份、碳4份、锰0.5、硅铁3份、铜0.6份、钼0.4、铬0.12份、球化剂1.4份以及孕育剂1.2份。
3.根据权利要求1所述的一种阀门铸造用的球墨铸铁，其特征在于：所述生铁中包括废件20-50份，所述废件为阀门铸造中产生的浇道、浇冒口、因铸造瑕疵报废的铸件中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种阀门铸造用的球墨铸铁，其特征在于：所述生铁设置为Q10生铁，所述Q10生铁为磷含量＜0.05％，硫含量＜0.03％，碳含量3.4％-4％，硅含量0.5％-0.7％，钛≤0.05％的球墨生铁。
5.根据权利要求1所述的一种阀门铸造用的球墨铸铁，其特征在于：所述球化剂为稀土镁合金，采用牌号3-8或5-8的稀土镁合金。
6.一种阀门的铸造方法，其特征在于：应用上述球墨铸铁，包括以下步骤：
(1)废件熔炼：先将废件加入至电炉中，加热至1450±20℃；
(2)原料熔炼：再加入称量好的生铁、铜、锰、硅铁、钼、铬、碳依次加入电炉中，加热至温度不低于1500±20℃，进行静置扒渣处理；
(3)球化、孕育处理：将球化剂加入铁水包的底部，上部覆盖孕育剂，并加压铁覆盖、压实，把铁水继续升温至1550±20℃；
(4)浇铸成形：将铁水运至浇铸现场进行浇铸，得到阀门铸件。
(5)热处理：将所述铸件升温至900±20℃，保温3-5h，以6±2℃/min的速度降温至680±20℃，保温2-4h，空冷至室温；将空冷后的铸件升温至900±20℃，以12±20℃/min的速度降温至400-450℃，空冷至室温后进行消除应力退火，得到阀门铸件；
(6)机械加工：对(5)中制得的阀门进行打磨和机械加工，最终得到阀门成品。
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