含碳化物低溫高韌性球墨鑄鐵蝶閥鑄造工藝的製作方法
2023-06-28 05:41:46 1
本發明涉及鑄造工藝技術領域，具體地說是一種含碳化物低溫高韌性球墨鑄鐵蝶閥鑄造工藝。
背景技術：
蝶閥閥體的材質為QT400-18L(GB1348-2009)；國外標準：
EN-GJS-400-18LT(DINEN1563-2012)；材質要求：1、抗拉強度≥400MPa；2、延伸率≥18％；3、-20℃3個試樣平均衝擊功≥14J且單根實驗值不低於12J(最後一型本體取樣)；4、閥體內部要求無縮松等鑄造缺陷，「X」光檢驗不超過3級。尤其是使用於流體(水、氣、油)管道輸送系統領域及化工醫藥等領域，控制流速及截流的蝶閥。因為工作環境更多應用於零下20℃以下的低溫場合。因此對閥體的要求極其苛刻。
但是目前許多的生產廠生產該類鑄件時，工藝不穩定，容易出現材質不合格如抗拉強度及低溫衝擊功不合格及內部容易出現縮松等缺陷，達不到標準的要求，造成批量廢品。達不到客戶的要求，造成索賠等損失。
技術實現要素：
本發明的目的在於為了解決上述問題，提供了一種含碳化物低溫高韌性球墨鑄鐵蝶閥鑄造工藝，提高蝶閥體產品的性能穩定性、合格率和低廢品率。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：含碳化物低溫高韌性球墨鑄鐵蝶閥鑄造工藝，其特徵是，包括以下步驟：
一)熔煉工序
1、備料
按照元素的質量百分比C3.5-3.9％、Si2.8-3.8％、Mn≤0.4％、P≤0.07％、Cr0.6-1.5％、回爐料41-49％、增碳劑1.0-2.0％、碳化矽0.1-0.3％、其餘為Fe配製原料；
2、熔煉
將配好的原料放入電爐中，升溫融化，熔融後1-2分鐘將步驟一)中碳化矽和回爐料依次投入電爐中，帶原料全部融化後形成原鐵液；出爐溫度控制在1560-1600℃；
二)球化及孕育工序
1、壩式球化包經鐵水預熱；
2、向所述球化包底部投入球化劑，並覆蓋2-3mm厚的矽鋇鈣孕育劑，而後覆蓋球墨鑄鐵機加工的鐵屑，然後夯實，最後加蓋球墨鑄鐵蓋板；所述球化劑用量是原鐵液總量的1.5-2.5％，所述2-3mm厚的矽鋇鈣孕育劑佔原鐵液總量的0.5-1.5％；
3、靜置1-2分鐘，同時覆蓋聚渣劑進行拔渣；
4、倒包孕育
澆包經鐵水預熱；向澆包底部投放澆包盛裝鐵水重量0.5-1％的矽鋇鈣孕育劑，矽鋇鈣孕育劑粒度1-3mm；向澆包內倒入球化後的鐵水，倒入一半鐵水時向鐵水包內再次加入佔鐵水重量0.2％的矽鋇鈣孕育劑，矽鋇鈣孕育劑粒度1-3mm；靜置0.5-1分鐘同時拔渣；
三)澆注、拔箱工序
1、使用步驟二)4的鐵水，在溫度為1400-1480℃時進行澆注，控制型腔的硬度大於85；
2、隨流瞬時孕育：在澆注流中，隨流加入澆築鐵水重量0.1％的硫、氧孕育劑，硫、氧孕育劑粒度0.2-0.8mm；
3、控制澆注時間：需在球化結束不超過10分鐘澆注完畢；
4、待澆注完成4小時後，鑄件溫度不超過550℃後開箱拔件；
5、去除澆冒口形成坯件；
四)熱處理
將坯件放入熱處理爐中，加熱至800-880℃，保溫2-3小時，然後迅速淬入溫度為200-280℃的質量百分比濃度為50％NaNO3+質量百分比濃度為50％KNO3硝鹽溶液中，保持時間2-3小時，然後取出在空氣中冷卻至室溫。
進一步的，所述步驟一)中的電爐是中頻感應電爐。
進一步的，所述步驟二)中澆包是茶壺式澆包。
進一步的，最終製得的球墨蝶閥其金相組織由奧鐵體、碳化物、石墨球和微量的馬氏體組成。
本發明的有益效果是：
本工藝通過原料的嚴格配比，投料熔融時加入碳化矽，改變傳統的熔融過程，利用壩式球化包結合夯實的孕育劑保護球化劑，以控制球化的時間和方式，並且是分批次球化再混合，達到理想的球化效果，最終產品的爐後化學成分理想，金相檢測指標優異，力學性能表現突出，完全滿足閥門低溫環境的運行要求。通過採用等溫淬火，使使其組織分布均勻，提高衝擊韌性，耐磨性，衝擊疲勞壽命高。
具體實施方式
以2000kg的電爐為例。
實施例一
一)熔煉工序
1、備料
按照元素的質量百分比C3.5％、Si2.8％、Mn≤0.2％、P≤0.05％、Cr0.6％、回爐料41％、增碳劑1.0％、碳化矽0.1％、其餘為Fe配製原料；
2、熔煉
將配好的原料放入電爐中，升溫融化，熔融後1-2分鐘將步驟一)中碳化矽和回爐料依次投入電爐中，帶原料全部融化後形成原鐵液；出爐溫度控制在1560℃；二)球化及孕育工序
1、壩式球化包經鐵水預熱；
2、向所述球化包底部投入球化劑，並覆蓋2mm厚的矽鋇鈣孕育劑，而後覆蓋球墨鑄鐵機加工的鐵屑，然後夯實，最後加蓋球墨鑄鐵蓋板；所述球化劑用量是原鐵液總量的1.5％，所述2mm厚的矽鋇鈣孕育劑佔原鐵液總量的0.5％；
3、靜置1分鐘，同時覆蓋聚渣劑進行拔渣；
4、倒包孕育
澆包經鐵水預熱；向澆包底部投放澆包盛裝鐵水重量0.5％的矽鋇鈣孕育劑，矽鋇鈣孕育劑粒度1mm；向澆包內倒入球化後的鐵水，倒入一半鐵水時向鐵水包內再次加入佔鐵水重量0.2％的矽鋇鈣孕育劑，矽鋇鈣孕育劑粒度1mm；靜置0.5分鐘同時拔渣；
三)澆注、拔箱工序
1、使用步驟二)4的鐵水，在溫度為1400℃時進行澆注，控制型腔的硬度大於85；
2、隨流瞬時孕育：在澆注流中，隨流加入澆築鐵水重量0.1％的硫、氧孕育劑，硫、氧孕育劑粒度0.2mm；
3、控制澆注時間：需在球化結束不超過10分鐘澆注完畢；
4、待澆注完成4小時後，鑄件溫度不超過550℃後開箱拔件；
5、去除澆冒口形成坯件；
四)熱處理
將坯件放入熱處理爐中，加熱至800℃，保溫2小時，然後迅速淬入溫度為200℃的質量百分比濃度為50％NaNO3+質量百分比濃度為50％KNO3硝鹽溶液中，保持時間2小時，然後取出在空氣中冷卻至室溫。
實施例二
一)熔煉工序
1、備料
按照元素的質量百分比C3.9％、Si3.8％、Mn≤0.4％、P≤0.07％、Cr1.5％、回爐料49％、增碳劑2.0％、碳化矽0.3％、其餘為Fe配製原料；
2、熔煉
將配好的原料放入電爐中，升溫融化，熔融後2分鐘將步驟一)中碳化矽和回爐料依次投入電爐中，帶原料全部融化後形成原鐵液；出爐溫度控制在1600℃；
二)球化及孕育工序
1、壩式球化包經鐵水預熱；
2、向所述球化包底部投入球化劑，並覆蓋3mm厚的矽鋇鈣孕育劑，而後覆蓋球墨鑄鐵機加工的鐵屑，然後夯實，最後加蓋球墨鑄鐵蓋板；所述球化劑用量是原鐵液總量的2.5％，所述3mm厚的矽鋇鈣孕育劑佔原鐵液總量的1.5％；
3、靜置2分鐘，同時覆蓋聚渣劑進行拔渣；
4、倒包孕育
澆包經鐵水預熱；向澆包底部投放澆包盛裝鐵水重量1％的矽鋇鈣孕育劑，矽鋇鈣孕育劑粒度3mm；向澆包內倒入球化後的鐵水，倒入一半鐵水時向鐵水包內再次加入佔鐵水重量0.2％的矽鋇鈣孕育劑，矽鋇鈣孕育劑粒度3mm；靜置1分鐘同時拔渣；
三)澆注、拔箱工序
1、使用步驟二)4的鐵水，在溫度為1480℃時進行澆注，控制型腔的硬度大於85；2、隨流瞬時孕育：在澆注流中，隨流加入澆築鐵水重量0.1％的硫、氧孕育劑，硫、氧孕育劑粒度0.8mm；
3、控制澆注時間：需在球化結束不超過10分鐘澆注完畢；
4、待澆注完成4小時後，鑄件溫度不超過550℃後開箱拔件；
5、去除澆冒口形成坯件；
四)熱處理
將坯件放入熱處理爐中，加熱至880℃，保溫2-3小時，然後迅速淬入溫度為280℃的質量百分比濃度為50％NaNO3+質量百分比濃度為50％KNO3硝鹽溶液中，保持時間3小時，然後取出在空氣中冷卻至室溫。