專利名稱：耐高溫石油輸送控制裝置材料的制造工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種耐高溫石油輸送控制裝置材料的制造工藝。
背景技術：
由于應用場所的重大差異，石油輸送控制裝置材料(比如控制閥的閥體材料)需要在高溫(250°C 350°C)環境下滿足長時間安全工作的要求。而按照現有的鑄造工藝制備的鑄件材料無法同時滿足高溫環境下的抗拉強度、沖擊功、屈服強度、硬度等主要指標的要求。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種耐高溫石油輸送控制裝置材料的制造工藝，通過對關鍵工藝步驟的技術參數進行控制，使所制造的材料達到耐高石油輸送控制裝置體的性能要求。本發明的技術方案如下
一種耐高溫石油輸送控制裝置材料的制造工藝，其工藝步驟包括混砂、造型、制芯、組芯、下芯、合型、爐料熔煉、鐵液球化孕育處理、澆注、冷卻、開箱扒渣、初次清理、毛坯熱處理、二次清理及產品質量檢驗，其特征在于
爐料熔煉中，爐料的質量百分比為鈦含量彡O. 008%的低鈦生鐵45% 55%、回爐鐵 25% 35%、廢鋼10% 30% ;采用中頻感應電爐進行鐵液熔煉，出爐溫度1520°C 1550°C;
鐵液球化孕育處理工藝中，球化劑的加入量按質量百分比為I. O I. 2%，球化劑粒徑為3 5mm，孕育劑加入量按質量百分比為O. 02% ;孕育劑為硅鋇鈣高效復合孕育劑，它的化學成分質量百分比分別為Si 61% 69%，Ba 4% 6%，Ca 1% 3%以及Fe余量；球化劑化學成分質量百分比分別為Mg 6. 8% 7. 5%, Re 2% 3%，Si 40% 45%以及Fe余量； 澆注工藝中，澆注溫度1380 1420°C ;澆注時間20 25s ;保溫時間8 IOh ；
毛坯熱處理中，裝爐后滿功率升溫至890 910°C，并保溫175 185分鐘，然后隨爐降溫，通過人工控制方式使爐內溫度在175 185分鐘平滑降至710 730°C，隨后出爐空冷至常溫后運走。所制備的耐高溫石油輸送控制裝置材料的成分C>3. 7%，Si<2. 55%，P〈0. 07%, S〈0. 012% ，Mn〈0. 4%, Ni〈l. 2%，其余為Fe和不可避免的雜質。鐵液球化孕育處理工藝中，先將球化劑放入坑、穴內緊實，其上覆蓋部分孕育劑， 蓋上蓋包密封；通過控制孔的直徑來控制鐵水的下落速度，電爐的出鐵速度始終大于蓋包內鐵水的下落速度，蓋包內鐵水的下落時間大于球化劑的反應時間，經稱量鐵水后把球化包放入前爐底坑，開始出鐵，當鐵水出至2/3包時，在出鐵槽的上方均勻地加入孕育劑，直到出鐵水結束，經攪拌、扒渣、爐前檢測、覆蓋、澆注。4、如權利要求I所述的耐高溫石油輸送控制裝置材料的制造工藝，其特征在于 鐵芯砂芯在操作時放置于激冷部位，再填入樹脂自硬砂。
本發明的積極效果在于按照本發明制造工藝所制備的石油輸送控制裝置材料在250°C 350°C的條件下，抗拉強度彡416MPa，沖擊功彡13J，屈服強度彡276Mpa，延伸率彡18%，硬度145 190HB。能夠滿足高溫(250°C 350°C )環境下安全連續工作20000小時的要求。
具體實施例方式以下結合實施例進一步說明本發明。本發明的步驟依次為混砂、造型、制芯、組芯、下芯、合型、爐料熔煉、鐵液球化孕育處理、澆注、冷卻、開箱、初次清理、毛坯熱處理、二次清理及產品質量檢驗。在制芯和組芯過程中采用發熱冒口與冷鐵配合工藝，實現鐵液的均衡凝固，確保鑄件內部組織均勻，無縮松缺陷。在造型過程中米用樹脂砂造型法。砂箱尺寸1200*900 ;涂料種類醇基涂料。該工藝的特點造就了該產品可立姿澆注的工作狀態，可有效保證該產品薄壁處處于良好的成型狀態，鑄件冷縮均勻，從而避免澆注冷隔、外觀不清晰的質量缺陷，便于清理在操作過程中脫落和因下芯的摩擦而在型腔內的浮砂和不良物質，能做到合箱后心中有底，提高功效3-5倍，成品率高，降低了工藝成本。本發明還采用目前技術先進的計算機輔助設計分析CAE-Procast模擬仿真分析軟件。此軟件有強大的網格劃分器，與CAD有良好的接口。經過項目組設定生產工藝條件參數，在計算機Procast軟件上進行鑄造生產過程的分析和判斷，模擬鐵液充型、凝固和對組織預測，對鑄件可能出現的縮孔、縮孔缺陷及大小、部位和發生的時間進行有效預測，調整工藝參數不斷改進工藝，有效控制凝固過程。通過模擬分析，在屏幕上顯示出冒口的數量及位置對產生縮孔的影響，項目組決定改掉預定方案的冒口及冒口設置方法，設計出覆砂冷鐵在操作時放置于激冷部位，再填入樹脂自硬砂，模與砂型渾然一體，滿足了技術要求，在產品外觀上不存在冷鐵留跡，提高了工作效率，提高了產品外觀質量。同時采用底注式澆注法，澆注鐵水時直接澆到底部，再向上緩沖到頂部，這樣鐵水流動過程平穩、充實，安裝的發熱保溫冒口，儲存了熱量，保證了鐵水的溫度。利用計算機輔助設計分析模擬效果，從而確定了鑄造工藝方案，從模擬分析的結果上看，在鑄件凝固的過程中，冒口內的金屬液始終保持較高的溫度，且晚于鑄件凝固， 使鑄件原產生縮松的部位，能夠較早的進行收縮凝固，而且發熱保溫冒口能夠保證對該部位有暢通的補縮通道。設置的隨形外冷鐵降低了清理打磨工作量，提高了工作效率，使項目產品外觀達到或超過了同行業水準。爐料熔煉爐料的質量百分比為低鈦生鐵(鈦含量< O. 008%) 45% 55%、回爐鐵 25% 35%、廢鋼 10% 30%ο先將球化劑放入球化室內緊實，其上覆蓋部分孕育劑，蓋上蓋包密封。通過控制孔的直徑來控制鐵水的下落速度，電爐的出鐵速度始終大于蓋包內鐵水的下落速度，蓋包內鐵水的下落時間大于球化劑的反應時間，經稱量鐵水后把球化包放入前爐底坑，開始出鐵， 當鐵水出至2/3包時，在出鐵槽的上方均勻地加入孕育劑，直到出鐵水結束，經攪拌、扒渣、 爐前檢測、覆蓋、澆注，與普通沖入法相比，球化處理不冒煙，球化劑的吸收率高，減少了球化劑的加入量，球化效果受鐵水溫度的高低，處理包在前爐地坑的位置、處理包內球化劑上
4覆蓋物的多少、松緊影響較小，球化效果穩定，蓋包封閉球化法消除了普通球化處理時冒白煙現象，改善了勞動環境，減少了球化劑的加入量，可減少30 50%，提高了球化劑的吸收率，改善了球化元素因鐵水溫度的波動而變化較大的情況，使球化元素的殘留量溫度，保證了球化級別，減少了皮下氣孔夾渣等缺陷。采用了蓋包孕育法+型內孕育法的方式提高了孕育劑抗衰退的能力，限制和降低了共晶團的生長速度，細化了基本組織，對整個鑄件起到了調整作用，解決了壁厚差較大、 鑄件成品率較低的問題，以及鑄件組織分布不均勻的問題，在保證低溫抗沖擊性的基礎上， 同時提高了產品的常溫力學性能。熔煉工藝采用中頻感應電爐進行鐵液熔煉，出爐溫度1520°C 1550°C。出爐球化孕育處理工藝采用專用球化劑和硅鋇鈣高效復合孕育劑，進行鐵液出爐球化處理和孕育處理，球化劑的加入量為I. O I. 2%，球化劑粒徑為3 5mm，一次孕育劑加入量為O. 8%，二次孕育加入量為O. 02%。硅鋇鈣高效復合孕育劑的化學成分質量百分比分別為Si 61% 69%，Ba 4% 6%, Ca 1% 3%以及Fe余量。球化劑化學成分質量百分比分別為Mg 6. 8% 7. 5%, Re 2% 3%，Si 40% 45% 以及Fe余量。澆注工藝澆注溫度1380 1420°C ;澆注時間20 25s ;保溫時間8 10h。
澆注時，先扒開渣口，采用大流量法澆注。清理澆冒口用冷切割法。毛坯熱處理裝爐時，產品擺放平整，裝爐后滿功率升溫至890 910°C，并保溫 175 185分鐘。然后隨爐降溫通過人工控制方式(開啟、關閉爐門等方式)，使爐內溫度在175 185分鐘平滑降至710 730°C。隨后出爐空冷至常溫后運走。在原料的配比方面要求廢鋼必須除銹處理，各種原材料分析化驗成分，一一記錄元素配比，以保證鐵水各成分配比精確、無雜質，提高球化率，并調整稀有金屬加入量，在澆注溫度方面嚴格控制在1380 1420°C之間，兩次孕育確保材料組織，從而保證其抗沖擊性及各項力學性能的符合性。實施例一
爐料熔煉爐料的質量百分比為低鈦生鐵(鈦含量< O. 008%) 45%、回爐鐵25%、廢鋼
30%。熔煉工藝采用中頻感應電爐進行鐵液熔煉，出爐溫度1520°C。出爐球化孕育處理工藝采用專用球化劑和硅鋇鈣高效復合孕育劑，進行鐵液出爐球化處理和孕育處理，球化劑的加入量為I. 0%，球化劑粒徑為3 5mm，一次孕育加入量為O. 8%，二次孕育加入量為O. 02%。澆注工藝澆注溫度1420°C;澆注時間20 25s ;保溫時間8h。澆注時，先扒開
渣口，采用大流量法澆注。清理澆冒口用冷切割法。毛坯熱處理裝爐時，產品擺放平整，裝爐后滿功率升溫至890°C，并保溫185分鐘。然后隨爐降溫通過人工控制方式(開啟、關閉爐門等方式)，使爐內溫度在180分鐘平滑降至720°C。隨后出爐空冷至常溫后運走。經檢測該材料的成分C3.732%, Si2. 495%, PO. 042%, SO. 011%, MnO. 38%, Nil. 05%。
經檢測在250 V 350 °C的條件下，抗拉強度417MPa，沖擊功14J，屈服強度278Mpa,延伸率 20%，硬度 185HB。實施例二
爐料熔煉爐料的質量百分比為低鈦生鐵(鈦含量< O. 008%) 55%、回爐鐵35%、廢鋼
10%% O熔煉工藝采用中頻感應電爐進行鐵液熔煉，出爐溫度1550°C。出爐球化孕育處理工藝采用專用球化劑和硅鋇鈣高效復合孕育劑，進行鐵液出爐球化處理和孕育處理，球化劑的加入量為I. 2%，球化劑粒徑為3 5mm，一次孕育劑加入 O. 8%，二次孕育加入量為O. 02%。澆注工藝澆注溫度1380°C ;澆注時間20 25s ;保溫時間10h。澆注時，先扒
開渣口，采用大流量法澆注。清理澆冒口用冷切割法。毛坯熱處理裝爐時，產品擺放平整，裝爐后滿功率升溫至910°C，并保溫175分鐘。然后隨爐降溫通過人工控制方式(開啟、關閉爐門等方式)，使爐內溫度在175分鐘平滑降至710°C。隨后出爐空冷至常溫后運走。經檢測該材料的成分C3.745%, Si2. 45%, PO. 065%, SO. 01%, MnO. 35%, Ni〈l. 1%。經檢測在250 V 350 °C的條件下，抗拉強度418MPa，沖擊功14J，屈服強度 280Mpa，延伸率 19%，硬度 168HB。實施例三
爐料熔煉爐料的質量百分比為低鈦生鐵(鈦含量< O. 008%) 50%、回爐鐵30%、廢鋼
20%。熔煉工藝采用中頻感應電爐進行鐵液熔煉，出爐溫度1530°C。出爐球化孕育處理工藝采用專用球化劑和硅鋇鈣高效復合孕育劑，進行鐵液出爐球化處理和孕育處理，球化劑的加入量為I. 1%，球化劑粒徑為3 5mm，一次孕育劑加入 O. 8%，二次孕育加入量為O. 02%。澆注工藝澆注溫度1400°C;澆注時間20 25s ;保溫時間9h。澆注時，先扒開
渣口，采用大流量法澆注。清理澆冒口用冷切割法。毛坯熱處理裝爐時，產品擺放平整，裝爐后滿功率升溫至900°C，并保溫180分鐘。然后隨爐降溫通過人工控制方式(開啟、關閉爐門等方式)，使爐內溫度在185分鐘平滑降至730°C。隨后出爐空冷至常溫后運走。經檢測該材料的成分C3.74%, Si2. 49%, PO. 048%, SO. 01%, MnO. 37%, Ni〈l. 15%。經檢測在250 V 350 °C的條件下，抗拉強度420MPa，沖擊功15J，屈服強度 286Mpa，延伸率 18. 5%，硬度 170HB。
權利要求
1.一種耐高溫石油輸送控制裝置材料的制造工藝，其工藝步驟包括混砂、造型、制芯、 組芯、下芯、合型、爐料熔煉、鐵液球化孕育處理、澆注、冷卻、開箱扒渣、初次清理、毛坯熱處理、二次清理及產品質量檢驗，其特征在于爐料熔煉中，爐料的質量百分比為鈦含量彡O. 008%的低鈦生鐵45% 55%、回爐鐵 25% 35%、廢鋼10% 30% ;采用中頻感應電爐進行鐵液熔煉，出爐溫度1520°C 1550°C;鐵液球化孕育處理工藝中，球化劑的加入量按質量百分比為I. O I. 2%，球化劑粒徑為3 5mm，孕育劑加入量按質量百分比為O. 02% ;孕育劑為硅鋇鈣高效復合孕育劑，它的化學成分質量百分比分別為Si 61% 69%，Ba 4% 6%，Ca 1% 3%以及Fe余量；球化劑化學成分質量百分比分別為Mg 6. 8% 7. 5%, Re 2% 3%，Si 40% 45%以及Fe余量；澆注工藝中，澆注溫度1380 1420°C ;澆注時間20 25s ;保溫時間8 IOh ；毛坯熱處理中，裝爐后滿功率升溫至890 910°C，并保溫175 185分鐘，然后隨爐降溫，通過人工控制方式使爐內溫度在175 185分鐘平滑降至710 730°C，隨后出爐空冷至常溫后運走。
2.如權利要求I所述的耐高溫石油輸送控制裝置材料的制造工藝，其特征在于所制備的耐高溫石油輸送控制裝置材料的成分C>3. 7%，Si<2. 55%，P〈0. 07%, S〈0. 012% ， Μη〈0. 4%，Ni〈l. 2%，其余為Fe和不可避免的雜質。
3.如權利要求I所述的耐高溫石油輸送控制裝置材料的制造工藝，其特征在于鐵液球化孕育處理工藝中，先將球化劑放入坑、穴內緊實，其上覆蓋部分孕育劑，蓋上蓋包密封； 通過控制孔的直徑來控制鐵水的下落速度，電爐的出鐵速度始終大于蓋包內鐵水的下落速度，蓋包內鐵水的下落時間大于球化劑的反應時間，經稱量鐵水后把球化包放入前爐底坑， 開始出鐵，當鐵水出至2/3包時，在出鐵槽的上方均勻地加入孕育劑，直到出鐵水結束，經攪拌、扒渣、爐前檢測、覆蓋、澆注。
4.如權利要求I所述的耐高溫石油輸送控制裝置材料的制造工藝，其特征在于鐵芯砂芯在操作時放置于激冷部位，再填入樹脂自硬砂。
全文摘要
本發明是一種耐高溫石油輸送控制裝置材料的制造工藝，爐料為低鈦生鐵45%～55%、回爐鐵25%～35%、廢鋼10%～30%；熔煉出爐溫度1520℃～1550℃；球化劑量1.0～1.2%，孕育劑量0.02%；澆注溫度1380～1420℃；澆注時間20～25s；保溫時間8～10h；毛坯熱處理中，升溫至890～910℃并保溫175～185分鐘，爐內溫度在175～185分鐘平滑降至710～730℃。制備的材料在250℃～350℃下，抗拉強度≥416MPa，沖擊功≥13J，屈服強度≥276Mpa，延伸率≥18%，硬度145～190HB。能夠滿足高溫(250℃～350℃)環境下安全連續工作20000小時的要求。
文檔編號C21D5/00GK102586667SQ20121006971
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月16日 優先權日2012年3月16日
發明者楊忠耀 申請人:萊州新忠耀機械有限公司