【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料，具体涉及一种适用于碱性环境的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，每开采1吨煤，一般需要排放矿井水2～7吨，而有的煤矿甚至可达到30～40吨。在排水需求居高不下的情况下，排水设备的效率决定了煤矿开采的工作效率。受冲刷磨损和腐蚀的协同作用，水泵叶轮等过流部件很容易损坏，并降低排水设备的工作效率。因此，对叶轮等过流部件的耐冲蚀磨损性能要求很高。
2、对于矿井排水离心泵叶轮，目前煤矿企业除首级叶轮仍采用不锈钢等材料外，次级、末级等叶轮大多使用灰铸铁材料，叶片容易出现裂纹/开裂现象，且叶片冲蚀磨损较快，影响叶轮和离心水泵的正常运行。
3、矿井水可分为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。通常情况下，地下水系统中cl－含量较高的为高矿化水。地下水与煤炭地层中碳酸盐类及硫酸盐薄层接触时，会导致这类矿物大量溶解，使矿井水中ca2+、mg2+、cl－、hco3－、co32－、so42－等离子增多。高矿化水的ph值一般介于7～10之间，对叶轮的磨损表现为腐蚀与冲蚀的共同作用。
4、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、腐蚀的影响作用有很大差异，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。
5、黄朝晖等在《al2o3陶瓷冲蚀磨损性能的评价》中提出，90％的al2o3陶瓷具有较好的耐
6、现有技术中，对于离心泵叶轮在腐蚀环境中工作寿命的相关研究较少，如何延长离心泵叶轮在碱性环境中工作寿命的相关研究更是少之又少。目前部分采矿企业使用加注缓蚀剂的办法来延长叶轮以及离心泵的工作寿命，但由于矿井水成分复杂且波动较大，且排放量大，加注缓蚀剂的防护效果不稳定，成本也比较高。此外，叶轮的冲蚀是化学物质与机械冲击的双重作用导致的，采用缓蚀剂只能防护化学物质，无法解决机械冲击导致的磨损。
7、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碱性环境的离心泵叶轮，代替现有的灰铸铁叶轮，以解决矿井排水设备在输送碱性废水时叶轮不耐冲蚀、磨损严重等问题。
2、本专利技术的目的还在于，提供上述的适用于碱性环境的离心泵叶轮的铸造方法。
3、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
4、一种适用于碱性环境的离心泵叶轮，所述离心泵叶轮由球墨铸铁制成，按质量比计，所述球墨铸铁包括如下成分：c3.6％～3.9％，si2.2％～2.6％，mn0.4％～0.8％，cu0.4％～0.8％，s<0.03％，p<0.06％，mg残0.03％～0.06％，ce残0.01％～0.03％，其余为fe及不可避免的杂质。
5、优选的，所述球墨铸铁中珠光体含量不低于70％。
6、本专利技术还提出上述的适用于碱性环境的离心泵叶轮的铸造方法，包括如下步骤：
7、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，然后下芯、合箱处理，等待熔炼；
8、s2、熔炼：将生铁、碳素废钢、球铁回炉料、增碳剂加入感应电炉中熔炼铁液，出炉温度1500～1550℃；
9、s3、球化处理：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；采用冲入法球化处理，球化剂为fesire3mg8；
10、s4、孕育处理：球化处理反应平稳后，补加剩余铁水前，将铜板加入球化处理包内，同时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；
11、s5、浇注：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；浇注时加入75sife孕育剂进行随流孕育，浇注温度控制在1380～1400℃。
12、优选的，步骤s2中，所述生铁为q10或q12生铁，生铁、碳素废钢、球铁回炉料中，按重量百分比计，生铁占30％～40％，碳素废钢占30％～50％，余量为球铁回炉料。
13、优选的，步骤s2中，所述电炉为工频或中频感应电炉。
14、优选的，步骤s3中，75sife孕育剂加入量为0.1％～0.15％，球化剂加入量为1.1％～1.4％。
15、优选的，步骤s4中，钡硅孕育剂的加入量为0.2％～0.25％和含铋孕育剂的加入量为0.1％～0.15％,使用75sife孕育剂补足铁水中的硅含量缺口。
16、优选的，步骤s5中，每100kg铁水添加0.6kg～1.0kg覆盖剂，浇注时75sife孕育剂加入量为0.08％～0.1％。
17、优选的，所述钡硅孕育剂中ba含量为5.0％，所述含铋孕育剂中bi含量为1.0％。
18、优选的，步骤s5中，进行浇注的同时浇注基尔试块。
19、有益效果：
20、(1)本专利技术采用水玻璃砂制芯造型，铜合金化、强化孕育处理等措施，生产的球墨铸铁基体组织中珠光体含量在70％以上，与灰铁和合金白口铸铁相比，不仅强度高、塑性和韧性较好，可降低叶片处裂纹/开裂现象，而且在碱性条件下具有较好的冲蚀磨损性能，适用于煤矿等碱性工况条件下使用的料浆泵叶轮等零部件。
21、(2)本专利技术采用水玻璃砂制芯造型，选用q10或q12生铁、碳素废钢及回炉料，在中频炉或工频炉中熔炼铁水，采用铜合金化，75sife出铁槽孕育、钡硅孕育剂和含铋孕育剂包内二次孕育处理、75sife孕育剂随流孕育，生产出高强度、塑性和韧性较好的叶轮用球墨铸铁，与不锈钢、奥贝球铁、高铬铸铁等叶轮材料相比，生产成本低。
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1.一种适用于碱性环境的离心泵叶轮，其特征在于，所述离心泵叶轮由球墨铸铁制成，按质量比计，所述球墨铸铁包括如下成分：C3.6％～3.9％，Si2.2％～2.6％，Mn0.4％～0.8％，Cu0.4％～0.8％，S<0.03％，P<0.06％，Mg残0.03％～0.06％，Ce残0.01％～0.03％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种适用于碱性环境的离心泵叶轮，其特征在于，所述球墨铸铁中珠光体含量不低于70％。
3.如权利要求1或2所述的一种适用于碱性环境的离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.如权利要求3所述的一种适用于碱性环境的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，生铁、碳素废钢、球铁回炉料中，按重量百分比计，生铁占30％～40％，碳素废钢占30％～50％，余量为球铁回炉料。
5.如权利要求3所述的一种适用于碱性环境的离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，步骤S2中，所述电炉为工频或中频感应电炉。
6.如权利要求3所述的一种适用于碱性
7.如权利要求3所述的一种适用于碱性环境的离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，步骤S4中，钡硅孕育剂的加入量为0.2％～0.25％和含铋孕育剂的加入量为0.1％～0.15％,使用75SiFe孕育剂补足铁水中的硅含量缺口。
8.如权利要求3所述的一种适用于碱性环境的离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，步骤S5中，每100kg铁水添加0.6kg～1.0kg覆盖剂，浇注时75SiFe孕育剂加入量为0.08％～0.1％。
9.如权利要求7所述的一种适用于碱性环境的离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，所述钡硅孕育剂中Ba含量为5.0％，所述含铋孕育剂中Bi含量为1.0％。
10.如权利要求3～9任一所述的一种适用于碱性环境的离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，步骤S5中，进行浇注的同时浇注基尔试块。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于碱性环境的离心泵叶轮，其特征在于，所述离心泵叶轮由球墨铸铁制成，按质量比计，所述球墨铸铁包括如下成分：c3.6％～3.9％，si2.2％～2.6％，mn0.4％～0.8％，cu0.4％～0.8％，s<0.03％，p<0.06％，mg残0.03％～0.06％，ce残0.01％～0.03％，其余为fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种适用于碱性环境的离心泵叶轮，其特征在于，所述球墨铸铁中珠光体含量不低于70％。
3.如权利要求1或2所述的一种适用于碱性环境的离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.如权利要求3所述的一种适用于碱性环境的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，生铁、碳素废钢、球铁回炉料中，按重量百分比计，生铁占30％～40％，碳素废钢占30％～50％，余量为球铁回炉料。
5.如权利要求3所述的一种适用于碱性环境的离心泵叶轮的铸造方法，其特征在于，步骤s2中，所述电炉为工频或中频...
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