CN103469053B - 一种球墨铸铁基础桩管及其制备工艺 - Google Patents

一种球墨铸铁基础桩管及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种球墨铸铁基础桩管及其制备工艺，其特征在于包括如下步骤：①铸管前准备：包括铁水准备、球化处理和管模内壁喷涂涂料；②铸管工序：包括离心浇注和拔管；③退火处理工序；④精整工序。本发明还公开了应用该工艺制备的基础桩管，包括管体和设置在所述管体端部的法兰盘，所述法兰盘与所述基础桩管为整体铸造成型或焊接成型。本发明将基础桩管的材质由球墨铸铁替代了现有技术中的Q345钢材质，采用法兰盘与管体整体铸造成型或焊接成型，整体强度增强。本发明具有耐腐蚀，使用寿命长，制作成本低，劳动强度低，施工周期短，适合机械化施工等优点。

Description

一种球墨铸铁基础桩管及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种基础桩管及其铸管工艺，具体地说是一种球墨铸铁基础桩管及其制备工艺。
背景技术
桩管是桩基础用管，是将其打压到地下充当基础，其法兰盘用于连接地面上的柱杆，通常采用螺栓连接。桩管用于替代传统钢筋水泥基础。水泥基础施工时需要首先挖一个较大的地坑，预埋钢筋后灌注水泥砂浆而成，然后养生到规定时间才能使用。劳动强度高和施工时间较长；桩管基础是用打桩机将桩管直接打压到地面以下形成的基础，然后直接安装地面上的柱杆。这种工艺适合机械化施工，劳动强度低和施工时间短。
现有技术中，桩管的管体与法兰盘连接采用焊接工艺，其管体材质采用Q345钢管，法兰盘采用Q345钢板，Q345材质符合GB/T1591-94<《低合金高强度结构钢》。工艺制备过程是先用Q345钢板制作成法兰盘，并且根据设计要求加工螺栓孔；将法兰盘与Q345钢管对接后焊在一起，然后进行防腐处理，得到一支带有法兰盘的桩管。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种球墨铸铁基础桩管及其制备工艺。本发明主要是基础桩管采用球墨铸铁材质替代现有技术中的Q345钢管材质，且法兰盘与管体整体铸造成型或焊接成型，并结合球墨铸铁管工艺生产基础桩管，从而达到产品整体强度增强，耐腐蚀性能好等效果。球墨铸铁被广泛应用在工业上，如汽车、治金、水及燃气管道等各个领域。其性能特点如下：抗拉强度σb≥500MPa；抗压强度σbc≥700MPa，抗弯强度σbb≥590MPa，屈服强度σ0.2≥320MPa，延伸率δ5≥7%，布氏硬度HBS为170～230，退火处理后，基体金相组织为铁素体+珠光体。
本发明采用的技术手段如下：
一种球墨铸铁基础桩管的制备工艺，其特征在于包括如下步骤：
①铸管前准备：包括铁水准备、球化处理和管模内壁喷涂涂料；
所述铁水准备是用中频电炉加热铁水，铁水升温至1460℃-1500℃，铁水中主要化学成分的质量分数如下：
C：2.9-3.2%、Si：1.4-1.6%、Mn≤0.5%、Ti≤0.04%、P≤0.06%、S≤0.020%；
所述球化处理是采用冲入法或喂丝球化法或纯镁球化法中的一种方式对铁水进行球化，球化后铁水中主要化学成分的质量分数如下：
C：3.0-3.3%、Si：1.9-2.4%、Mn≤0.5%、P≤0.06%、S≤0.02%、Mg：0.03-0.06%、Ti≤0.04%，球化后的铁水除渣后运往浇注工序；
所述管模是用于铸管的模具，在浇注第1-2支管时，管模温度需要预热至180℃-260℃，如连续生产，每次浇注前管模有余热无需预热。
所述喷涂涂料是将带有余热的管模，余热温度在180℃-260℃，在管模旋转机构的驱动下，做低速旋转，涂料喷涂小车沿管模轴线运动进入到管模内部，喷涂系统开始喷涂已经混制合格的涂料，检验涂料厚度和涂料表面合格后，将砂芯安装到管模的承口部位，等待浇注；
所述涂料主要成份是硅藻土、膨润土和水，搅拌均匀后使用。
所述涂料厚度为0.5mm-1.0mm。
②铸管工序：包括离心浇注和拔管；
所述离心浇注是将球化后的铁水倒入扇形浇注包内，进行除渣、测定温度达到1330℃-1350℃后，启动浇注，当管模转速达到设定值后开始浇注，并对铁水流进行瞬时孕育，浇注时向铁水流瞬时加入二次孕育剂。浇注车按设定速度后退，浇注完毕后，连续旋转管模约3-5min左右后开始喷水冷却，管子温度低于600℃时开始拔管；
所述孕育剂为FeSiBa5，粒度为0.1mm-0.7mm，加入量为0.1%-0.25%（质量分数）。
所述孕育剂成分如下：
元素 Ba Si Ca Al Mn Cr P S Fe
含量/%/质量分数 5 67 2 ＜2 ＜0.4 ＜0.4 ＜0.04 ＜0.02 余量
所述拔管是在浇注结束后，开始拔管，拔管钳将管子从旋转的管模中拔出，在管子拔出的同时，离心铸管机下部两个轴向拖轮分别抬起，当管子完全拔出后，拔管钳与管子脱开。下降托轮，管子放到固定的旋转托滚上继续旋转冷却，防止椭圆变形，然后由旋转吊具吊到退火炉进入退火工序；
③退火处理工序：管子进行退火处理，退火温度为720℃-750℃，退火时间为30min，退火后基体组织为铁素体+珠光体；
④精整工序：退火后对管子表面的涂料及残渣进行抛丸处理，然后进行精整、水压试验和防腐处理，其中精整包括切管、矫圆、打磨等工序，水压试验压力为2.5MPa，保压时间为10s。
本发明还公开了一种采用上述球墨铸铁基础桩管的制备工艺制备的基础桩管，其特征在于：所述基础桩管包括管体和设置在所述管体端部的法兰盘。
作为优选，所述管体的直径为600-2000mm，长度为600-13000mm，所述法兰盘的直径为1000-2400mm，厚度为25-50mm。
作为优选，所述法兰盘与所述管体为整体铸造成型或焊接成型。
如采用焊接法兰，采用铸铁焊条，焊接部位经预热后焊接而成。
本发明与现有技术中的桩管的使用方法是相同的，即采用打桩机将桩管的管体部分打压到地面以下，法兰盘露在地面之上，起到基础的作用，柱杆与法兰盘用螺栓连接起来，形成一个整体。
较现有技术相比，本发明桩管材质采用的是球墨铸铁，球墨铸铁是通过球化处理和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度，其综合性能接近于钢，用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。
本发明将基础桩管的材质由球墨铸铁替代了现有技术中的Q345钢材质，法兰盘与管体采用焊接成型或整体铸造成型，整体强度增强。本发明具有耐腐蚀，使用寿命长，制作成本低，劳动强度低，施工周期短，适合机械化施工，采用离心铸造工艺适合规模化生产等优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明基础桩管焊接法兰盘的结构示意图。
图2是本发明基础桩管和法兰盘一体成型的结构示意图。
具体实施方式
一种球墨铸铁基础桩管及其制备工艺，包括如下步骤：
①铸管前准备：包括铁水准备、球化处理和管模内壁喷涂涂料；
所述铁水准备是用中频电炉加热铁水，铁水升温至1460℃-1500℃，铁水中主要化学成分的质量分数如下：
C：2.9-3.2%、Si：1.4-1.6%、Mn≤0.5%、Ti≤0.04%、P≤0.06%、S≤0.020%；
所述球化处理是采用冲入法或喂丝球化法或纯镁球化法中的一种方式对铁水进行球化，球化后铁水中主要化学成分的质量分数如下：
C：3.0-3.3%、Si：1.9-2.4%、Mn≤0.5%、P≤0.06%、S≤0.02%、Mg：0.03-0.06%、Ti≤0.04%，球化后的铁水除渣备用；
所述管模是用于铸管的模具，在浇注第1-2支管时，管模温度需要预热至180℃-260℃，如连续生产，每次浇注前管模有余热无需预热。
所述喷涂涂料是将带有余热的管模，余热温度在180℃-260℃，在管模旋转机构的驱动下，做低速旋转，涂料喷涂小车沿管模轴线运动进入到管模内部，喷涂系统开始喷涂已经混制合格的涂料，检验涂料厚度和涂料表面合格后，将砂芯安装到管模的承口部位，等待浇注；
所述涂料主要成份是硅藻土、膨润土和水，搅拌均匀后使用。
所述涂料厚度为0.5mm-1.0mm。
②铸管工序：包括离心浇注和拔管；
所述离心浇注是将球化后的铁水倒入扇形铁水包内，进行除渣、测定温度达到1330℃-1350℃后，启动浇注，当管模转速达到设定值后开始浇注，并对铁水流进行瞬时孕育，浇注时向铁水流瞬时加入二次孕育剂。浇注车按设定速度后退，浇注完毕后，连续旋转管模约3-5min左右后开始喷水冷却，管子温度低于600℃时开始拔管；
所述孕育剂为FeSiBa5，粒度为0.1mm-0.7mm，加入量为0.1%-0.25%（质量分数）。
所述孕育剂成分如下：
元素 Ba Si Ca Al Mn Cr P S Fe
含量/%/质量分数 5 67 2 ＜2 ＜0.4 ＜0.4 ＜0.04 ＜0.02 余量
所述拔管是在浇注结束后，开始拔管，拔管钳将管子从旋转的管模中拔出，在管子拔出的同时，下部两个轴向拖轮分别抬起，当管子完全拔出后，拔管钳与管子脱开。下降托轮管子放到固定的旋转托滚上继续旋转冷却，防止椭圆变形，然后由旋转吊具吊到退火炉进入退火工序；
③退火处理工序：管子进行退火处理，退火温度为720℃-750℃，退火时间为30min，退火后基体组织为铁素体+珠光体；
④精整工序：退火后对管子表面的涂料及残渣进行抛丸处理，然后进行精整、水压试验和防腐处理，其中精整包括切管、矫圆、打磨等工序，水压试验压力为2.5MPa，保压时间为10s。
采用上述球墨铸铁基础桩管的制备工艺制备的基础桩管，包括管体1和设置在所述管体1端部的法兰盘2，所述法兰2与所述管体1为一体铸造成型（如图2所示）或焊接成型（如图1所示）。所述管体1的直径为600-2000mm，长度为600-13000mm，所述法兰盘2的直径为1000-2400mm，厚度为15-50mm。
现列举两个采用上述工艺制备的基础桩管的实例，基础桩管常用的尺寸不局限于下述的两种情况，其他尺寸根据实际需要而制备，暂不一一列举。
①所述管体1的直径为800mm，长度为8000mm，所述法兰盘2的直径为1200mm，厚度为32mm。
②所述管体1的直径为1100mm，长度为8000mm，所述法兰盘2的直径为1580mm，厚度为30mm。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种球墨铸铁基础桩管的制备工艺，其特征在于包括如下步骤：
①铸管前准备：包括铁水准备、球化处理和管模内壁喷涂涂料；
所述铁水准备是用中频电炉加热铁水，铁水升温至1460℃-1500℃，铁水中主要化学成分的质量分数如下：
C：2.9-3.2％、Si：1.4-1.6％、Mn≤0.5％、Ti≤0.04％、P≤0.06％、S≤0.020％；
所述球化处理是采用冲入法或喂丝球化法或纯镁球化法中的一种方式对铁水进行球化，球化后铁水中主要化学成分的质量分数如下：
C：3.0-3.3％、Si：1.9-2.4％、Mn≤0.5％、P≤0.06％、S≤0.02％、Mg：0.03-0.06％、Ti≤0.04％，球化后的铁水除渣备用；
所述喷涂涂料是将预先制备的涂料喷涂到管模内壁，所述涂料厚度为0.5mm-1.0mm，再将砂芯安装在管模的承口部位，等待浇注；
②铸管工序：包括离心浇注和拔管；
所述离心浇注是将球化后的铁水倒入扇形浇注包内，进行除渣、测定温度达到1330℃-1350℃后，启动浇注，当管模转速达到设定值后开始浇注，加入一次孕育剂后倒入扇形浇注包里，并对铁水流进行瞬时孕育，浇注时向铁水流瞬时加入二次孕育剂，浇注完后进行水冷处理；
所述孕育剂为FeSiBa5，粒度为0.1mm-0.7mm，加入量为0.1％-0.25％，加入量百分比为质量分数；
所述拔管是在浇注结束后，通过拔管钳将管子从管模中拔出，浇注车按设定速度后退，管子在拔出过程中及拔出后连续旋转，连续旋转管模3-5min后开始喷水冷却，管子温度低于600℃时开始拔管，然后由旋转吊具将管子运往退火炉；
③退火处理工序：管子进行退火处理，退火温度为720℃-750℃，退火时间为30min；
④精整工序：退火后对管子表面的涂料及残渣进行抛丸处理，然后进行精整、水压试验和防腐处理。
2.一种采用权利要求1所述的球墨铸铁基础桩管的制备工艺制备的基础桩管，其特征在于：所述基础桩管包括管体和设置在所述管体端部的法兰盘。
3.根据权利要求2所述的基础桩管，其特征在于：所述管体的直径为600-2000mm，长度为600-13000mm，所述法兰盘的直径为1000-2400mm，厚度为15-50mm。
4.根据权利要求2所述的基础桩管，其特征在于：所述法兰盘与所述管体为整体铸造成型或焊接成型。
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