本發明涉及一種錫青銅閥門類鑄件的鑄造方法。
背景技術：
：錫青銅是以錫為主要合金元素的青銅。含錫量一般在3％～14％之間，主要用于制作彈性元件和耐磨零件。變形錫青銅的含錫量不超過8％，有時還添加磷、鉛、鋅等元素。磷是良好的脫氧劑，還能改善流動性和耐磨性。易切削加工，釬焊和焊接性能好，收縮系數小，無磁性。具有較高的強度、耐蝕性和優良的鑄造性能，長期以來廣泛應用于各工業部門中。工業錫青銅是工業上使用的重要銅合金。為改善其鑄造、力學和耐磨性能，以及節約錫，在錫青銅中加入磷、鋅、鉛等合金元素。錫青銅是鑄造收縮率最小的有色金屬合金，可用來生產形狀復雜、輪廓清晰、氣密性要求不高的鑄件。錫青銅在大氣、海水、淡水和蒸汽中十分耐蝕，廣泛用于蒸汽鍋爐和海船零件。含磷錫青銅具有良好的力學性能，可用作高精密工作母機的耐磨零件和彈性零件。含鉛錫青銅常用作耐磨零件和滑動軸承。含鋅錫青銅可作高氣密性鑄件。錫青銅因其化學成分的原因，其凝固范圍大，枝晶偏析嚴重；凝固時不易形成集中縮孔，體積收縮很小；鑄件中易出現錫的逆偏析，嚴重時鑄件表面可見到白色斑點，甚至出現富錫顆粒，一般稱為錫汗，改進澆注方法和工藝條件可減輕逆偏析程度；液態合金中，錫易生成硬脆的夾雜物sno2，熔煉要充分脫氧。考慮其成分的特殊性無法選用真空爐澆注，目前主要以非真空熔煉澆注錫青銅閥門類鑄件，錫青銅合金中的金屬將同空氣中的氧發生反應(即鋼液氧化)，產生大量的氧化物，導致鑄件基體中出現夾雜，組織不連續，元素的燒損也較為嚴重為此，制得的產品非常容易形成裂紋、夾渣、疏松等問題，成品率低下，非真空熔煉澆注錫青銅容易出現吸氣，氧化夾渣，且在內澆口位置出現偏析現象非常嚴重，這些鑄造缺陷直接導致閥門內鑄件磅壓時出現滲漏現象，嚴重影響產品質量。目前國內外多采取常規的木炭覆蓋工藝，但由于鋼液氧化、鋼包選用不當以及冷卻工藝不合適等，導致鑄件出現浮渣、疏松、偏析等缺陷，成品率極低。隨著汽車、航空、蒸汽鍋爐和海船等機械工業的不斷發展，錫青銅的需求量會不斷增大，現國內錫青銅閥門行業特別是軍工海事操作行業多使用外國進口產品，其生產周期長，價格較國內產品10倍有余的問題，已經促使使用方將其眼光投向國內，國內錫青銅的生產廠家也已經孕育而生，但其生產水平良莠不齊，鑄件質量很難達到國內行業的使用條件，要達到出口國外的水平還有很長一段距離。因此，尋求合適的錫青銅閥門類鑄件的澆注方法具有重要意義。技術實現要素：本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術中非真空條件下澆注制備錫青銅閥門類鑄件時由于鋼液氧化、鋼包選用不當以及冷卻工藝不合適而引起的氧化夾渣、氣孔、非集中性疏松、枝晶偏析嚴重最終導致鑄件質量差等缺陷，而提供了一種錫青銅閥門類鑄件的澆注方法。本發明的鑄造方法解決了鋼液氧化的問題，消除了氧化夾渣，非集中性疏松、枝晶偏析等缺陷得到明顯改善，制得的錫青銅閥門類鑄件合格率高、質量好。本發明通過以下技術方案解決上述技術問題。本發明提供了一種錫青銅閥門類鑄件的鑄造方法，其包括如下步驟：將錫青銅合金原料于非真空感應爐內在1100～1250℃下形成熔池，用木炭覆蓋，爐料熔煉成鋼水后加入脫氧磷銅，然后在1150～1170℃下澆注，澆注完成后2～4分鐘開始水冷，冷卻至室溫即可；其中，所述澆注在氬氣保護下進行；所述水冷的水位根據鑄件種類的不同而變化：澆注閥蓋類鑄件時所述水冷的水位高于所述閥蓋類鑄件的本體高度的一半，低于所述閥蓋類鑄件的頂部熱節拐角位置；澆注閥體類鑄件時所述水冷的水位高于所述閥體類鑄件的本體高度。本發明中，所述脫氧磷銅的用量為本領域常規使用的脫氧磷銅的用量，較佳地為鋼水總重量的0.03％。本發明中，所述木炭覆蓋的操作和條件為本領域常規的木炭覆蓋的操作和條件，所述木炭覆蓋的厚度較佳地為30～60mm，更佳地為50mm。本發明中，所述澆注較佳地采用茶壺包進行澆注，使用茶壺包澆注本領域公知具有很好的擋渣功能；所述澆注的過程為將所述鋼水倒入茶壺包中，用行車將所述茶壺包吊出，所述行車吊鉤上安裝氬氣噴嘴；所述茶壺包中預先加入四元保護渣料，所述茶壺包移動過程中以及澆注過程中，所述鋼水始終處于所述四元保護渣料和氬氣保護下，不受空氣氧化。其中，所述四元保護渣料本領域公知為石灰、螢石、剛玉和鎂砂的混合物，所述石灰、所述螢石、所述剛玉和所述鎂砂的用量比較佳地為1：1：1：1。本發明中，所述水冷的開始時間根據鑄件的規格大小來決定，較佳地為所述澆注完成后2.5分鐘。本發明中，所述水冷的目的是為了促使鑄件從外表面向心部的快速凝固，避免成分的溢出而造成偏析；澆注閥蓋類鑄件時所述水冷的水位高于所述閥蓋類鑄件本體高度的一半、低于閥蓋頂部熱節拐角位置，其目的是為了避免水位過高在鑄件拐角位置形成疏松。本發明中，所述室溫具有本領域常規含義，一般為15～30℃。在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本發明各較佳實例。本發明所用試劑和原料均市售可得。本發明的積極進步效果在于：本發明的鑄造方法解決了鋼液氧化的問題，消除了氧化夾渣，非集中性疏松、枝晶偏析等缺陷得到明顯改善，制得的錫青銅閥門類鑄件合格率高、質量好。具體實施方式下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之中。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，按照常規方法和條件，或按照商品說明書選擇。實施例1澆注閥蓋類鑄件：設置非真空感應爐的溫度為1100℃。將錫青銅合金c83600(來自astmb62)的原料在非真空感應爐內熔融，形成熔池時用木炭覆蓋，覆蓋厚度為30mm。爐料在木炭保護下完全熔煉成鋼水后加入0.03％的脫氧磷銅，之后進行澆注，澆注溫度為1150℃。澆注的過程為將鋼水倒入茶壺包中，用行車將所述茶壺包吊出，行車吊鉤上安裝專用氬氣噴嘴，茶壺包中預先加入四元保護渣料，四元保護渣料為用量比為1：1：1：1的石灰、螢石、剛玉和鎂砂的混合物。茶壺包移動過程中以及澆注過程中，鋼水始終處于所述四元保護渣料和氬氣保護下，不受空氣氧化。木炭覆蓋以及澆注前吹氬氣的保護工藝，解決了鋼液氧化的問題。澆注完成2分鐘后進行水冷(水冷解決了分散型疏松的問題)，水冷的水位高于閥蓋類鑄件高度的一半，低于閥蓋頂部熱節拐角位置，水位過高在鑄件拐角位置易形成疏松。冷卻至室溫即可。實施例2澆注閥體類鑄件：設置非真空感應爐的溫度為1250℃。將錫青銅合金牌號c83600(來自astmb62)的原料在非真空感應爐內熔融，形成熔池時用木炭覆蓋，覆蓋厚度為50mm。爐料在木炭保護下完全熔煉成鋼水后加入0.03％的脫氧磷銅，之后進行澆注，澆注溫度為1170℃澆注的過程為將鋼水倒入茶壺包中，用行車將所述茶壺包吊出，行車吊鉤上安裝專用氬氣噴嘴，茶壺包中預先加入四元保護渣料，四元保護渣料為用量比為1：1：1：1的石灰、螢石、剛玉和鎂砂的混合物。茶壺包移動過程中以及澆注過程中，鋼水始終處于所述四元保護渣料和氬氣保護下，不受空氣氧化。木炭覆蓋以及澆注前吹氬氣的保護工藝，解決了鋼液氧化的問題。澆注完成4分鐘后進行水冷(水冷解決了分散型疏松的問題)，水冷的水位高于閥體類鑄件的高度。冷卻至室溫即可。對比例1設置非真空感應爐的溫度為1250℃。將錫青銅合金c83600(來自astmb62)的原料在非真空感應爐內熔融，形成熔池時用木炭覆蓋。爐料在木炭保護下完全熔煉成鋼水后加入0.03％的脫氧磷銅，之后在空氣氛圍下進行澆注，澆注溫度為1170℃。澆注完成后自然冷卻即可。效果實施例1實施例1和2以及對比例1中產品的抗拉強度、屈服強度和延伸率等性能測試方法及標準參照標準astmb62。實施例1和2以及對比例1中的產品的性能測試結果如下表1。表1實施例1和2以及對比例1中的產品的性能測試結果項目實施例1實施例2對比例1成品率100％100％50％鑄件的缺陷情況無無疏松、偏析、夾渣抗拉強度250mpa262mpa185mpa屈服強度130mpa145mpa110mpa延伸率24％28％10％水冷卻工藝的使用使得疏松、偏析等缺陷得到明顯改善，產品的質量顯著提高。雖然以上描述了本發明的具體實施方式，但是本領域的技術人員應當理解，這僅是舉例說明，本發明的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發明的保護范圍。當前第1頁12