一种泵用合金钢的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种泵用合金钢的制作方法，属于合金钢制作【技术领域】。本发明的一种泵用合金钢的制作方法，其步骤为：（1）将生铁与废铁作为铁基质来源在电弧炉内熔化冶炼，并加入W和Ni；（2）铁水温度升至1650～1700℃倒入精炼炉内，造渣形成稀薄渣后，加入复合脱氧剂进行预脱氧；（3）向铁水中加入Cr、Mn和Cu，并在铁渣表面加入脱氧剂，在1600～1650℃下精炼 1～1.5小时，同时利用 LF 炉底吹惰性气体搅拌；（4）向铁水中补加Si；（5）真空脱气处理，吊包浇注；（6）铸后热处理。采用本发明的泵用合金钢的制作方法，制得的泵用合金钢可以实现泵体耐腐蚀性强的目的，而且，用冻干技术生产的钨粉的使用，还提高了渣浆泵的耐磨性。
【专利说明】一种泵用合金钢的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及合金钢制作【技术领域】，更具体地说，涉及一种泵用合金钢的制作方法。
【背景技术】
[0002]泵阀工作的环境多样，恶劣，对材质的要求很高，目前泵阀用的合金钢有多种多样，技术有很大进步，但是仍有很多问题存在，如耐磨性、硬度、防锈性能、耐腐蚀性能、耐高低温性能、脆性、韧性等，在很多场合还不能满足生产的要求，还需要进一步改进，以提高生产效率，降低成本，提高安全性。
[0003]在渣浆泵行业内，过流部件使用最多的耐磨材料是Crl5Mo3和Cr26系列。Crl5Mo3系列适用于绝大部分磨损工况条件，因为Cr大部分都形成了碳化物颗粒，所以不耐腐蚀；Cr26材料可以应对大部分腐蚀不强的工况条件，但是对于特别恶劣的工况，尤其是介质PH值< 2的高腐蚀性介质中，产品的使用寿命降低50%-80%，不能满足设计要求。
[0004]中国专利申请号:201310550284.7，
【公开日】2014.03.26的专利文献公开了一种柱塞泵用配流盘的合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:C0.3-0.4、Sil.15-1.32、Μη2.5-2.7、Cr2.3-2.4、Cu0.3-0.5、A13-4、Sc0.6-0.8、La0.12-0.14、Y0.03-0.05、Nb0.7-0.9、Ta0.2-0.3、P 彡 0.030、S ( 0.030、余量为铁。该发明通过使用铝、钇等多种原料组合，合理设置配比和生产工艺，合理设置投放次序，形成的合金钢具有高强度、高硬度、耐磨性好的特点；使用部分废铁作为原料，使合金的质量稳定均一；经二次精炼，硫磷等有害元素更低，通过加入精炼剂，气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右。但该发明制得的合金钢材料在应用于渣浆泵中时，耐腐蚀性不够。
【发明内容】
[0005]1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术渣浆泵用钢合金耐腐蚀性较差的问题，提供了一种泵用合金钢的制作方法。采用本发明的泵用合金钢的制作方法，制得的泵用合金钢可以实现泵体耐腐蚀性强的目的，而且，用冻干技术生产的钨粉的使用，还提高了渣浆泵的耐磨性。
[0006]2.技术方案
钢合金中，为了提高合金的硬度和耐磨性，加入钨元素是经常采用的技术手段，但是钨金属由于难于提炼，价格相当昂贵，所以有“钨金”的说法，发明人为了提高金属钨的使用效能，运用了真空冷冻干燥技术生产钨粉，所生产的钨粉的纯度和细度均高于一般的提炼方法，而且，经测试，加入本发明的方法制得的钨粉制得的钨钢，其硬度更高，耐磨性也相应得到提高，因此，为了降低生产成本，加入本方法制得的钨粉时，可以少量添加也能达到原来的效果。
[0007]为达到上述目的，本发明提供的技术方案为:
一种泵用合金钢的制作方法，其步骤为:
(I)将生铁与废铁按1:3比例总共450~500重量份作为铁基质来源在电弧炉内熔化冶炼，并加入2~3重量份的W和15~20重量份的Ni ；
(2)步骤(I)的铁水温度升至1650?1700°C倒入精炼炉内，造渣形成稀薄渣后，加入复合脱氧剂进行预脱氧，复合脱氧剂与钢水用量比为6?8公斤/吨；
(3)向铁水中加入300~350重量份Cr、10-15重量份Mn和1~2重量份Cu，并在铁渣表面加入脱氧剂，在1600?1650°C下精炼I?1.5小时，同时利用LF炉底吹惰性气体搅拌；
(4)向铁水中补加8~10重量份Si，继续冶炼5?10分钟；
(5)真空脱气处理，吊包浇注；
(6)铸后热处理。
[0008]更进一步地，所述的W元素用超细钨粉加入。
[0009]更进一步地，所述的超细钨粉的制作方法为:
步骤一:将钨酸溶于蒸馏水，加入氨水后加热，得到钨酸铵溶液；
步骤二:将钨酸铵溶液进行_45~-50°C的速冻空间中速冻；
步骤三:将速冻后的钨酸铵转入真空冷冻干燥机中进行冻干，冻干后呈白色蜂窝状脆块；
步骤四:粉碎，将步骤三的白色蜂窝状脆块进行100目的粉碎；
步骤五:在250~500°C下用氢气还原4~6小时成亚微米的钨粉。
[0010]更进一步地，所述的步骤6铸后热处理的步骤为:先由室温以100_180°C /小时速率升温至400-440°C，保温100分钟；再继续以100-200°C /小时速率升温至800-900°C，保温5-6小时；再以100-120°C /小时速率降温至700-750°C，保温460分钟，再以100-130°C /小时速率降温至550-600°C，保温80分钟；再以50-90°C /小时速率降温至250_300°C，保温3小时；再以100-140°C /小时速率升温至400-450°C，再以30-40°C /小时速率降温至200-250°C，再以100-140°C /小时速率升温550°C，保温2_3小时，取出空冷即得成品。
[0011]3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果:
(1)本发明的一种泵用合金钢的制作方法，制得的泵用合金钢的铬含量为35%，基体中可以避免M7Cr3型碳化物的产生，所以在材料中形成的碳化物应为M23C6型碳化物，较之BTMCr26 (GB/T8263-2010《抗磨白口铸铁件》)的M7C3型碳化物极大地提高了材料的耐腐蚀性能，通过调整Cr/C比，使得基体中固溶了大量的Cr元素，从而大幅度提升材料基体的耐腐蚀性能；
(2)本发明的一种泵用合金钢的制作方法，所用真空冷冻干燥方法生产的亚微米的钨粉，在同类合金钢材料中添加时，只要加入原配方的一半的钨粉，也能达到原来的设计要求，生产成本大大降低。
【具体实施方式】
[0012]为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
[0013]实施例1
本实施例的一种泵用合金钢的制作方法，其步骤为:
(I)将生铁与废铁按1:3比例总共450公斤作为铁基质来源在电弧炉内熔化冶炼，并加入2公斤的钨粉和15公斤的Ni ； (2)步骤(I)的铁水温度升至1650°C倒入精炼炉内，造渣形成稀薄渣后，加入复合脱氧剂进行预脱氧，复合脱氧剂与钢水用量比为8公斤/吨；
(3)向铁水中加入300公斤Cr、10公斤Mn和I公斤Cu，并在铁澄表面加入脱氧剂，在1600°C下精炼1.5小时，同时利用LF炉底吹惰性气体搅拌；
(4)向铁水中补加8公斤Si，继续冶炼5分钟；
(5)真空脱气处理，吊包浇注；
(6)铸后热处理。
[0014]其中，(I)步骤中加入的钨粉的制作方法为:
步骤一:将钨酸溶于蒸馏水，加入氨水后加热，得到钨酸铵溶液；
步骤二:将钨酸铵溶液进行_50°C的速冻空间中速冻；
步骤三:将速冻后的钨酸铵转入真空冷冻干燥机中进行冻干，冻干后呈白色蜂窝状脆块；
步骤四:粉碎，将步骤三的白色蜂窝状脆块进行100目的粉碎；
步骤五:在500°c下用氢气还原4小时成亚微米的钨粉。
[0015](6)步骤中铸后热处理的步骤为:先由室温以100°C/小时速率升温至400°C，保温100分钟；再继续以200°C /小时速率升温至900°C，保温5小时；再以100°C /小时速率降温至700°C，保温460分钟，再以100°C /小时速率降温至600°C，保温80分钟；再以50°C /小时速率降温至250°C，保温3小时；再以100°C /小时速率升温至400°C，再以30°C /小时速率降温至200°C，再以100°C /小时速率升温550°C，保温2小时，取出空冷即得成品。
[0016]本实施例的一种泵用合金钢的制作方法制作的合金钢，经检测:材料退火态硬度为39HRC，在具体应用至渣浆泵中后，同等条件下，渣浆泵的使用寿命提高50%以上。
[0017]实施例2
本实施例的一种泵用合金钢的制作方法，其步骤为:
(1)将生铁与废铁按1:3比例总共500公斤作为铁基质来源在电弧炉内熔化冶炼，并加入3公斤的鹤粉和20公斤的Ni ；
(2)步骤(I)的铁水温度升至1700°C倒入精炼炉内，造渣形成稀薄渣后，加入复合脱氧剂进行预脱氧，复合脱氧剂与钢水用量比为6公斤/吨；
(3)向铁水中加入350公斤Cr、15公斤Mn和2公斤Cu，并在铁渣表面加入脱氧剂，在1650°C下精炼I小时，同时利用LF炉底吹惰性气体搅拌；
(4)向铁水中补加10公斤Si，继续冶炼10分钟；
(5)真空脱气处理，吊包浇注；
(6)铸后热处理。
[0018]其中，(I)步骤中加入的钨粉的制作方法为:
步骤一:将钨酸溶于蒸馏水，加入氨水后加热，得到钨酸铵溶液；
步骤二:将钨酸铵溶液进行_45°C的速冻空间中速冻；
步骤三:将速冻后的钨酸铵转入真空冷冻干燥机中进行冻干，冻干后呈白色蜂窝状脆块；
步骤四:粉碎，将步骤三的白色蜂窝状脆块进行100目的粉碎；
步骤五:在500°c下用氢气还原6小时成亚微米的钨粉。
[0019](6)步骤中铸后热处理的步骤为:先由室温以180°C/小时速率升温至440°C，保温100分钟；再继续以100°C /小时速率升温至800°C，保温6小时；再以120°C /小时速率降温至750°C，保温460分钟，再以130°C /小时速率降温至550°C，保温80分钟；再以90°C /小时速率降温至300°C，保温3小时；再以140°C /小时速率升温至450°C，再以40°C /小时速率降温至250°C，再以140°C /小时速率升温550°C，保温3小时，取出空冷即得成品。
[0020]本实施例的一种泵用合金钢的制作方法制作的合金钢，经检测:材料退火态硬度为50HRC，在具体应用至渣浆泵中后，同等条件下，渣浆泵的使用寿命提高100%。
[0021]实施例3
本实施例的一种泵用合金钢的制作方法，其步骤为:
(1)将生铁与废铁按1:3比例总共470公斤作为铁基质来源在电弧炉内熔化冶炼，并加入3公斤的鹤粉和18公斤的Ni ；
(2)步骤(I)的铁水温度升至1680°C倒入精炼炉内，造渣形成稀薄渣后，加入复合脱氧剂进行预脱氧，复合脱氧剂与钢水用量比为7公斤/吨；
(3)向铁水中加入330公斤Cr、13公斤Mn和2公斤Cu，并在铁渣表面加入脱氧剂，在1680°C下精炼1.2小时，同时利用LF炉底吹惰性气体搅拌；
(4)向铁水中补加9公斤Si，继续冶炼8分钟；
(5)真空脱气处理，吊包浇注；
(6)铸后热处理。
[0022]其中，(I)步骤中加入的钨粉的制作方法为:
步骤一:将钨酸溶于蒸馏水，加入氨水后加热，得到钨酸铵溶液；
步骤二:将钨酸铵溶液进行_48°C的速冻空间中速冻；
步骤三:将速冻后的钨酸铵转入真空冷冻干燥机中进行冻干，冻干后呈白色蜂窝状脆块；
步骤四:粉碎，将步骤三的白色蜂窝状脆块进行100目的粉碎；
步骤五:在360°c下用氢气还原5小时成亚微米的钨粉。
[0023](6)步骤中铸后热处理的步骤为:先由室温以140°C/小时速率升温至420°C，保温100分钟；再继续以140°C /小时速率升温至850°C，保温6小时；再以110°C /小时速率降温至730°C，保温460分钟，再以110°C /小时速率降温至580°C，保温80分钟；再以70°C /小时速率降温至280°C，保温3小时；再以120°C /小时速率升温至430°C，再以35°C /小时速率降温至220°C，再以120°C /小时速率升温550°C，保温3小时，取出空冷即得成品。
[0024]本实施例的一种泵用合金钢的制作方法制作的合金钢，经检测:材料退火态硬度为45HRC，在具体应用至渣浆泵中后，同等条件下，渣浆泵的使用寿命提高80%。
[0025]以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，实际的技术方案并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的实施方式，均应属于本专利的保护范围。
【权利要求】
1.一种泵用合金钢的制作方法，其步骤为: (1)将生铁与废铁按1:3比例总共450~500重量份作为铁基质来源在电弧炉内熔化冶炼，并加入2~3重量份的W和15~20重量份的Ni ； (2)步骤(1)的铁水温度升至1650?1700°C倒入精炼炉内，造渣形成稀薄渣后，加入复合脱氧剂进行预脱氧，复合脱氧剂与钢水用量比为6?8公斤/吨； (3)向铁水中加入300~350重量份Cr、10-15重量份Μη和1~2重量份Cu，并在铁渣表面加入脱氧剂，在1600?1650°C下精炼1?1.5小时，同时利用LF炉底吹惰性气体搅拌； (4)向铁水中补加8~10重量份Si，继续冶炼5?10分钟； (5)真空脱气处理，吊包浇注； (6)铸后热处理。
2.根据权利要求1所述的一种泵用合金钢的制作方法，其特征在于:所述的W元素用超细钨粉加入。
3.根据权利要求2所述的一种泵用合金钢的制作方法，其特征在于:所述的超细钨粉的制作方法为: 步骤一:将钨酸溶于蒸馏水，加入氨水后加热，得到钨酸铵溶液； 步骤二:将钨酸铵溶液进行_45~-50°C的速冻空间中速冻； 步骤三:将速冻后的钨酸铵转入真空冷冻干燥机中进行冻干，冻干后呈白色蜂窝状脆块； 步骤四:粉碎，将步骤三的白色蜂窝状脆块进行100目的粉碎； 步骤五:在250~500°C下用氢气还原4~6小时成亚微米的钨粉。
4.根据权利要求2所述的一种泵用合金钢的制作方法，其特征在于:所述的步骤6铸后热处理的步骤为:先由室温以100-180°C/小时速率升温至400-440°C，保温100分钟；再继续以100-200°C /小时速率升温至800-900°C，保温5_6小时；再以100-120°C /小时速率降温至700-750°C，保温460分钟，再以100_130°C /小时速率降温至550_600°C，保温80分钟；再以50-90°C /小时速率降温至250-300°C，保温3小时；再以100-140°C /小时速率升温至400-450°C，再以30-40°C /小时速率降温至200_250°C，再以100-140°C /小时速率升温550 °C，保温2-3小时，取出空冷即得成品。
【文档编号】C21D6/00GK104498666SQ201410826742
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月26日 优先权日:2014年12月26日
【发明者】李大志 申请人:芜湖金龙模具锻造有限责任公司