CN103556034B - 天然气动力缸体的蠕化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天然气动力缸体的蠕化处理工艺，用于解决现有蠕化处理蠕化成功率低、蠕化处理质量较差的问题。本发明包括以下步骤：（1）将蠕化剂加入到蠕化装置的一侧，孕育剂加入到蠕化装置的另一侧；（2）将温度为1430℃-1460℃的铁水冲入到装有孕育剂一侧的蠕化装置中；（3）扒去浮在铁水表面的渣子，并检测是否蠕化成功。本发明的蠕化合格率高达100%，蠕化率级别达到蠕85以上，提高了蠕化的合格率和蠕化质量。
Description
技术领域
本发明属于天然气动力缸体技术领域，具体涉及一种天然气动力缸体的蠕化处理工艺。
背景技术
现有技术中，天然气的压缩方式主要采用管道释然汽轮机和离心式天然气压缩机进行压缩。
目前国内、外的天然气压缩机主要分为高速大功率往复活塞式压缩机和低速往复式压缩机。其中，高速大功率往复活塞式压缩机，转速n达到1000r/min、功率P达到6000kW，主要用于天然气的集输增压、储气库注气，是天然气勘探开发、储存必不可少的设备。动力缸是天然气压缩机在压缩天然气的过程中提供动力的主要部件，动力缸的质量直接决定着天然气压缩机的工效。
目前的天然气动力缸体制造工艺技术都是采用先实施整体式缸体浇注，然后进行后期机加工的方式生产。具体的工艺步骤为：先按照设计图纸的要求制作铸造用模具；然后采用铸铁的方式进行浇注；浇注完成后对动力缸体进行清理；然后进行内外加工；对表面进行硬化处理等后续加工处理。
现有HT250灰铸铁生产出来的动力缸体的单铸试棒抗拉强度为265—285MPa，本体强度为255—275MPa，石墨分布形态为片状A型和少量片状C型石墨，基体组织为细片状珠光体，使得天然气动力缸体强度低，力学性能差。
并且现有的蠕化处理成功率较低，蠕化处理质量较差。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的缺陷，而提供一种天然气动力缸体的蠕化处理工艺，蠕化合格率高达100%，蠕化率级别达到蠕85以上，提高了蠕化的合格率和蠕化质量，本发明蠕化后生产的天然气动力缸体单铸试棒抗拉强度为350～400MPa，本体强度为340～380MPa，石墨分布形态为蠕虫状石墨，基体组织为铁素体额和珠光体。提高了动力缸体的力学性能，满足了对动力缸体的需求。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
天然气动力缸体的蠕化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将蠕化剂加入到蠕化装置的一侧，孕育剂加入到蠕化装置的另一侧；
（2）将温度为1430℃—1460℃的铁水冲入到装有孕育剂一侧的蠕化装置中；
（3）扒去浮在铁水表面的渣子，并检测蠕化处理是否成功。
进一步地，所述蠕化剂与铁水的质量比为9：750—800，所述的孕育剂与铁水的质量比为11：750—800。
进一步地，所述的蠕化剂为重稀土蠕化剂，孕育剂为锶硅孕育剂。
进一步地，所述铁水的重量百分比组成为：碳3.55—3.65%、硅1.6—1.8%、锰0.5—0.6%、磷0—0.06%、硫0—0.02%、铬0.15—0.25%、铜0.5—0.7%、钼0.15—0.25%、镁0.007—0.009%、铼0.025—0.030%，其余为铁。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用的蠕化处理工艺，在该工艺条件下蠕化合格率高达100%，蠕化率级别达到蠕85以上，提高了蠕化的合格率和蠕化质量，使得各项性能指标均符合JB/T4403-1999《蠕墨铸铁件》相关要求。
采用本发明蠕化处理后的铁水进行浇注，生产出来的天然气动力缸体单铸试棒抗拉强度为350～400MPa，本体强度为340～380MPa，石墨分布形态为蠕虫状石墨，基体组织为铁素体额和珠光体。提高了天然气动力缸体的力学性能，满足了对天然气动力缸体的需求。本发明不仅适用于制作天然气动力缸体，还能够适用于其他铸件的制作。
本发明的铁水的重量百分比组成为，碳3.55—3.65%、硅1.6—1.8%、锰0.5—0.6%、磷0—0.06%、硫0—0.02%、铬0.15—0.25%、铜0.5—0.7%、钼0.15—0.25%、镁0.007—0.009%、铼0.025—0.030%，其余为铁，能够满足蠕化处理的要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
天然气动力缸体的蠕化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将蠕化剂加入到蠕化装置的一侧，孕育剂加入到蠕化装置的另一侧；
（2）将温度为1430℃—1460℃的铁水冲入到装有孕育剂一侧的蠕化装置中；
（3）扒去浮在铁水表面的渣子，并检测是否蠕化成功。
通过三角试验进行检测蠕化处理是否成功，若蠕化成功，则准备浇注；蠕化不成功则补加入蠕化剂再检测是否蠕化成功；若蠕化还是不成功，则将铁水进行报废处理，从新进行熔炼，若成功则准备浇注。
三角试样检测对于本领域技术人员来说，都能明白和理解，在此不再赘述。
冲入法是目前应用最为广泛的球化处理方法，冲入法使用的球化处理包有平底式，凹坑式和堤坝式三种蠕化装置。堤坝式是最为常用的一种，堤坝内的面积和坝高由处理满包铁液时所需要的球化剂及覆盖材料的量而定。
作为一种优选的方式，本发明采用堤坝式蠕化装置。
进一步地，所述蠕化剂与铁水的质量比为9：750—800，所述的孕育剂与铁水的质量比为11：750—800。
进一步地，所述的蠕化剂为重稀土蠕化剂，具有蠕化率稳定，入量范围宽，抗衰退能力强的特点；孕育剂为锶硅孕育剂，它能够提高强度、调整硬度、细化共晶团、减少偏析、促进组织均匀化、明显减少白口倾向等，综合使用性能良好。重稀土蠕化剂、锶硅孕育剂本领域的技术人员都能明白和理解，例如重稀土蠕化剂为龙南龙钇重稀土科技股份有限公司生产的型号为YSBM—2的蠕化剂，锶硅孕育剂为荆州市紫荆特种炉料有限公司生产的高效复合锶硅孕育剂（SRC）。
进一步地，所述铁水的重量百分比组成为：碳3.55—3.65%、硅1.6—1.8%、锰0.5—0.6%、磷0—0.06%、硫0—0.02%、铬0.15—0.25%、铜0.5—0.7%、钼0.15—0.25%、镁0.007—0.009%、铼0.025—0.030%，其余为铁，本发明所采用的铁水能够满足蠕化处理的要求。
制备上述成分的铁水可以按照下面的步骤制作：
（1）准备如下重量份数的原料：Q12本溪生铁1250份、废钢250份、回炉铁700份、铬铁4份、钼铁6份、铜9份、硅铁9份；对于本领域的技术人员来说都能明白和理解Q12本溪生铁，因此在此不再赘述。
（2）先将钼铁、烙铁加入熔炼容器的炉底，再加入Q12本溪生铁、废钢、回炉铁、硅铁进行熔化；先加入熔点较高的钼铁、烙铁保证其能够完全熔化，以免后加入熔点较低铜、硅铁烧损。
（3）待熔炼容器中的炉料完全熔化后升温至1310℃—1390℃拔净炉渣；
（4）炉前检验，调整成分；由于回炉铁成分有一定波动，因此需要进行检验以满足工艺要求。通过多功能热分析仪主要检验碳含量以及硅含量，保证含碳量位于3.55%—3.65%，若偏高补加废钢，偏低使用增碳剂；保证硅含量在1.6—1.8%，根据硅含量调整硅铁的加入量。
由于蠕化处理过程中所加的孕育剂中含有硅铁，所以炉前检验除去了孕育剂中的含硅量0.5%，因此经过蠕化处理之后的硅含量在2.1—2.3%。具体的说经过蠕化处理之后的铁水的重量百分比组成为：碳3.55—3.65%，硅2.1—2.3%，锰0.5—0.6%，磷0—0.06%，硫0—0.02%，铬0.15—0.25%，铜0.5—0.7%，钼0.15—0.25%，镁0.007—0.009%，铼0.025—0.030%，其余为铁；而最终进行浇注的铁水是经过蠕化处理之后的铁水。
（5）温度升至1310℃—1390℃加入铜；继续升温至1450℃—1460℃后保温5—10分钟并在1430℃—1460℃出炉。有利于铁液杂质的净化和炉渣的上浮，并通过扒渣除去炉渣。若时间过短则不利于净化和炉渣的上浮，过长则会增加生铁和相应合金的烧损，并影响铁水的质量。
本发明可以采用感应电炉进行熔炼铁水，也可以选用其他电炉进行熔炼，在此不再赘述。
本发明采用的蠕化处理工艺，在该工艺条件下蠕化合格率高达100%，蠕化率级别达到蠕85以上，提高了蠕化的合格率和蠕化质量，使得各项性能指标均符合JB/T4403-1999《蠕墨铸铁件》相关要求。提高了蠕化的合格率。
通过试验，当蠕化剂与铁水的质量比不在9：750—800范围内，孕育剂与铁水的质量不在11：750—800时候，试验8000次，蠕化成功40次，蠕化率级别为蠕75。
当孕育剂加入到蠕化剂一侧并覆盖时，蠕化剂无法完全熔化，试验200次，成功0次。
当蠕化剂量为蠕化剂与铁水的质量比为9：750—800，孕育剂与铁水的质量比为11：750—800；孕育剂加入一侧，蠕化剂另一侧时，试验3000次，成功3000次。
当冲入铁水温度高于1460℃时，对蠕化影响很小，但蠕化后铁水温度过高，距离浇注时间过长，易造成蠕化失效，造成蠕化失败；若温度低于1430℃时，蠕化剂无法完全熔化，致使蠕化不稳定，使蠕化成功率降低。
本发明获得天然气缸体质量生产出来的动力缸体单铸试棒抗拉强度为350～400MPa，本体强度为340～380MPa，石墨分布形态为蠕虫状石墨，基体组织为铁素体和珠光体。提高了动力缸体的力学性能，满足了对动力缸体的需求。
实施例一
本实施例的天然气动力缸体的蠕化处理工艺，包括以下步骤：
（1）将蠕化剂加入到蠕化装置的一侧，孕育剂加入到蠕化装置的另一侧；
（2）将温度为1450℃的铁水冲入到装有孕育剂一侧的蠕化装置中；
（3）扒去浮在铁水表面的渣子，取三角试样检测，检测是否蠕化成功。
进一步地，所述蠕化剂与铁水的质量比为9：750，所述的孕育剂与铁水的质量比为11：750。
进一步地，所述的蠕化剂为重稀土蠕化剂，孕育剂为锶硅孕育剂。
进一步地，所述铁水的重量百分比组成为：碳3.55—3.65%、硅1.6—1.8%、锰0.5—0.6%、磷0—0.06%、硫0—0.02%、铬0.15—0.25%、铜0.5—0.7%、钼0.15—0.25%、镁0.007—0.009%、铼0.025—0.030%，其余为铁。
实施例二
本实施例的天然气动力缸体的蠕化处理工艺，包括以下步骤：
（1）将蠕化剂加入到蠕化装置的一侧，孕育剂加入到蠕化装置的另一侧；
（2）将温度为1460℃的铁水冲入到装有孕育剂一侧的蠕化装置中；
（3）扒去浮在铁水表面的渣子，取三角试样检测，检测是否蠕化成功。
进一步地，所述蠕化剂与铁水的质量比为9：800，所述的孕育剂与铁水的质量比为11：800。
进一步地，所述的蠕化剂为重稀土蠕化剂，孕育剂为锶硅孕育剂。
进一步地，所述铁水的重量百分比组成为：碳3.55—3.65%、硅1.6—1.8%、锰0.5—0.6%、磷0—0.06%、硫0—0.02%、铬0.15—0.25%、铜0.5—0.7%、钼0.15—0.25%、镁0.007—0.009%、铼0.025—0.030%，其余为铁。
实施例三
本实施例的天然气动力缸体的蠕化处理工艺，包括以下步骤：
（1）将蠕化剂加入到蠕化装置的一侧，孕育剂加入到蠕化装置的另一侧；
（2）将温度为1455℃的铁水冲入到装有孕育剂一侧的蠕化装置中；
（3）扒去浮在铁水表面的渣子，取三角试样检测，检测是否蠕化成功。
进一步地，所述蠕化剂与铁水的质量比为9：760，所述的孕育剂与铁水的质量比为11：780。
进一步地，所述的蠕化剂为重稀土蠕化剂，孕育剂为锶硅孕育剂。
进一步地，所述铁水的重量百分比组成为：碳3.55—3.65%、硅1.6—1.8%、锰0.5—0.6%、磷0—0.06%、硫0—0.02%、铬0.15—0.25%、铜0.5—0.7%、钼0.15—0.25%、镁0.007—0.009%、铼0.025—0.030%，其余为铁。
实施例五
本实施例的天然气动力缸体的蠕化处理工艺，包括以下步骤：
（1）将蠕化剂加入到蠕化装置的一侧，孕育剂加入到蠕化装置的另一侧；
（2）将温度为1458℃的铁水冲入到装有孕育剂一侧的蠕化装置中；
（3）扒去浮在铁水表面的渣子，取三角试样检测，检测是否蠕化成功。
进一步地，所述蠕化剂与铁水的质量比为9：770，所述的孕育剂与铁水的质量比为11：790。
进一步地，所述的蠕化剂为重稀土蠕化剂，孕育剂为锶硅孕育剂。
进一步地，所述铁水的重量百分比组成为：碳3.55—3.65%、硅1.6—1.8%、锰0.5—0.6%、磷0—0.06%、硫0—0.02%、铬0.15—0.25%、铜0.5—0.7%、钼0.15—0.25%、镁0.007—0.009%、铼0.025—0.030%，其余为铁。
Claims (3)
1.天然气动力缸体的蠕化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将蠕化剂加入到蠕化装置的一侧，孕育剂加入到蠕化装置的另一侧；
（2）将温度为1430℃—1460℃的铁水冲入到装有孕育剂一侧的蠕化装置中，所述铁水的重量百分比组成为：碳3.55—3.65%、硅1.6—1.8%、锰0.5—0.6%、磷0—0.06%、硫0—0.02%、铬0.15—0.25%、铜0.5—0.7%、钼0.15—0.25%、镁0.007—0.009%、铼0.025—0.030%，其余为铁；
（3）扒去浮在铁水表面的渣子，并检测蠕化处理是否成功。
2.根据权利要求1所述的天然气动力缸体的蠕化处理工艺，其特征在于，所述蠕化剂与铁水的质量比为9：750—800，所述的孕育剂与铁水的质量比为11：750—800。
3.根据权利要求1—2任一所述的天然气动力缸体的蠕化处理工艺，其特征在于，所述的蠕化剂为重稀土蠕化剂，孕育剂为锶硅孕育剂。
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