【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属铸造，具体涉及一种适用于酸性矿井水的耐冲蚀离心泵叶轮及其铸造方法。
技术介绍
1、煤矿排水设备是煤矿开采作业中不可或缺的一部分。据统计，煤矿每开采1吨煤，需要排放矿井水2～7吨，有的煤矿达到30～40吨。在排水需求居高不下的条件下，排水设备的效率决定了煤矿开采的工作效率，而水泵叶轮作为水泵的一个易损构件，其质量决定了排水设备的效率。因此，对水泵及其叶轮等部件的质量要求高。
2、常见的矿井水分为5大类：洁净矿井水、含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水、特殊污染型矿井水。酸性矿井水主要分布在我国南方，其ph值一般介于2～6之间。酸性矿井水中含so42-、fe2+、fe3+、mn2+及其他金属离子，其矿化度与硬度由于酸的作用而处于比较高的水平。例如，期刊《华北地质矿产杂志》1996年第2期论文“晋中地区矿井水质及其综合利用”，报道了晋中地区部分矿井水的分析结果，山西晋中矿区矿井水的ph值最小为3.26，so42-浓度为1189.2mg/l，fe浓度为1050mg/l；期刊《中国煤炭地质》2014年第5期论文“贵州煤矿区矿井水水质特点及处理工艺探讨”，贵州凤凰山煤矿的ph值为3.2，fe浓度是126.87mg/l；期刊《煤矿设计》1998年第5期论文“金竹山矿井酸性水处理研究及设计简介”，湖南金竹山矿区的ph值为2.6，fe浓度是287.83mg/l，so42-浓度为1951.6mg/l。酸性矿井水对叶轮等过流部件的破坏表现为腐蚀与冲刷磨损的协同作用，有研究表明，煤矿矿井水酸性较强时，普通水泵的叶轮磨
3、研究表明，矿井水中不同离子及浓度、悬浮物种类及浓度、ph值对叶轮的冲刷磨损及腐蚀有较大的差异，需针对不同的矿井水特点，进行叶轮等过流部件材质的设计选择与优化，既要保证过流部件的耐冲蚀磨损性能，又要兼顾制造成本。然而，目前对于煤矿水泵的叶轮材料的相关研究比较少，在中国专利全文数据库中进行检索，查询不到煤矿用叶轮材料的相关专利，而在期刊全文数据库中的搜索结果如下：
4、期刊《煤矿机械》1986年第1期论文“cr17ni2耐酸不锈钢的铸造”，公开了为节省镍量，采用cr17ni2耐酸不锈钢替代1cr18ni9ti或1cr18ni9，在ph值大于2的酸性矿井水中的应用。cr17ni2耐酸不锈钢的化学成分为：c0.11～0.17％，si≤0.8％，mn≤0.8％，cr16～18％，ni1.5～2.5％，s≤0.03％，p≤0.045％。经测试，该不锈钢具有良好的机械性能与耐酸性能，完全达到耐酸水泵的性能要求。但该不锈钢合金含量仍较高，且铸造生产难度较大，因而制造成本较高。
5、期刊《铸造技术》2000年第3期论文“奥-贝球铁的研制及其在水泵零件上的应用”，研制的奥-贝球铁的化学成分为c>3.3％，si2.0～2.4％，mn1.5～2.0％，p<0.08％，s<0.025％，cr+cu：0.8～1.2％，mg残0.04～0.06％。由于采用后续高温奥氏体化和等温处理的热处理工艺，与铸态球墨铸铁相比，制造成本加大。
6、期刊《煤矿机械》1991年第1期论文“煤水泵耐磨材料的研制”，报道了高铬铸铁在煤水泵中的应用，并与其它常见材料进行试验对比。高铬铸铁的化学成分为：c1.6～2.6％，cr15～18％，mo2％，cu1％，mn1～1.2％，si1.2～1.8％，ti0.15～0.2％，v0.1～0.2％，re0.5～1％。经测试，高铬铸铁与低碳钢、碳素工具钢、低合金工具钢等材料相比，有着优越的抗冲蚀磨损性能。但是由于高铬铸铁的补缩阻力大，凝固过程不发生膨胀现象，且在铸件的冷却过程中产生较大的残余应力。因此，这类铸件的工艺性不好，废品率较高，对铸造工艺的要求较高，还需后续热处理，工序复杂。
7、期刊《煤矿机械》1993年第3期论文“新型抗磨材料在煤矿的推广应用”，报道了钨铬合金白口铸铁在煤矿中的应用，其中包括了该铸铁用于杂质泵叶轮的铸造，钨铬合金白口铸铁是以钨、铬为主要元素，采用多元合金化、变质处理、复合铸造以及亚临界处理等先进工艺，使材料具有良好的综合机械性能。采用钨铬铸铁制造的psv杂质泵叶轮，使用寿命达到2500h以上，比原叶轮使用寿命提高10倍。但其韧性相对较低，不适合高冲击、重负荷配件。
8、从以上文献报道及煤矿现有水泵的应用现状发现，叶轮材料选用有不锈钢、高铬铸铁、奥贝球铁等，这些材料成本昂贵和制造工序复杂。目前一些煤矿企业除首级叶轮仍采用不锈钢等材料，次级、末级等叶轮由原来不锈钢或灰铸铁改用球墨铸铁材料，由于不同煤矿矿井水的酸碱性不一样，如何根据不同工况环境设计选用和优化球墨铸铁材料非常必要。
9、因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种适用于酸性矿井水的耐冲蚀离心泵叶轮及其铸造方法，提供的离心泵叶轮能够良好地耐受酸性矿井水的冲蚀，使矿井水泵在处理酸性矿井水时的叶轮寿命大幅提高，减少叶轮更换频率，降低更换成本，以解决现有的矿井水泵叶轮寿命短、更换频率过高的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种适用于酸性矿井水的耐冲蚀离心泵叶轮，所述离心泵叶轮为球墨铸铁材质，按质量比计，所述球墨铸铁包括如下成分：c3.6～3.9％，si2.8～3.2％，mn<0.3％，s<0.03％，p<0.06％，mg残0.03～0.06％，ce残0.01～0.03％，其余为fe。
4、上述的一种适用于酸性矿井水的耐冲蚀离心泵叶轮的铸造方法，包括如下步骤：
5、s1、制芯造型，采用水玻璃砂方法进行制芯、造型，在制好的砂芯表面涂刷耐火涂料，下芯、合箱处理，等待熔炼铁水和浇注；
6、s2、熔炼：将生铁、球铁回炉料、碳素废钢加入感应电炉中熔炼铁液；
7、s3、球化处理：球化处理前在出铁槽中加入75sife孕育剂，随铁水流冲入球化包内进行一次孕育处理，采用fesire3mg8球化剂进行冲入法球化处理；
8、s4、孕育处理：球化处理反应平稳后，补加剩余铁水前，在球化处理包内加入钡硅孕育剂、含铋孕育剂和75sife孕育剂进行二次孕育处理；将处理过的铁水中的浮渣扒除干净后，在铁水表面撒覆盖剂；然后浇注，浇注时加入75sife孕育剂进行随流孕育；
9、s5、检测：孕育过的铁水浇注铸件的同时浇注基尔试块，进行组织性能检测。
10、优选的，步骤s2中，所述生铁为q10或q12生铁。
11、优选的，步骤s2中，所述感应电炉为工频或中频感应电炉，出炉温度为1500～1550℃。
12、优选的，步骤s2中，按质量比计，炉前化学成分控制为：c3.7～3.9％，si1.4～1.6％，mn<0.3％，s<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于酸性矿井水的耐冲蚀离心泵叶轮，其特征在于，所述离心泵叶轮为球墨铸铁材质，按质量比计，所述球墨铸铁包括如下成分：C3.6～3.9％，Si2.8～3.2％，Mn<0.3％，S<0.03％，P<0.06％，Mg残0.03～0.06％，Ce残0.01～0.03％，其余为Fe。
2.如权利要求1所述的一种适用于酸性矿井水的耐冲蚀离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的一种适用于酸性矿井水的耐冲蚀离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，步骤S2中，所述生铁为Q10或Q12生铁。
4.如权利要求2所述的一种适用于酸性矿井水的耐冲蚀离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，步骤S2中，所述感应电炉为工频或中频感应电炉，出炉温度为1500～1550℃。
5.如权利要求2所述的一种适用于酸性矿井水的耐冲蚀离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，步骤S2中，按质量比计，炉前化学成分控制为：C3.7％～3.9％，Si1.4％～1.6％，Mn<0.3％，S<0.03％，P<0.06％，余量为Fe。
6.如权利要求2所述的一种适用于酸性矿井水的耐冲蚀离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，步骤S3中，75SiFe孕育剂加入量为0.25％～0.3％，FeSiRE3Mg8球化剂加入量为1.1％～1.4％。
7.如权利要求2所述的一种适用于酸性矿井水的耐冲蚀离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，步骤S4中，二次孕育处理时，钡硅孕育剂加入量为0.25％～0.3％，含铋孕育剂加入量为0.25％～0.3％，使用75SiFe孕育剂补足铁水中的硅含量缺口。
8.如权利要求2所述的一种适用于酸性矿井水的耐冲蚀离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，步骤S4中，覆盖剂添加量为铁水质量比的0.6％～1.0％。
9.如权利要求2所述的一种适用于酸性矿井水的耐冲蚀离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，步骤S4中，随流孕育时75SiFe孕育剂加入量为0.08％～0.10％，浇注温度为1380～1400℃。
10.如权利要求2或7所述的一种适用于酸性矿井水的耐冲蚀离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，步骤S4中，所述钡硅孕育剂含Ba量5.0％，所述含铋孕育剂含Bi量1.0％。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于酸性矿井水的耐冲蚀离心泵叶轮，其特征在于，所述离心泵叶轮为球墨铸铁材质，按质量比计，所述球墨铸铁包括如下成分：c3.6～3.9％，si2.8～3.2％，mn<0.3％，s<0.03％，p<0.06％，mg残0.03～0.06％，ce残0.01～0.03％，其余为fe。
2.如权利要求1所述的一种适用于酸性矿井水的耐冲蚀离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的一种适用于酸性矿井水的耐冲蚀离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，步骤s2中，所述生铁为q10或q12生铁。
4.如权利要求2所述的一种适用于酸性矿井水的耐冲蚀离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，步骤s2中，所述感应电炉为工频或中频感应电炉，出炉温度为1500～1550℃。
5.如权利要求2所述的一种适用于酸性矿井水的耐冲蚀离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，步骤s2中，按质量比计，炉前化学成分控制为：c3.7％～3.9％，si1.4％～1.6％，mn<0.3％，s<0.03％，p<0.06％，余量为fe。
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。