RU2374495C1 - Деталь ступени центробежного насоса и способ ее изготовления - Google Patents
Деталь ступени центробежного насоса и способ ее изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2374495C1 RU2374495C1 RU2008133138/06A RU2008133138A RU2374495C1 RU 2374495 C1 RU2374495 C1 RU 2374495C1 RU 2008133138/06 A RU2008133138/06 A RU 2008133138/06A RU 2008133138 A RU2008133138 A RU 2008133138A RU 2374495 C1 RU2374495 C1 RU 2374495C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- casting
- melt
- castings
- centrifugal pump
- Prior art date
Links
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано при создании центробежных насосов, предназначенных для добычи нефти и других жидкостей с высоким содержанием абразивных частиц. Деталь ступени центробежного насоса выполнена путем ее отливки в предварительно изготовленную форму. Деталь изготавливают из лигированной хромистой стали, причем в расплав стали перед разливкой расплава в формы для заднего диска и лопаток рабочих колес центробежного насоса, а также направляющего аппарата добавлена в качестве модифицирующих элементов бескремнистая комплексная лигатура на основе редкоземельных элементов и никеля в количестве от 0,03 до 0,05% от массы расплава. В результате достигается повышение износостойкости и твердости отлитых из легированной стали деталей. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.
Description
Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано при создании центробежных насосов, предназначенных для добычи нефти и других жидкостей с высоким содержанием абразивных частиц..
Известны деталь ступени погружного центробежного насоса и способ ее изготовления, причем деталь выполняют из литой чугунной заготовки и подвергают упрочняющей обработке (см. патент RU №2116515, кл. F04D 1/06, 27.07.1998).
У данной детали с использованием описанного способа ее изготовления достигается повышение ее износостойкости. Однако упрочняющая обработка, заключающаяся в закалке заготовки из перлитного или перлитно-ферритного чугуна, модифицированного редкоземельными металлами, на мартенситную структуру с последующим низким отпуском, не обеспечивает комплексного повышения надежности и долговечности ступени насоса.
Наиболее близкими к изобретению являются деталь ступени центробежного насоса и способ ее изготовления, при этом деталь ступени погружного центробежного насоса выполнена из литой чугунной заготовки, материал заготовки содержит от 1,1 до 3,0% углерода и не менее 70% аустенита, а способ изготовления детали ступени погружного центробежного насоса заключается в том, что из чугуна, содержащего от 1,1 до 3% углерода, отливают заготовку детали с обеспечением содержания аустенита в охлажденной заготовке не менее 70%, по крайней мере, одну поверхность заготовки подвергают последовательно механической обработке и пластической деформации, причем пластическую деформацию осуществляют путем однократного перемещения по указанной поверхности инструмента, воздействующего на участки поверхности с ультразвуковой частотой, в направлении, приближенно, нормальном к соответствующему участку поверхности (см. патент RU №2213886, кл. F04D 7/04, 10.10.2003).
Однако изготовление детали центробежного насоса путем отливки из чугуна в ряде случаев не позволяет использовать эти детали в насосах, испытывающих знакопеременные и ударные нагрузки, что сужает область использования данных деталей.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании деталей ступени центробежного насоса, в частности рабочего колеса и направляющего аппарата, предназначенной для использования в агрессивной среде и в условиях как высокого абразивного износа, так и при значительных знакопеременных нагрузках.
Технический результат заключается в том, что достигается повышение износостойкости и твердости отлитых из легированной стали деталей центробежного насоса.
Указанная задача решается, а технический результат достигается в части устройства как объекта изобретения за счет того, что деталь ступени центробежного насоса выполнена путем ее отливки в предварительно изготовленную форму, при этом деталь изготавливают из лигированной хромистой стали, причем в расплав стали перед разливкой расплава в формы для заднего диска и лопаток рабочих колес центробежного насоса, а также направляющего аппарата добавлена в качестве модифицирующих элементов бескремнистая комплексная лигатура на основе редкоземельных элементов и никеля в количестве от 0,03 до 0,05% от массы расплава.
Указанная задача решается, а технический результат достигается в части способа как объекта изобретения за счет того, что способ изготовления детали ступени центробежного насоса заключается в том, что расплав металла заливают в предварительно изготовленную форму, при этом в форму заливают расплав легированной хромистой стали, причем перед разливкой расплава в формы в него добавляют в качестве модифицирующих элементов бескремнистую комплексную лигатуру на основе редкоземельных элементов и никеля в количестве от 0,03 до 0,05% от массы расплава, а после заливки расплава в формы производят охлаждение отливок, а затем для выравнивания дендритной структуры полученные отливки подвергают отжигу путем загрузки в печь при температуре 750°С, нагревают отливки до температуры 950°С, выдерживают при температуре 950°С±10°С в течение от 2 до 2,5 часов и охлаждают вместе с печью до температуры 550°С, после чего охлаждают отливки на воздухе до температуры окружающей среды, а затем проводят закалку полученных отливок путем загрузки в печь при температуре 800°С, нагреве отливки до температуры 1050°С±10°С, выдержке в печи при указанной температуре в течение от 2,2 до 2,3 часов, охлаждении на воздухе до температуры 100°С в течение от 2,5 до 3,0 часов и отпуске при температуре 580°С±10°С в течение 3-х часов с последующим охлаждением отливки на воздухе до температуры окружающей среды.
На чертеже в качестве примера детали центробежного насоса изображено рабочее колесо ступени центробежного насоса закрытого типа.
Деталь ступени центробежного насоса, в данном случае рабочее колесо центробежного насоса, состоит из лопаток 1, покрывного диска 2, заднего диска 3 и ступицы 4.
Деталь изготавливают следующим образом
Осуществляют плавку, например в плавильных электродуговых или индукционных электропечах, легированной хромистой стали. Отливку деталей получают путем заливки жидкой стали в литейные формы. После извлечения из форм отливки детали ее подвергают очистке и обрубке обычно применяемыми для этого способами, при этом расплавляют легированную хромистую сталь, например сталь 20X13Л, причем в расплав стали перед разливкой расплава в форму, например в форму рабочих колес центробежных насосов, добавляют в качестве модифицирующих элементов бескремнистую комплексную лигатуру на основе редкоземельных элементов и никеля (редкоземельные элементы ≥20%; Al≥20%; Ti≥5%; Са≥1%; Ni - остальное) в количестве от 0,03 до 0,05% от массы расплава. После этого заливают расплав в формы и производят охлаждение отливок деталей. Затем полученные отливки для выравнивания дендритной структуры подвергают отжигу путем загрузки в печь при температуре 750°С, нагревают отливки до температуры 950°С, выдерживают при температуре 950°С±10°С в течение от 2 до 2,5 часов и охлаждают вместе с печью до температуры 550°С, после чего охлаждают отливки на воздухе до температуры окружающей среды, а затем проводят закалку полученных отливок путем загрузки в печь при температуре 800°С, нагреве отливки до температуры 1050°С±10°С, выдержке в печи при указанной температуре в течение от 2,2 до 2,3 часов, охлаждении на воздухе до температуры 100°С в течение от 2,5 до 3,0 часов и отпуске при температуре 580°С±10°С в течение 3-х часов с последующим охлаждением отливки на воздухе до температуры окружающей среды.
Указанные технические средства и технологические приемы обеспечивают получение качественных отливок деталей с заявленными свойствами.
Для определения влияния модифицирования на свойства легированной хромистой стали, в данном случае стали 20X13Л, были залиты два блока образцов (блок образцов для проведения испытания механических свойств в соответствии ГОСТ 377-88) с одной плавки №1469, химический состав представлен в таблице 1.
Таблица 1 | |||||||
Химический состав | C | Cr | Fe | Mn | Si | S | P |
Плавка №1469 | 0,18 | 13,1 | Госн. | 0,57 | 0,31 | 0,013 | 0,025 |
Химический состав стали 20X13Л по ГОСТ 977-88 | 0,16…0,25 | 12…14,0 | Госн. | 0,3…0,8 | 0,2…0,8 | 0,025 | 0,03 |
первый блок образцов заливался расплавом стали, подвергнутым модифицированию бескремнистой комплексной лигатурой. Лигатура вводилась в ковш перед разливкой в количестве 0,03-0,05% (приблизительно 120 грамм) от массы расплава в ковше;
второй блок образцов заливался расплавом стали той же плавки без введения модификатора.
При сравнении микроструктуры на образце без модифицирования (микролегирования) выявляется более крупнозернистая структура с карбидами по границам зерна.
Твердость в литом состоянии составляет:
образец модифицированный dотп 2,75 (НВ 495), образец немодифицированный dотп 2,9 (НВ 444) повышение износостойкости и твердости отлитых из легированной стали деталей.
Для выравнивания дендритной структуры, получаемой отливками при первичной кристаллизации, и улучшения обрабатываемости при механической обработке отливки рабочих колес и исследуемые образцы подвергаются отжигу по режиму: загрузка в печь при температуре 750°С, нагрев до 950°С и выдержка при 950°С±10° в течение 2+0,5 часа, охлаждение вместе с печью до 550°С, дальнейшее охлаждение на воздухе. Для предотвращения образования холодных трещин, к которым склонна сталь 20X13Л, охлаждение отливок и образцов производится с температуры 950 до 550°С вместе с печью.
Механические свойства, полученные на образцах, прошедших отжиг, представлены в таблице 2.
Таблица 2 | ||||||
Механические свойства стали 20X13Л после отжига | Показатели механических свойств | |||||
σв (кг/мм2) | σ02 (кг/мм) | δ(%) | ψ(%) | ак (кгс-м/см2) | dопт (мм) НВ | |
63,9 | 56,7 | 13,4 | 25,2 | 5,0 | 34,3 (НВ 197) |
При замедленном охлаждении при отжиге происходит выделение карбидов по границам зерен, которое приводит к снижению коррозионной стойкости отливок.
Для обеспечения требований по износостойкости и коррозионностойкости отливки рабочих колес подвергаются термической обработке по следующему режиму: загрузка в печь на закалку при температуре 800°С, нагрев до 1050°С±10° и выдержка при 1050°С±10° в течение 2 час 15 мин. Охлаждение на воздухе до температуры 100°С (2,5-3 часа), отпуск при температуре 580°С±10° в течение 3-х часов с охлаждением на воздухе.
Из сравнения образцов видно, что микроструктура модифицированного (микролегированного) образца более мелкозернистая с менее выраженным остаточным аустенитом и значительно меньшим выделением карбидов по границам зерен.
Механические свойства, полученные на образцах, прошедших модифицирование в процессе плавки стали и полный цикл вышеуказанной термообработки, представлены в таблице 3, в которой также представлены механические свойства стали 20X1ЗЛ после термообработки по ГОСТ 977-88.
Таблица 3 | ||||||
Механические свойства | Показатели механических свойств | |||||
Сталь 20X1ЗЛ после упрочняющей термической обработки (подвергнутой модифицированию) | σв (кгc/мм2) | σ02 (кгc/мм2) | δ(%) | ψ(%) | ак (кгс-м/см2) | dопт (мм) НВ |
106,2 | 92,4 | 9,0 | 18,3 | 3,0 | 3,6 (НВ 285) | |
Сталь 20X1ЗЛ после закалки с охлаждением в масле или на воздухе и отпуска в соответствии с ГОСТ 977-88 | 589 мПа (60 кгс/мм2) | 441 мПа (45 кгс/мм2) | 16 | 40 | 392 кДж/м2 (3,9 кгс/см2) |
Анализ полученных результатов показывает следующее:
1) получены более высокие прочностные характеристик стали 20X13Л (по сравнению с ГОСТ 977-88) в результате проведения операции модифицирования расплава и упрочняющей термической обработки;
2) получена благоприятная мелкозернистая микроструктура с меньшим выделением карбидов по границам зерен.
Настоящее изобретение может быть использовано в машиностроении при изготовлении деталей центробежных насосов методом отливки из легированной хромистой стали, в частности деталей центробежных насосов, работающих при повышенных нагрузках и подвергающихся абразивному износу и знакопеременным нагрузкам, например рабочих колес центробежных насосов.
Claims (2)
1. Деталь ступени центробежного насоса, выполненная путем ее отливки в предварительно изготовленную форму, отличающаяся тем, что деталь изготавливают из легированной хромистой стали, причем в расплав стали перед разливкой расплава в формы для заднего диска и лопаток рабочих колес центробежного насоса, а также направляющего аппарата добавлена в качестве модифицирующих элементов бескремнистая комплексная лигатура на основе редкоземельных элементов и никеля в количестве от 0,03 до 0,05% от массы расплава.
2. Способ изготовления детали ступени центробежного насоса, заключающийся в том, что расплав металла заливают в предварительно изготовленную форму, отличающийся тем, что в форму заливают расплав легированной хромистой стали, причем перед разливкой расплава в формы в него добавляют в качестве модифицирующих элементов бескремнистую комплексную лигатуру на основе редкоземельных элементов и никеля в количестве от 0,03 до 0,05% от массы расплава, а после заливки расплава в формы производят охлаждение отливок, а затем для выравнивания дендритной структуры полученные отливки подвергают отжигу путем загрузки в печь при температуре 750°С, нагревают отливки до температуры 950°С, выдерживают при температуре 950°С±10°С в течение от 2 до 2,5 ч и охлаждают вместе с печью до температуры 550°С, после чего охлаждают отливки на воздухе до температуры окружающей среды, а затем проводят закалку полученных отливок путем загрузки в печь при температуре 800°С, нагреве отливки до температуры 1050°С±10°С, выдержке в печи при указанной температуре в течение от 2,2 до 2,3 ч, охлаждении на воздухе до температуры 100°С в течение от 2,5 до 3,0 ч и отпуске при температуре 580°С±10°С в течение 3 ч с последующим охлаждением отливки на воздухе до температуры окружающей среды.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008133138/06A RU2374495C1 (ru) | 2008-08-13 | 2008-08-13 | Деталь ступени центробежного насоса и способ ее изготовления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008133138/06A RU2374495C1 (ru) | 2008-08-13 | 2008-08-13 | Деталь ступени центробежного насоса и способ ее изготовления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2374495C1 true RU2374495C1 (ru) | 2009-11-27 |
Family
ID=41476759
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008133138/06A RU2374495C1 (ru) | 2008-08-13 | 2008-08-13 | Деталь ступени центробежного насоса и способ ее изготовления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2374495C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2731465C1 (ru) * | 2019-11-07 | 2020-09-03 | Акционерное общество "Гидрогаз" (АО "Гидрогаз") | Рабочее колесо центробежного насоса (варианты) |
-
2008
- 2008-08-13 RU RU2008133138/06A patent/RU2374495C1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2731465C1 (ru) * | 2019-11-07 | 2020-09-03 | Акционерное общество "Гидрогаз" (АО "Гидрогаз") | Рабочее колесо центробежного насоса (варианты) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2641988B1 (en) | Wheel | |
US20180100211A1 (en) | Microalloy carbon steel for passenger car hub bearings and method for manufacturing the same | |
EP2479293B1 (en) | Forging heat resistant steel, manufacturing method thereof, forged parts and manufacturing method thereof | |
EP2843071B1 (en) | Steel for railway wheel | |
JP5362764B2 (ja) | 地熱発電タービンロータ用低合金金材 | |
KR20170115457A (ko) | 침전 경화된 마르텐사이트 스테인레스 스틸 및 그것으로 제작된 왕복 펌프 | |
CN102864383B (zh) | 一种低合金钢 | |
KR102021378B1 (ko) | 1350 MPa급 고강도-고인성 니켈크롬몰리브덴 주강재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 주강재 | |
JP2000144334A (ja) | 耐溶損性に優れたAlダイカスト金型用鋼 | |
RU2374495C1 (ru) | Деталь ступени центробежного насоса и способ ее изготовления | |
JP2013010983A (ja) | プラスチック成形金型用鋼 | |
CN104651706A (zh) | 耐蚀铸铁及制造方法 | |
RU2373022C1 (ru) | Способ изготовления отливки из стали | |
KR101981226B1 (ko) | 고강도 니켈크롬몰리브덴 주강재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 주강재 | |
CN108350557B (zh) | 铸造工具钢的活塞环及其制造工艺 | |
KR101243129B1 (ko) | 고경도 및 고인성 석출경화형 금형강 및 그 제조방법 | |
KR20190114489A (ko) | 오스템퍼드 구상흑연주철 후크 및 이의 제조방법 | |
JP6347164B2 (ja) | 低炭素アルミキルド鋼の製造方法 | |
JP3238908B2 (ja) | 高延性でクリーンで且つマイクロバンド形成の無いダイカスト型鋼及びその製造方法 | |
Wahyudi et al. | The influence of heat rate and austenitization temperature on microstructure and hardness of Hadfield steel | |
JP5151662B2 (ja) | 軟窒化用鋼材の製造方法 | |
KR100804681B1 (ko) | 원심주조법을 이용한 연주 가이드롤 및 그 제조방법 | |
KR101243208B1 (ko) | 플라스틱 성형용 고인성 금형강 및 그 제조방법 | |
RU2533072C1 (ru) | Жаропрочный хромоникелевый сплав с аустенитной структурой | |
KR101243212B1 (ko) | 시효처리 생략형 고경도 및 고인성 금형강의 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20100414 |
|
QC41 | Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20100414 Effective date: 20130222 |
|
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20100414 Effective date: 20130222 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20190419 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20190911 |