本發(fā)明涉及一種錫青銅閥門類鑄件的鑄造方法。
背景技術(shù)：
：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(shí)還添加磷、鉛、鋅等元素。磷是良好的脫氧劑，還能改善流動(dòng)性和耐磨性。易切削加工，釬焊和焊接性能好，收縮系數(shù)小，無磁性。具有較高的強(qiáng)度、耐蝕性和優(yōu)良的鑄造性能，長期以來廣泛應(yīng)用于各工業(yè)部門中。工業(yè)錫青銅是工業(yè)上使用的重要銅合金。為改善其鑄造、力學(xué)和耐磨性能，以及節(jié)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(chǎn)形狀復(fù)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(xué)性能，可用作高精密工作母機(jī)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(dòng)軸承。含鋅錫青銅可作高氣密性鑄件。錫青銅因其化學(xué)成分的原因，其凝固范圍大，枝晶偏析嚴(yán)重；凝固時(shí)不易形成集中縮孔，體積收縮很小；鑄件中易出現(xiàn)錫的逆偏析，嚴(yán)重時(shí)鑄件表面可見到白色斑點(diǎn)，甚至出現(xiàn)富錫顆粒，一般稱為錫汗，改進(jìn)澆注方法和工藝條件可減輕逆偏析程度；液態(tài)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(fā)生反應(yīng)(即鋼液氧化)，產(chǎn)生大量的氧化物，導(dǎo)致鑄件基體中出現(xiàn)夾雜，組織不連續(xù)，元素的燒損也較為嚴(yán)重為此，制得的產(chǎn)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(xiàn)吸氣，氧化夾渣，且在內(nèi)澆口位置出現(xiàn)偏析現(xiàn)象非常嚴(yán)重，這些鑄造缺陷直接導(dǎo)致閥門內(nèi)鑄件磅壓時(shí)出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。目前國內(nèi)外多采取常規(guī)的木炭覆蓋工藝，但由于鋼液氧化、鋼包選用不當(dāng)以及冷卻工藝不合適等，導(dǎo)致鑄件出現(xiàn)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(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展，錫青銅的需求量會(huì)不斷增大，現(xiàn)國內(nèi)錫青銅閥門行業(yè)特別是軍工海事操作行業(yè)多使用外國進(jìn)口產(chǎn)品，其生產(chǎn)周期長，價(jià)格較國內(nèi)產(chǎn)品10倍有余的問題，已經(jīng)促使使用方將其眼光投向國內(nèi)，國內(nèi)錫青銅的生產(chǎn)廠家也已經(jīng)孕育而生，但其生產(chǎn)水平良莠不齊，鑄件質(zhì)量很難達(dá)到國內(nèi)行業(yè)的使用條件，要達(dá)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(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中非真空條件下澆注制備錫青銅閥門類鑄件時(shí)由于鋼液氧化、鋼包選用不當(dāng)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(yán)重最終導(dǎo)致鑄件質(zhì)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(fā)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(zhì)量好。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題。本發(fā)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(yīng)爐內(nèi)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(hù)下進(jìn)行；所述水冷的水位根據(jù)鑄件種類的不同而變化：澆注閥蓋類鑄件時(shí)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(jié)拐角位置；澆注閥體類鑄件時(shí)所述水冷的水位高于所述閥體類鑄件的本體高度。本發(fā)明中，所述脫氧磷銅的用量為本領(lǐng)域常規(guī)使用的脫氧磷銅的用量，較佳地為鋼水總重量的0.03％。本發(fā)明中，所述木炭覆蓋的操作和條件為本領(lǐng)域常規(guī)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(fā)明中，所述澆注較佳地采用茶壺包進(jìn)行澆注，使用茶壺包澆注本領(lǐng)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(yù)先加入四元保護(hù)渣料，所述茶壺包移動(dòng)過程中以及澆注過程中，所述鋼水始終處于所述四元保護(hù)渣料和氬氣保護(hù)下，不受空氣氧化。其中，所述四元保護(hù)渣料本領(lǐng)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(fā)明中，所述水冷的開始時(shí)間根據(jù)鑄件的規(guī)格大小來決定，較佳地為所述澆注完成后2.5分鐘。本發(fā)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(shí)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(jié)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(fā)明中，所述室溫具有本領(lǐng)域常規(guī)含義，一般為15～30℃。在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí)例。本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：本發(fā)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(zhì)量好。具體實(shí)施方式下面通過實(shí)施例的方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，按照常規(guī)方法和條件，或按照商品說明書選擇。實(shí)施例1澆注閥蓋類鑄件：設(shè)置非真空感應(yīng)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(yīng)爐內(nèi)熔融，形成熔池時(shí)用木炭覆蓋，覆蓋厚度為30mm。爐料在木炭保護(hù)下完全熔煉成鋼水后加入0.03％的脫氧磷銅，之后進(jìn)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(yù)先加入四元保護(hù)渣料，四元保護(hù)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(dòng)過程中以及澆注過程中，鋼水始終處于所述四元保護(hù)渣料和氬氣保護(hù)下，不受空氣氧化。木炭覆蓋以及澆注前吹氬氣的保護(hù)工藝，解決了鋼液氧化的問題。澆注完成2分鐘后進(jìn)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(jié)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(shí)施例2澆注閥體類鑄件：設(shè)置非真空感應(yīng)爐的溫度為1250℃。將錫青銅合金牌號(hào)c83600(來自astmb62)的原料在非真空感應(yīng)爐內(nèi)熔融，形成熔池時(shí)用木炭覆蓋，覆蓋厚度為50mm。爐料在木炭保護(hù)下完全熔煉成鋼水后加入0.03％的脫氧磷銅，之后進(jìn)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(yù)先加入四元保護(hù)渣料，四元保護(hù)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(dòng)過程中以及澆注過程中，鋼水始終處于所述四元保護(hù)渣料和氬氣保護(hù)下，不受空氣氧化。木炭覆蓋以及澆注前吹氬氣的保護(hù)工藝，解決了鋼液氧化的問題。澆注完成4分鐘后進(jìn)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(duì)比例1設(shè)置非真空感應(yīng)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(yīng)爐內(nèi)熔融，形成熔池時(shí)用木炭覆蓋。爐料在木炭保護(hù)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(jìn)行澆注，澆注溫度為1170℃。澆注完成后自然冷卻即可。效果實(shí)施例1實(shí)施例1和2以及對(duì)比例1中產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率等性能測(cè)試方法及標(biāo)準(zhǔn)參照標(biāo)準(zhǔn)astmb62。實(shí)施例1和2以及對(duì)比例1中的產(chǎn)品的性能測(cè)試結(jié)果如下表1。表1實(shí)施例1和2以及對(duì)比例1中的產(chǎn)品的性能測(cè)試結(jié)果項(xiàng)目實(shí)施例1實(shí)施例2對(duì)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(qiáng)度250mpa262mpa185mpa屈服強(qiáng)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(chǎn)品的質(zhì)量顯著提高。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這僅是舉例說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)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(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁12