专利名称：耐高温石油输送控制装置材料的制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种耐高温石油输送控制装置材料的制造工艺。
背景技术：
由于应用场所的重大差异，石油输送控制装置材料(比如控制阀的阀体材料)需要在高温(250°C 350°C)环境下满足长时间安全工作的要求。而按照现有的铸造工艺制备的铸件材料无法同时满足高温环境下的抗拉强度、冲击功、屈服强度、硬度等主要指标的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种耐高温石油输送控制装置材料的制造工艺，通过对关键工艺步骤的技术参数进行控制，使所制造的材料达到耐高石油输送控制装置体的性能要求。本发明的技术方案如下
一种耐高温石油输送控制装置材料的制造工艺，其工艺步骤包括混砂、造型、制芯、组芯、下芯、合型、炉料熔炼、铁液球化孕育处理、浇注、冷却、开箱扒渣、初次清理、毛坯热处理、二次清理及产品质量检验，其特征在于
炉料熔炼中，炉料的质量百分比为钛含量彡O. 008%的低钛生铁45% 55%、回炉铁 25% 35%、废钢10% 30% ;采用中频感应电炉进行铁液熔炼，出炉温度1520°C 1550°C;
铁液球化孕育处理工艺中，球化剂的加入量按质量百分比为I. O I. 2%，球化剂粒径为3 5mm，孕育剂加入量按质量百分比为O. 02% ;孕育剂为硅钡钙高效复合孕育剂，它的化学成分质量百分比分别为Si 61% 69%，Ba 4% 6%，Ca 1% 3%以及Fe余量；球化剂化学成分质量百分比分别为Mg 6. 8% 7. 5%, Re 2% 3%，Si 40% 45%以及Fe余量； 浇注工艺中，浇注温度1380 1420°C ;浇注时间20 25s ;保温时间8 IOh ；
毛坯热处理中，装炉后满功率升温至890 910°C，并保温175 185分钟，然后随炉降温，通过人工控制方式使炉内温度在175 185分钟平滑降至710 730°C，随后出炉空冷至常温后运走。所制备的耐高温石油输送控制装置材料的成分C>3. 7%，Si<2. 55%，P〈0. 07%, S〈0. 012% ，Mn〈0. 4%, Ni〈l. 2%，其余为Fe和不可避免的杂质。铁液球化孕育处理工艺中，先将球化剂放入坑、穴内紧实，其上覆盖部分孕育剂， 盖上盖包密封；通过控制孔的直径来控制铁水的下落速度，电炉的出铁速度始终大于盖包内铁水的下落速度，盖包内铁水的下落时间大于球化剂的反应时间，经称量铁水后把球化包放入前炉底坑，开始出铁，当铁水出至2/3包时，在出铁槽的上方均匀地加入孕育剂，直到出铁水结束，经搅拌、扒渣、炉前检测、覆盖、浇注。4、如权利要求I所述的耐高温石油输送控制装置材料的制造工艺，其特征在于 铁芯砂芯在操作时放置于激冷部位，再填入树脂自硬砂。
本发明的积极效果在于按照本发明制造工艺所制备的石油输送控制装置材料在250°C 350°C的条件下，抗拉强度彡416MPa，冲击功彡13J，屈服强度彡276Mpa，延伸率彡18%，硬度145 190HB。能够满足高温(250°C 350°C )环境下安全连续工作20000小时的要求。
具体实施例方式以下结合实施例进一步说明本发明。本发明的步骤依次为混砂、造型、制芯、组芯、下芯、合型、炉料熔炼、铁液球化孕育处理、浇注、冷却、开箱、初次清理、毛坯热处理、二次清理及产品质量检验。在制芯和组芯过程中采用发热冒口与冷铁配合工艺，实现铁液的均衡凝固，确保铸件内部组织均匀，无缩松缺陷。在造型过程中米用树脂砂造型法。砂箱尺寸1200*900 ;涂料种类醇基涂料。该工艺的特点造就了该产品可立姿浇注的工作状态，可有效保证该产品薄壁处处于良好的成型状态，铸件冷缩均匀，从而避免浇注冷隔、外观不清晰的质量缺陷，便于清理在操作过程中脱落和因下芯的摩擦而在型腔内的浮砂和不良物质，能做到合箱后心中有底，提高功效3-5倍，成品率高，降低了工艺成本。本发明还采用目前技术先进的计算机辅助设计分析CAE-Procast模拟仿真分析软件。此软件有强大的网格划分器，与CAD有良好的接口。经过项目组设定生产工艺条件参数，在计算机Procast软件上进行铸造生产过程的分析和判断，模拟铁液充型、凝固和对组织预测，对铸件可能出现的缩孔、缩孔缺陷及大小、部位和发生的时间进行有效预测，调整工艺参数不断改进工艺，有效控制凝固过程。通过模拟分析，在屏幕上显示出冒口的数量及位置对产生缩孔的影响，项目组决定改掉预定方案的冒口及冒口设置方法，设计出覆砂冷铁在操作时放置于激冷部位，再填入树脂自硬砂，模与砂型浑然一体，满足了技术要求，在产品外观上不存在冷铁留迹，提高了工作效率，提高了产品外观质量。同时采用底注式浇注法，浇注铁水时直接浇到底部，再向上缓冲到顶部，这样铁水流动过程平稳、充实，安装的发热保温冒口，储存了热量，保证了铁水的温度。利用计算机辅助设计分析模拟效果，从而确定了铸造工艺方案，从模拟分析的结果上看，在铸件凝固的过程中，冒口内的金属液始终保持较高的温度，且晚于铸件凝固， 使铸件原产生缩松的部位，能够较早的进行收缩凝固，而且发热保温冒口能够保证对该部位有畅通的补缩通道。设置的随形外冷铁降低了清理打磨工作量，提高了工作效率，使项目产品外观达到或超过了同行业水准。炉料熔炼炉料的质量百分比为低钛生铁(钛含量< O. 008%) 45% 55%、回炉铁 25% 35%、废钢 10% 30%ο先将球化剂放入球化室内紧实，其上覆盖部分孕育剂，盖上盖包密封。通过控制孔的直径来控制铁水的下落速度，电炉的出铁速度始终大于盖包内铁水的下落速度，盖包内铁水的下落时间大于球化剂的反应时间，经称量铁水后把球化包放入前炉底坑，开始出铁， 当铁水出至2/3包时，在出铁槽的上方均匀地加入孕育剂，直到出铁水结束，经搅拌、扒渣、 炉前检测、覆盖、浇注，与普通冲入法相比，球化处理不冒烟，球化剂的吸收率高，减少了球化剂的加入量，球化效果受铁水温度的高低，处理包在前炉地坑的位置、处理包内球化剂上
4覆盖物的多少、松紧影响较小，球化效果稳定，盖包封闭球化法消除了普通球化处理时冒白烟现象，改善了劳动环境，减少了球化剂的加入量，可减少30 50%，提高了球化剂的吸收率，改善了球化元素因铁水温度的波动而变化较大的情况，使球化元素的残留量温度，保证了球化级别，减少了皮下气孔夹渣等缺陷。采用了盖包孕育法+型内孕育法的方式提高了孕育剂抗衰退的能力，限制和降低了共晶团的生长速度，细化了基本组织，对整个铸件起到了调整作用，解决了壁厚差较大、 铸件成品率较低的问题，以及铸件组织分布不均匀的问题，在保证低温抗冲击性的基础上， 同时提高了产品的常温力学性能。熔炼工艺采用中频感应电炉进行铁液熔炼，出炉温度1520°C 1550°C。出炉球化孕育处理工艺采用专用球化剂和硅钡钙高效复合孕育剂，进行铁液出炉球化处理和孕育处理，球化剂的加入量为I. O I. 2%，球化剂粒径为3 5mm，一次孕育剂加入量为O. 8%，二次孕育加入量为O. 02%。硅钡钙高效复合孕育剂的化学成分质量百分比分别为Si 61% 69%，Ba 4% 6%, Ca 1% 3%以及Fe余量。球化剂化学成分质量百分比分别为Mg 6. 8% 7. 5%, Re 2% 3%，Si 40% 45% 以及Fe余量。浇注工艺浇注温度1380 1420°C ;浇注时间20 25s ;保温时间8 10h。
浇注时，先扒开渣口，采用大流量法浇注。清理浇冒口用冷切割法。毛坯热处理装炉时，产品摆放平整，装炉后满功率升温至890 910°C，并保温 175 185分钟。然后随炉降温通过人工控制方式(开启、关闭炉门等方式)，使炉内温度在175 185分钟平滑降至710 730°C。随后出炉空冷至常温后运走。在原料的配比方面要求废钢必须除锈处理，各种原材料分析化验成分，一一记录元素配比，以保证铁水各成分配比精确、无杂质，提高球化率，并调整稀有金属加入量，在浇注温度方面严格控制在1380 1420°C之间，两次孕育确保材料组织，从而保证其抗冲击性及各项力学性能的符合性。实施例一
炉料熔炼炉料的质量百分比为低钛生铁(钛含量< O. 008%) 45%、回炉铁25%、废钢
30%。熔炼工艺采用中频感应电炉进行铁液熔炼，出炉温度1520°C。出炉球化孕育处理工艺采用专用球化剂和硅钡钙高效复合孕育剂，进行铁液出炉球化处理和孕育处理，球化剂的加入量为I. 0%，球化剂粒径为3 5mm，一次孕育加入量为O. 8%，二次孕育加入量为O. 02%。浇注工艺浇注温度1420°C;浇注时间20 25s ;保温时间8h。浇注时，先扒开
渣口，采用大流量法浇注。清理浇冒口用冷切割法。毛坯热处理装炉时，产品摆放平整，装炉后满功率升温至890°C，并保温185分钟。然后随炉降温通过人工控制方式(开启、关闭炉门等方式)，使炉内温度在180分钟平滑降至720°C。随后出炉空冷至常温后运走。经检测该材料的成分C3.732%, Si2. 495%, PO. 042%, SO. 011%, MnO. 38%, Nil. 05%。
经检测在250 V 350 °C的条件下，抗拉强度417MPa，冲击功14J，屈服强度278Mpa,延伸率 20%，硬度 185HB。实施例二
炉料熔炼炉料的质量百分比为低钛生铁(钛含量< O. 008%) 55%、回炉铁35%、废钢
10%% O熔炼工艺采用中频感应电炉进行铁液熔炼，出炉温度1550°C。出炉球化孕育处理工艺采用专用球化剂和硅钡钙高效复合孕育剂，进行铁液出炉球化处理和孕育处理，球化剂的加入量为I. 2%，球化剂粒径为3 5mm，一次孕育剂加入 O. 8%，二次孕育加入量为O. 02%。浇注工艺浇注温度1380°C ;浇注时间20 25s ;保温时间10h。浇注时，先扒
开渣口，采用大流量法浇注。清理浇冒口用冷切割法。毛坯热处理装炉时，产品摆放平整，装炉后满功率升温至910°C，并保温175分钟。然后随炉降温通过人工控制方式(开启、关闭炉门等方式)，使炉内温度在175分钟平滑降至710°C。随后出炉空冷至常温后运走。经检测该材料的成分C3.745%, Si2. 45%, PO. 065%, SO. 01%, MnO. 35%, Ni〈l. 1%。经检测在250 V 350 °C的条件下，抗拉强度418MPa，冲击功14J，屈服强度 280Mpa，延伸率 19%，硬度 168HB。实施例三
炉料熔炼炉料的质量百分比为低钛生铁(钛含量< O. 008%) 50%、回炉铁30%、废钢
20%。熔炼工艺采用中频感应电炉进行铁液熔炼，出炉温度1530°C。出炉球化孕育处理工艺采用专用球化剂和硅钡钙高效复合孕育剂，进行铁液出炉球化处理和孕育处理，球化剂的加入量为I. 1%，球化剂粒径为3 5mm，一次孕育剂加入 O. 8%，二次孕育加入量为O. 02%。浇注工艺浇注温度1400°C;浇注时间20 25s ;保温时间9h。浇注时，先扒开
渣口，采用大流量法浇注。清理浇冒口用冷切割法。毛坯热处理装炉时，产品摆放平整，装炉后满功率升温至900°C，并保温180分钟。然后随炉降温通过人工控制方式(开启、关闭炉门等方式)，使炉内温度在185分钟平滑降至730°C。随后出炉空冷至常温后运走。经检测该材料的成分C3.74%, Si2. 49%, PO. 048%, SO. 01%, MnO. 37%, Ni〈l. 15%。经检测在250 V 350 °C的条件下，抗拉强度420MPa，冲击功15J，屈服强度 286Mpa，延伸率 18. 5%，硬度 170HB。
权利要求
1.一种耐高温石油输送控制装置材料的制造工艺，其工艺步骤包括混砂、造型、制芯、 组芯、下芯、合型、炉料熔炼、铁液球化孕育处理、浇注、冷却、开箱扒渣、初次清理、毛坯热处理、二次清理及产品质量检验，其特征在于炉料熔炼中，炉料的质量百分比为钛含量彡O. 008%的低钛生铁45% 55%、回炉铁 25% 35%、废钢10% 30% ;采用中频感应电炉进行铁液熔炼，出炉温度1520°C 1550°C;铁液球化孕育处理工艺中，球化剂的加入量按质量百分比为I. O I. 2%，球化剂粒径为3 5mm，孕育剂加入量按质量百分比为O. 02% ;孕育剂为硅钡钙高效复合孕育剂，它的化学成分质量百分比分别为Si 61% 69%，Ba 4% 6%，Ca 1% 3%以及Fe余量；球化剂化学成分质量百分比分别为Mg 6. 8% 7. 5%, Re 2% 3%，Si 40% 45%以及Fe余量；浇注工艺中，浇注温度1380 1420°C ;浇注时间20 25s ;保温时间8 IOh ；毛坯热处理中，装炉后满功率升温至890 910°C，并保温175 185分钟，然后随炉降温，通过人工控制方式使炉内温度在175 185分钟平滑降至710 730°C，随后出炉空冷至常温后运走。
2.如权利要求I所述的耐高温石油输送控制装置材料的制造工艺，其特征在于所制备的耐高温石油输送控制装置材料的成分C>3. 7%，Si<2. 55%，P〈0. 07%, S〈0. 012% ， Μη〈0. 4%，Ni〈l. 2%，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.如权利要求I所述的耐高温石油输送控制装置材料的制造工艺，其特征在于铁液球化孕育处理工艺中，先将球化剂放入坑、穴内紧实，其上覆盖部分孕育剂，盖上盖包密封； 通过控制孔的直径来控制铁水的下落速度，电炉的出铁速度始终大于盖包内铁水的下落速度，盖包内铁水的下落时间大于球化剂的反应时间，经称量铁水后把球化包放入前炉底坑， 开始出铁，当铁水出至2/3包时，在出铁槽的上方均匀地加入孕育剂，直到出铁水结束，经搅拌、扒渣、炉前检测、覆盖、浇注。
4.如权利要求I所述的耐高温石油输送控制装置材料的制造工艺，其特征在于铁芯砂芯在操作时放置于激冷部位，再填入树脂自硬砂。
全文摘要
本发明是一种耐高温石油输送控制装置材料的制造工艺，炉料为低钛生铁45%～55%、回炉铁25%～35%、废钢10%～30%；熔炼出炉温度1520℃～1550℃；球化剂量1.0～1.2%，孕育剂量0.02%；浇注温度1380～1420℃；浇注时间20～25s；保温时间8～10h；毛坯热处理中，升温至890～910℃并保温175～185分钟，炉内温度在175～185分钟平滑降至710～730℃。制备的材料在250℃～350℃下，抗拉强度≥416MPa，冲击功≥13J，屈服强度≥276Mpa，延伸率≥18%，硬度145～190HB。能够满足高温(250℃～350℃)环境下安全连续工作20000小时的要求。
文档编号C21D5/00GK102586667SQ20121006971
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月16日 优先权日2012年3月16日
发明者杨忠耀 申请人:莱州新忠耀机械有限公司