超低硫磷高溫高壓閥體鑄造成型工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及閥體鑄造【技術領域】，公開了一種超低硫磷高溫高壓閥體鑄造成型工藝。以超低硫磷高溫高壓閥體鑄件的三個管口的中心所在平面為分型面，三個管口的正上方分別設置有第一冒口，閥體鑄件各管相交處上方分別設有第二冒口，下方設有數塊冷鐵，冷鐵與鑄件之間用鉻礦砂隔開，采用底返式澆注系統澆注，橫澆道處與閥體鑄件下方，并在同一水平面和數條內澆道相連，內澆道的頂端出口設置在所述管口靠近端面管壁上。采用本發明的鑄造成型工藝生產的閥體鑄件成型好，形成的基體組織致密，本發明應用鑄造工藝CAE模擬技術，縮短了鑄件生產周期，合理優化了鑄件制作工藝，節省模型和造型材料，降低了鑄件生產成本，具有較高的經濟效益。
【專利說明】超低硫磷高溫高壓閥體鑄造成型工藝

【技術領域】
[0001]本發明涉及閥體鑄造【技術領域】，具體說的是一種閥體鑄件成型好、形成的基體組織致密的超低硫磷高溫高壓閥體鑄造成型工藝。

【背景技術】
[0002]用于高壓加氫裝置的臨氫閥門，由于高壓加氫裝置臨氫、高壓和伴有硫化氫腐蝕，所以應根據閥門使用的環境溫度，選用具有抗氫腐蝕和抗硫化氫腐蝕的鑄鋼制造。國內目前生產的加氫裂化高壓閥門在工程使用中主要存在以下問題:閥體泄漏(鑄造閥體存在砂眼、裂紋等)、閥門密封面內漏、填料函密封泄漏、閥蓋與閥體連接處易發生泄漏、閥桿易斷裂等；而閥體作為閥門的主要組成部分，其質量直接影響整個閥門的質量。鑄件體收縮大，易產生縮孔、縮松，線收縮大(自由收縮約3.0-3.2%)，易因收縮受阻而產生裂紋，冒口分布密集、鑄件壁厚大，鋼液溫度相對高時，容易產生粘砂，造成閥體質量不符合要求，易產生次品、廢品，造成生產成本的浪費。


【發明內容】

[0003]本發明的目的是提供一種超低硫磷高溫高壓閥體鑄造成型工藝，以解決臨氫閥門閥體鑄件在鑄造過程中易產生縮孔、縮松、裂紋，高溫鋼液容易粘砂，鑄件成品質量達不到要求的問題。
[0004]為解決上述技術問題本發明所采取的技術方案為:
一種超低硫磷高溫高壓閥體鑄造成型工藝，該超低硫磷高溫高壓閥體鑄件有三個管口，該閥體鑄造模采用樹脂砂手工操作造型，本鑄造成型工藝底返式澆注系統，以三個所述管口的中心所在平面為分型面，將所述鑄件分為上下兩半，三個所述管口的正上方分別設置有第一冒口，所述閥體鑄件各管相交處上方分別設有第二冒口，所述閥體鑄件各管相交處下方設有數塊冷鐵，所述冷鐵與閥體鑄件之間用鉻礦砂隔開，所述冷鐵的下方設有橫澆道，所述橫澆道處于閥體鑄件下方，并在同一水平面和數條內澆道相連，所述內澆道的頂端出口設置在所述管口的端面管壁下方，所述內澆道的頂端處于同一水平高度。
[0005]作為本發明的進一步，所述第一冒口下延管口設置傾斜冒口補縮通道。
[0006]作為本發明的更進一步改進，所述冷鐵為間接冷鐵，厚度為該部位閥體鑄件壁厚的0.8倍。
[0007]作為本發明的更進一步改進，所述鉻礦砂的厚度為30?50mm。
[0008]作為本發明的更進一步改進，所述管口處鑄件機械加工余量采用從閥體鑄件管體非加工面向機械加工余量過渡形式的傾斜加工量施放形式。
[0009]作為本發明的更進一步改進，所述第一冒口、第二冒口均為橢圓型保溫冒口。其中冒口的大小按模數法計算。
[0010]本發明帶來的有益效果為:
(I )、分型面的選擇經過閥體鑄件各管口的中心，使分型面所在的平面為閥體鑄件的最大截面，保證閥體鑄件各管口軸向中心線在同一平面上，減少鑄造砂芯的使用，減少了下芯合箱裝配偏差，避免澆注后形成飛邊，提高了閥體鑄件各部位相對尺寸精度，表面質量，造型較方便簡單；
(2)、管口部位各設置一個第一冒口，第一冒口下延管口設置傾斜冒口補縮通道，有利于管口部位的補縮，提高冒口補縮效率；閥體上方各管相交處設置三個第二冒口，使閥體鑄件主體能夠補縮充分，形成的組織致密，同時集渣效果顯著；
(3)、采用底返澆注方式，內澆道設計分散且與橫澆道在同一平面相連，使閥體鑄件充型平穩、快速，該澆注系統能實現閥體鑄件澆鑄時鋼液的定向流動，避免澆注沖砂，避免閥體鑄件產生冷隔缺陷，且能很好的將各類夾雜物匯集至冒口中，減少閥體鑄件的砂眼、夾雜類缺陷；
(4)、在閥體各管相交處厚大部位及管體下方施放冷鐵，并在冷鐵與閥體鑄件之間設置鉻礦砂，構成間接冷鐵，形成了冒口的補縮末端，增加了冒口有效補縮距離，實現了鑄件順序凝固，形成基體的組織致密，減少了閥體鑄件在凝固和冷卻過程中產生的縮孔、縮松和裂紋缺陷，間接冷鐵不與鑄件表面直接接觸，合理施放可以改善鑄件表面質量；
(5)、管口處施放過度形式傾斜機械加工余量，實現非加工面與加工面之間光滑銜接，即保證了加工面處的加工量，同時為管口向管體補縮提供補縮通道，提高了閥體鑄件管口的質量及尺寸精度，具有非常好的效果。
[0011]本發明應用的技術方法:以統一的三維造型平臺作為信息交換的基礎，集成鑄造工藝CAE系統研究，進行鑄造工藝參數設計，澆冒口系統設計，生成包含鑄造工藝信息的鑄件三維模型，進行盡可能多的凝固過程數值CAE模擬，使鑄件結構更優、工藝更合理，實現鑄件結構優化設計與工藝出品率提升設計兩者的和諧統一，能有效提高產品開發效率，從而為確定最優工藝方案提供科學的依據，達到縮短工藝設計周期，降低生產成本，提高閥門鑄造質量的目的。
[0012]采用本發明的鑄造成型工藝生產的閥體鑄件成型好，形成的基體組織致密。將毛坯逐件進行100%射線探傷檢測和100%液體滲透檢測，射線探傷檢測范圍符合ASME B16.34標準，檢測方法按MSS SP54標準進行，檢測結果合格。液體滲透檢測方法執行ASTM E165標準，檢測結果合格。本發明應用鑄造工藝CAE模擬技術，縮短了鑄件生產周期，合理優化了鑄件制作工藝，節省模型和造型材料，降低了鑄件生產成本，具有較高的經濟效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的結構示意圖；
圖2是圖1中本發明的俯視不意圖；
圖中:1、閥體鑄件，2、管口，3、冒口，4、分型面，5、內澆道，6冷鐵，7、橫澆道，8、鉻礦砂，
9、加工量，10、補縮通道。

【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發明的技術方案和有益效果作進一步詳細的說明。
[0015]如圖1、圖2所不的一種超低硫憐聞溫聞壓閥體鑄造成型工藝，該超低硫憐聞溫聞壓閥體鑄件I有三個管口 2，該閥體鑄造模采用樹脂砂手工操作造型，本鑄造成型工藝底返式澆注系統，以三個管口 2的中心所在平面為分型面4，將鑄件分為上下兩半；三個所述管口 2的正上方分別設置有第一冒口 31，第一冒口 31下延管口設置傾斜冒口補縮通道10，閥體鑄件I各管相交處上方分別設有第二冒口 32 ;閥體鑄件I各管相交處下方設有數塊冷鐵6，冷鐵6與閥體鑄件I之間用鉻礦砂8隔開，鉻礦砂8的厚度為30?50mm，冷鐵6形成間接冷鐵，厚度為該部位閥體鑄件I壁厚的0.8倍；冷鐵6的下方設有橫澆道7，橫澆道7處于閥體鑄件I下方，并在同一水平面和數條內澆道5相連，內澆道5的頂端出口設置在管口2的端面管壁下方，內澆道5的頂端處于同一水平高度。
[0016]管口 2處鑄件機械加工余量采用從閥體鑄件I管體非加工面向機械加工余量過渡形式的傾斜加工量9施放形式。
[0017]根據補縮部位形狀，第一冒口 31、第二冒口 32均為橢圓型保溫冒口。
[0018]本實施例中閥體產品型號為:DN400 25001b型；閥體鑄件所用材料為:CF8C ;閥體外形尺寸:1600X900X 1400mm，采用木制模型，以呋喃樹脂砂造型，鑄件毛重:4300kg，冒口模數為該部位鑄件模數的1.08?1.1倍，根據冒口補縮距離計算方法設置冷鐵，根據鑄件毛重及澆冒口重計算出鑄件出品率為:46.5%。
[0019]用此發明技術方案共試制生產2件:閥體鑄件編號為3C688、3C748。對試件進行檢驗。
[0020]產品檢驗要求:
(1)射線探傷檢測范圍符合ASMEB16.34標準，檢測方法執行MSS SP54標準，檢測結果符合表I要求:
表1............................................缺陷麵.....................................................................................種笑...........................................................................................................憂...............................................................]



ASTM ElBb
氣孔A義2(y小于2續) ^
___B__B2 (不小于 2.)_
m, imCCTA2 (—不..?于_2 緩)I
MiL 2型CCP?2T^+于 2 緩)
I Iwl,c — 0:2《本+于2&) I
I裂紋P無
ΒΨ.Ej 無 1.入_F.......................................................................................................M..............................................................................................1
(2)液體滲透檢測方法執行ASTME165標準，檢測結果符合表2要求:
表2 缺,突型檢驗要零
I,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,------------------------------------------------------------------?
_Hl__I_
冷■絞無線性盤示長度不大于2瞧_單個圓形缺Pfi__不大于fan_
S藥缺Ifi (|§尺寸4、于0.Sum的藥中缺霊fR長度在任倚IIjOnroX lOOnro的函fP沖不1
B)大于2μγ*
(3)逐件進行金相組織和侵蝕試驗，試驗執行ASTMΕ381標準，結果符合下列要求: 硫化物(A)彡1.0級；
硅酸鹽⑶(1.5級；
氧化鋁(C) ( 1.0級；
球化氧化物⑶彡2級；
總級別數彡5級；
不允許有尺寸大于ASTM Ε45標準中的2.5級的偏析和帶狀不均勻組織，不允許有條狀夾渣和裂紋；
鐵素體含量4?16% ；
(4)侵蝕試驗采用硫酸-硫酸銅法。
[0021]產品檢驗結果如下:
(I )射線探傷檢測報告:
表3
_體鑄件編號:3C688_體鑄，編號:3C748
If1- |g| mmm #s |丨| 結巢 mmm #s |證 is*
1T I115mm 2 合.~ T I 毛缺陷 IIIimb 2 合格
2_ 卞 2 —^缺_ IISmT 2■■卞 2 氣|[■—(ET 115mm —2 舍搭—
3T 3 夾達(Bi) 115?' 2 合格下3 無缺陷 115ro> 2 合格—4....................T.4115?2.....................福......................T.4——....115:.2............................—
5T 5無缺_ 115?2 舍搭下5 無缺陷 115職2合格
6下6無缺陷 115--2 合權.下6夾!窒(Si) 11 Snan 2__合.7Tl—一120離…2.......................福—T..?-畫 _...........2 —■
B下8無缺陷 120?'2 合格T 8 無缺陷Ι--?Γ2 一合格
9上I 無缺陷 115?.2 η合搭上I 無缺Pl 115? 2 合格
10上2 無缺陷 115?' 2 合格上2 ~無缺陷 115w> 2 合格......13115i?—2............................' —1.3.....................1ι5ιμΓ —2............................—
12上 4 無缺陷 IlSmi' 2 4搭—.上 4 ■■Ι--Γ 2..合輸
13^上5 無缺陷 IiSim 2 —■￥￥—~ J: 5 無缺陷 115? 2 合格
14Jt 6 無缺陷 IlSiai 2 o~fe JL 6 無缺陷 IlBmn 2
15..."...± 7........( Al)...1^wT2m......................1.廠—......-.......................2............................#11...~
16丨上8丨無缺陷 120m 2 合6 上8 I夾丨査汸I) 115iw| 2 合格
(2)滲透探傷檢測結果合格。
[0022]( 3 )金相檢驗結果如表4所示: 表4
j離j■載金觀一:..............................................................邋膠■ ?執桿賴
? ^ 編號 1?ι.ο κι.5 ^^oToiF StM ai° mm




贏STl
CI3-206 3C6S8 0.5 0.5 0.5 1.0 3.0 奧R；律' fti ■&格




￡381




ASl^
Ci3"2K> 3C74S 0.5 0.S 0,5 2.0 5.0 煲民待.+鑛:?陳.合袼




E38I
(4)鐵素體含量檢驗結果如表5所示:
表5
fm tttt.號鐵素?Φ.含重(m c4-16%)^mm—^I
C13-206 3C6S8 4.5 4.6 5.0 4.6 4.8 5.0舍格
C13-210 3C748 4.9 5.0 5.5 4.8 5.5 5.4舍裕
(5)晶間腐蝕結果
硫酸一硫酸銅法:通過，符合檢測要求。
【權利要求】
1.一種超低硫磷高溫高壓閥體鑄造成型工藝，該超低硫磷高溫高壓閥體鑄件(I)有三個管口(2)，該閥體鑄造模采用樹脂砂手工操作造型，本鑄造成型工藝底返式澆注系統，其特征在于:以三個所述管口(2)的中心所在平面為分型面(4)，將所述鑄件分為上下兩半，三個所述管口(2)的正上方分別設置有第一冒口(31)，所述閥體鑄件(I)各管相交處上方分別設有第二冒口(32)，所述閥體鑄件(I)各管相交處下方設有數塊冷鐵(6)，所述冷鐵(6)與閥體鑄件(I)之間用鉻礦砂(8)隔開，所述冷鐵(6)的下方設有橫澆道(7)，所述橫澆道(7)處于閥體鑄件(I)下方，并在同一水平面和數條內澆道(5)相連，所述內澆道(5)的頂端出口設置在所述管口(2)的端面管壁下方，所述內澆道(5)的頂端處于同一水平高度。
2.根據權利要求1所述的超低硫磷高溫高壓閥體鑄造成型工藝，其特征在于:所述第一冒口(31)下延管口設置傾斜冒口補縮通道(10)。
3.根據權利要求1所述的超低硫磷高溫高壓閥體鑄造造成型工藝，其特征在于:所述冷鐵(6)為間接冷鐵，厚度為該部位閥體鑄件(I)壁厚的0.8倍。
4.根據權利要求1所述的超低硫磷高溫高壓閥體鑄造成型工藝，其特征在于:所述鉻礦砂(8)的厚度為30?50mm。
5.根據權利要求1所述的超低硫磷高溫高壓閥體鑄造成型工藝，其特征在于:所述管口(2)處鑄件機械加工余量采用從閥體鑄件(I)管體非加工面向機械加工余量過渡形式的傾斜加工量(9)施放形式。
6.根據權利要求1所述的超低硫磷高溫高壓閥體鑄造成型工藝，其特征在于:所述第一冒口(31)、第二冒口(32)均為橢圓型保溫冒口。
【文檔編號】B22C9/24GK104190874SQ201410361908
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】蔣春宏, 陳永麗 申請人:蘭州蘭石集團有限公司