一种用于换向阀的主阀芯制造技术

本发明专利技术涉及一种用于换向阀的主阀芯。包括下阀套、阀芯、内设置有活塞的上阀套，下阀套插入上阀套内并与上阀套相连，阀芯位于下阀套内并伸入活塞内，上阀套具有一开口且开口处盖设有端盖，上阀套、下阀套、阀芯均由合金钢制成：C0.10‑0.15％、Cr1.5‑2.0％、Si0.22‑0.35％、Mn0.8‑1.2％、Al0.045‑0.06％、N0.03‑0.05％、Mo0.25‑0.35％、Cu：0.025‑0.04％、S0.005‑0.022％、V0.08‑0.15％、RE0.08‑0.15％、P≤0.015％，余量为Fe。主阀芯强韧性、抗回火稳定性、抗冷‑热疲劳性能、高温抗磨损能力较好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于换向阀的主阀芯。
技术介绍
换向阀又称克里斯阀，阀门的一种，具有多向可调的通道，可适时改变流体流向，可分为手动换向阀、电磁换向阀、电液换向阀等。其主要由阀体、密封组件、凸轮、阀杆、手柄和阀盖等零部件组成。阀门由手柄驱动，通过手柄带动阀杆与凸轮旋转，凸轮具有定位驱动与锁定密封组件的开启与关闭功能。手柄逆时针旋转，两组密封组件分别在凸轮的作用下关闭下端的两个通道，上端的两个通道分别与管道装置的进口相通。反之，上端的两个通道关闭，下端两个通道与管道装置的进口相通，实现了不停车换向。工作时借着阀外的驱动传动机构转动驱动轴，带动摇拐臂，启动阀板，使工作流体时而从左入口通向阀的下部出口，时而从右入口变换通向下部出口，实现了周期变换流向的目的。这种变换阀在石油、化工生产中有着广泛的应用，在合成氨造气系统中最为常用。此外，换向阀还可作成阀瓣式的结构，多用于较小流量的场合。工作时只需转动手轮通过阀瓣来变换工作流体的流向。现有的换向阀通常包括两种：液压式换向阀和手动式换向阀。液压式换向阀通常包括阀套和位于阀套内且与阀套同轴设置的阀杆，阀套的一端设置有工作油口，阀套的另一端设置有控油口，阀套侧壁设置有压力油口和回液油口，其中回液油口靠近控油口，压力油口靠近工作油口，阀杆内沿轴向设置有与工作油口连通的进油通道，阀杆上设置有与进油通道连通的开口；在初始状态时，阀杆上的开口将进油通道和回液油口连通，工作油口和回液油口处于连通状态，此时，压力油口和控油口内输入液压油，控油口内的液压油将阀杆向工作油口方向推动，阀杆上的开口与回液油口断开，工作油口和回液油口处于隔离状态，当阀杆上的开口移动至压力油口处时，阀杆上的开口将压力油口和工作油口连通。手动式换向阀与液压式换向阀的结构基本相同，区别仅在于手动式换向阀设置手柄组件取代控油口来驱动阀杆，手柄组件推动阀杆压力油口和工作油口的连通。换向阀在作为原油、燃油及其它具有较强侵蚀性液体的换向工具时，其工作环境复杂，极易受到环境以及油品中的各种腐蚀性元素的侵蚀，并且在生产应用中极易受到外力的冲击而发生形变等，这种情况在换向阀应用于液体加压输送是尤为危险，此时液体的侵蚀能力显著增强，器件稍有损伤就会无限地放大危害。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有极好的强韧性、抗回火稳定性、抗冷-热疲劳性能、高温抗磨损能力的用于换向阀的主阀芯。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于换向阀的主阀芯，包括上阀套、下阀套、阀芯，其特征在于，所述下阀套插入上阀套内并与上阀套相连，在上阀套内设置有活塞，所述阀芯位于下阀套内并伸入活塞内，所述上阀套具有一开口且在开口处盖设有端盖，主阀芯中上阀套、下阀套、阀芯均由合金钢材料制成，所述合金钢的组成元素及其质量百分比为：C：0.10-0.15％、Cr：1.5-2.0％、Si：0.22-0.35％、Mn：0.8-1.2％、Al：0.045-0.06％、N：0.03-0.05％、Mo：0.25-0.35％、Cu：0.025-0.04％、S：0.005-0.022％、V：0.08-0.15％、RE：0.08-0.15％、P≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。本专利技术主阀芯的上阀套、下阀套、阀芯均由合金钢制成，该合金钢通过各元素之间产生的协同作用提高主阀芯的综合性能。在合金钢中加入低含量铬的同时，加入Cu、Mn、Mo、Al、Si、V、RE等合金元素，放弃加入镍、钨等贵重金属元素，能够强化基体，获得MoC、VC等特殊碳化物和合金碳化物，从而提高主阀芯合金钢的组织稳定性。Cu、Al的加入可以提高主阀芯合金钢的散热性能。Cr、Si、Al能够提高合金钢的抗生长与抗氧化能力。散热性能、抗生长和抗氧化能力的提高又能进一步提高合金钢的高温性能，使其在高温环境下使用的寿命有所提高。Mn、Si等元素的加入能够提高钢液的流动性。稀土的影响与合金元素进行配合，进一步提高主阀芯合金钢的强韧性，使其表面硬度高，内部具有韧性。在本专利技术主阀芯的合金钢中若碳含量过低，在加工中会严重影响强度和硬度，若碳含量过高，塑性低，还会影响后续的成型及电镀过程中的性能，造成开裂等问题。为了避免在渗层中发生内氧化形成“黑色网状组织”缺陷，本专利技术主阀芯合金钢中Si含量要求控制在0.22-0.35％。当加入0.22-0.35％Si可以提高主阀芯的强度，若Si含量低于0.22％，则会影响主阀芯的屈服强度。尽管Mn是固溶强化元素，但在本专利技术主阀芯合金钢中，若锰含量大于1.2％，则会大幅度降低主阀芯的塑性和韧性。主阀芯合金钢的耐热性随着Mo含量的增加而增强，此外Cr、Si、Al都可生成致密的氧化物，形成保护膜。铝是最基本、最有效的细化晶粒元素，在钢中主要以AlN形式存在。AlN主要分布于晶界，起到钉扎晶界阻止晶粒长大的作用。当合金钢中铝含量较高，但氮含量较低时，则不能形成足够的AlN使其均匀的分布于奥氏体晶界。AlN数量较少必然导致其分布较多的位置钉扎晶界作用明显，较少的位置则不能钉扎晶界阻止奥氏体晶粒的长大，这也是产生混晶，即晶粒局部异常长大的主要原因。本专利技术主阀芯合金钢中加入0.08-0.15％V细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒不仅是强化合物形成元素，还是钢材优良的脱氧剂，能与碳的结合，形成高熔点、高硬度、高弥散度且稳定的VC碳化物，且0.08-0.15％V与0.8-1.2％Mn起协同作用，共同提高钢的强度和硬度，其原因在于V与Mn配合使用不仅可以细化晶粒，还可以得到更高体积分数的弥散分布析出颗粒，同时起到细晶强化和弥散强化的作用，还可以提高主阀芯的强度、韧性以及抗腐蚀能力。且本专利技术主阀芯合金钢中由于0.08-0.15％稀土的存在，与0.08-0.15％V一起增强了主阀芯合金钢组织细化的程度，从而使其扩散系数降低，减轻其氧化程度。同时碳化物在回火的过程中析出速度和长大速度都较为缓慢，提高了钢的强度和抗回火稳定性。未加入稀土时，合金钢组织非常不均匀，相对碳化合物尺寸较大，网状二次碳化合物较为明显。加入少量的稀土时，合金钢二次碳化合物断网明显。稀土含量越高，组织越来越均匀，越来越细。稀土含量的增加使得碳化合物支晶和莱氏体网格越来越细，进而提高合金钢的冲击韧性。热处理后，未加稀土与加入稀土的合金钢组织都包括回火马氏体、少量回火托氏体、含铬和锰等的合金碳化物与分布均匀的VC、MoC特殊碳化物。然而一定范围内含稀土越多，碳化物尺寸越小，这种特征在提高放大倍数后非常明显。此外稀土元素还可融入碳化合物中，或者与氧、磷、硫、硅、铝发生反应生成氧化物等，降低有害杂质对脆性的影响。经不断试验发现，在本专利技术主阀芯合金钢中添加0.08-0.15％稀土对碳化合物尺寸的减小，与合金元素的配合，在晶界处的分布以及减小有害物质的影响等综合效果较为明显。一般的合金钢中，硫、磷等杂质元素的非金属夹杂会破坏钢的基体连续性，在静载荷和动载荷的作用下，往往成为裂纹的起点，影响合金钢的性能，但是本专利技术为了提高主阀芯切削性，需要添加一定的硫含量。作为优选，RE中按占RE总质量比计：Ce48-55％，La30-32％，Pr3-5％，余量为Nd及不可避免的杂质。稀土元素与氧、硫有很大的亲和力，加入钢液中的稀土将依次与氧和硫作用，作用产物随熔渣本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于换向阀的主阀芯，包括上阀套、下阀套、阀芯，其特征在于，所述下阀套插入上阀套内并与上阀套相连，在上阀套内设置有活塞，所述阀芯位于下阀套内并伸入活塞内，所述上阀套具有一开口且在开口处盖设有端盖，主阀芯中上阀套、下阀套、阀芯均由合金钢材料制成，所述合金钢的组成元素及其质量百分比为：C：0.10‑0.15％、Cr：1.5‑2.0％、Si：0.22‑0.35％、Mn：0.8‑1.2％、Al：0.045‑0.06％、N：0.03‑0.05％、Mo：0.25‑0.35％、Cu：0.025‑0.04％、S：0.005‑0.022％、V：0.08‑0.15％、RE：0.08‑0.15％、P≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种用于换向阀的主阀芯，包括上阀套、下阀套、阀芯，其特征在于，所述下阀套插入上阀套内并与上阀套相连，在上阀套内设置有活塞，所述阀芯位于下阀套内并伸入活塞内，所述上阀套具有一开口且在开口处盖设有端盖，主阀芯中上阀套、下阀套、阀芯均由合金钢材料制成，所述合金钢的组成元素及其质量百分比为：C：0.10-0.15％、Cr：1.5-2.0％、Si：0.22-0.35％、Mn：0.8-1.2％、Al：0.045-0.06％、N：0.03-0.05％、Mo：0.25-0.35％、Cu：0.025-0.04％、S：0.005-0.022％、V：0.08-0.15％、RE：0.08-0.15％、P≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的用于换向阀的主阀芯，其特征在于，RE中按占RE总质量计：Ce48-55％，La30-32％，Pr3-5％，余量为Nd及不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的用于换向阀的主阀芯，其特征在于，用合金钢制成主阀芯中上阀套、下阀套、阀芯的工艺为：前处理：按所述合金钢的组成元素及质量百分比配料，将原料熔炼成钢水，钢水经真空冶炼...

【专利技术属性】
技术研发人员：应永华，裘忠红，梁益来，
申请(专利权)人：宁波长壁流体动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33