CN101113482A - 一种球墨铸铁管的生产工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球墨铸铁管的生产工艺及装置，包括熔炼铁水工序、球化工序、浇注工序、退火工序、精整工序、包装工序，所述的球化工序为先将球化剂加到水平放置的转包上部反应室中，将铁水倒入转包中，铁水的温度控制为1410～1530℃；再将转包翻转使铁水和球化剂反应不小于3分钟，即可，本发明与现有技术相比，使用纯镁块作为球化剂，球化剂加工成本低，镁的吸收率平均60％以上，是一种低成本、低能耗、低资源消耗的球化工艺。同时，由于转包反应室的特殊设置可使球化处理时镁蒸汽从包的最底部与铁水接触，汽化时的沸腾作用可对铁水充分搅拌，使球化反应进行的更加充分彻底，，更适合对铁水质量要求苛刻的水冷金属型离心铸造工艺。

Description

一种球墨铸铁管的生产工艺及装置

技术领域：

本发明属于球墨铸铁管的生产工艺及装置这一技术领域，特别属于用离心法制备球墨铸铁管的生产工艺及装置这一技术领域。

背景技术：

铸铁管的生产和应用虽然已有数百年的历史，但球墨铸铁管问世后，以其优良的强度、韧性、耐腐蚀性能和节约金属、可靠性高等诸多优点引起人们的广泛关注，并获得快速发展。通常球墨铸铁管的工序包括熔炼铁水工序、球化工序、浇注工序、退火工序、精整工序、包装工序，球化工序是使铸铁管的性能产生质的飞跃重要手段。球墨铸铁的主要球化处理方式有冲入法、盖包法、转包法、型内球化法、喂丝球化法、压力加镁法、密封流动法等。目前国内使用较多的是喂丝法，即采用钢带包裹钝化镁颗粒与硅钙、稀土合金的混合物制成芯线(镁粉比1∶1.5)，再通过喂丝机定速、定量的输入铁水，使球化反应在包底进行。这种球化工艺的镁吸收率目前平均约50％，抗干扰球化衰退能力较好，球化效果稳定。喂丝球化工艺环境污染小、劳动强度低、工艺调整和生产组织非常灵活、易于调整，可方便的得到稳定的球化铁水成份，适合于连续生产。但由于纯镁和合金必须用钢带包覆，大量消耗钢带，而且镁粒要经过粉碎、筛选、钝化、包覆等多道工序加工，制作成本高。

转包球化工艺在国外铸造行业早有成功用于生产球墨铸铁管的先例，但可查到的关于转包球化的资料只是对工艺过程作了简单的介绍，没有任何可供参考的工艺参数。同时由于此工艺操作控制相当繁琐精细，生产节奏慢，国外使用转包球化工艺的铸造厂一般都使用专用叉车完成转包的翻转和运输动作，每个转包配一台叉车，转包加料、接铁、球化、兑铁的动作都在叉车上完成，不能大规模连续生产。

发明内容：

本发明所要解决的内容是提供一种转包法连续生产球墨铸铁管的生产工艺及生产装置。

本发明解决技术问题的技术方案为一种球墨铸铁管的生产工艺，包括熔炼铁水工序、球化工序、浇注工序、退火工序、精整工序、包装工序，所述的球化工序为先将球化剂加到水平放置的转包上部反应室中，将铁水倒入转包中，铁水的温度控制为1410～1530℃；再将转包翻转使铁水和球化剂反应不小于3分钟，即可，

所述的球化剂为镁、硅铁、氯化钙的混合物，铁水∶镁、硅铁、氯化钙的重量比为1000∶1-1.5∶0.001-0.005∶0.01-0.05。

由于镁与硫、氧化合生成的化合物高温时化学稳定性较差，在放置当中，铁水会发生回硫现象，即：

2(MgS)+02f2(MgO)+2[S]

球化处理后，铁水停留过程中镁也会以0.001～0.004％/min持续蒸发，这两者均会造成球化不良。

并且纯镁抗干扰能力差，受S、Bi、Pb、Sb、Ti、As等反球化元素的影响大，由于我国的高炉入炉原材料结构、产地比较复杂，部分干扰球化的重金属元素含量容易波动，在没有有效措施控制的情况下极易随着干扰元素在铸件中的偏析造成铸件球化效果的“偏析”现象。

上述两种情况容易导致球化的衰退，为了防止球化的衰退，在球化剂中还可以添加硅钙、稀土铈，硅钙、稀土铈与镁的重量比为1∶1.5-3∶2-8。

添加硅钙可以利用钙的硫化物、氧化物高温时稳定性好、化学性质不活泼的特性控制返硫；加入稀土铈能够抑制反球化元素作用。

为了避免反应室加料口粘铁，在球化工序前，转包温度不低于700度。

为了减少球化工序中产生的熔渣，镁的纯度不小于99％。

为了使是球墨铸铁管力学性能更好，所述的熔炼铁水工序中所制备的铁水，各种成分的重量百分浓度为：碳3.65-3.95％；硅：0.8-1.8％，硫：0.006-0.025％，磷：0.08％以下，锰：0.1-0.35％。

转包中，铁水高径比为1∶1.25～1.75，铁水液面高1m～1.4m；

所述的浇注工序为离心浇注。

一种用于球墨铸铁管球化工序的生产装置，包括转包、翻转机构、除尘机构，所述的翻转机构为以位于包体上部反应室附近的旋转轴为回转中心的液压缸，液压缸的一端通过铰接在其活塞外端的包架与转包底端的外侧相连，液压缸的另一端固定于支架座。

为了使转包翻转的更平稳，所述的旋转轴位于支架座相应凹槽内

所述的转包内表面设有耐火料的包衬，包体的一侧设有进料口，进料口与包体可拆卸连接，包体的另一侧设有凸出的反应室，反应室盖位于反应室的顶部，通过卡紧装置与反应室密封，反应室与包体通过有孔的隔板分开，包体的前后两端位于出料口的附近设有吊轴。

为了使球化反应中反应室内铁水循环更加流畅，避免铁水在反应室中停留时间过长，降温过大，隔板设有2个以上的通孔，隔板上部通孔的直径大于隔板下部的通孔。

所述的除尘机构包括除尘罩、固定在除尘罩内部的包盖，与除尘罩固定连接的除尘管道，除尘管道通过位于除尘罩底座上方的除尘罩旋转轴与除尘罩座相连。

为了减少局部降温所造成的粘铁，包盖轴心附近的材料为隔热耐火石墨砖。

转包工序的反应过程为：转包翻转90度后，将反应室至于包的底部，铁水通过反应室隔板上预留的反应孔进入反应室，镁块遇到高温铁水后开始汽化，在反应室内形成镁蒸汽压，镁蒸汽从反应室上部的小孔逸出进入铁水，在气泡上升过程中被铁水吸收，同时对铁水进行强烈搅拌，直至镁全部消耗完。球化反应结束，转包反向翻转至水平状态，即可进行扒渣、取样、测温、兑铁。

本发明与现有技术相比，球化工艺使用纯镁块作为球化剂，球化剂加工成本低，相对喂丝法节约了钢带的损耗成本，且镁的吸收率较高，平均60％以上，最高能达到70％，可以降低球化剂的消耗，是一种低成本、低能耗、低资源消耗的球化工艺。同时，由于转包反应室的特殊设置可使球化处理时镁蒸汽从包的最底部与铁水接触，汽化时的沸腾作用可对铁水充分搅拌，使球化反应进行的更加充分彻底，而且不会存在球化剂漂浮造成铁水球化不均的潜在危险，更适合对铁水质量要求苛刻的水冷金属型离心铸造工艺。

附图说明：

图1为本发明在翻转时的结构示意图。

图2为本发明所用的转包的结构示意图。

图3为本发明包盖的结构示意图。

在图1、图2、图3中，1为转包、2为液压缸、3为包架、4为旋转轴、5为包盖、6为除尘罩、7为除尘罩管道、8为除尘罩旋转轴、9为除尘罩底座、10为支架座、11为进料口、12为吊轴、13为包衬、14为包体、15为隔板、16为反应室、17为反应室盖、18为锁紧装置、19为隔热耐火石墨砖。

具体实施方式：

下面结合图1、图2、图3对本发明做详细的说明。

实施例1：

如图所示，本发明所述的转包装置，包括转包1、翻转机构、转包翻转后相应的除尘机构，所述的翻转机构为以包体14上部反应室16附近的旋转轴4为回转中心的液压缸2，液压缸2通过铰接在其活塞外端的包架3与转包1底端的外侧相连，转包1固定于支架座10的相应凹槽内。

转包1内表面设有耐火料的包衬13，包体14的一侧设有进料口11，进料口11与包体14通过法兰连接在一起，包体14的另一侧设有凸出的反应室16，反应室盖17位于反应室16的顶部，通过卡紧装置18与反应室17密封，反应室16与包体14通过有孔的隔板15分开，隔板15设有2个通孔，隔板15上部通孔的直径大于隔板下部的通孔，包体14的前后两端位于出料口11附近设有吊轴12

所述的除尘机构包括除尘罩6、固定在除尘罩6内部的包盖5，与除尘罩6固定连接的除尘管道7，除尘管道7通过位于除尘罩底座9上方的除尘罩旋转轴8与除尘罩座9相连。

为了减少局部降温所造成的粘铁，包盖5轴心附近的材料为隔热耐火石墨砖19

本发明通过位于包体14上部反应室15附近的旋转轴4为回转中心的液压缸2，使转包1得以翻转，当包体的轴线与地表垂直时，进料口11的开口端与包盖5形成间隙配合，将反应气体通过除尘机构排出。为了避免反应室加料口粘铁，在球化工序前，转包温度不低于700度。为了避免球化反应过于剧烈，转包中，铁水高径比为1∶1.25～1.75，铁水液面高1m～1.4m。

实施例2：

一种球墨铸铁管的生产工艺，包括熔炼铁水工序、球化工序、浇注工序、退火工序、精整工序、包装工序：

熔炼铁水工序：

控制铁水中各种成分的重量百分浓度为：碳3.65％；硅：0.8％，硫：0.006％，磷：0.08％，锰：0.1％。

球化工序：

先将球化剂加到水平放置的转包上部反应室中，转包温度为700度，再将熔炼好的铁水倒入转包中，利用天车放于翻转机构上，铁水的温度为1410℃；再将转包翻转使铁水和球化剂反应3分钟，即可；

所述的球化剂为纯度为99％镁、硅铁、氯化钙的混合物，铁水∶镁、硅铁、氯化钙的重量比为1000∶1∶0.001∶0.01。

浇注工序：

将球化好的铁水用离心浇注。

将离心浇注好的铸管现有的技术进行退火、精整、包装即可。

实施例3：

一种球墨铸铁管的生产工艺，包括熔炼铁水工序、球化工序、浇注工序、退火工序、精整工序、包装工序：

熔炼铁水工序：

控制铁水中各种成分的重量百分浓度为：碳3.75％；硅：1.2％，硫：0.015％，磷：0.06％，锰：0.25％。

球化工序：

先将球化剂加到水平放置的转包上部反应室中，转包温度为900度，再将熔炼好的铁水倒入转包中，利用天车放于翻转机构上，铁水的温度为1480℃；再将转包翻转使铁水和球化剂反应5分钟，即可；

所述的球化剂为纯度为99.8％镁、硅铁、氯化钙的混合物，铁水∶镁、硅铁、氯化钙的重量比为1000∶1.2∶0.003∶0.03。

浇注工序：

将球化好的铁水用离心浇注。

将离心浇注好的铸管现有的技术进行退火、精整、包装即可。

实施例4：

一种球墨铸铁管的生产工艺，包括熔炼铁水工序、球化工序、浇注工序、退火工序、精整工序、包装工序：

熔炼铁水工序：

控制铁水中各种成分的重量百分浓度为：碳3.95％；硅：1.8％，硫：0.025％，磷：0.03％，锰：0.35％。

球化工序：

先将球化剂加到水平放置的转包上部反应室中，转包温度为1000度，再将熔炼好的铁水倒入转包中，利用天车放于翻转机构上，铁水的温度为1530℃；再将转包翻转使铁水和球化剂反应6分钟，即可；

所述的球化剂为纯度为99.99％镁、硅铁、氯化钙的混合物，铁水∶镁、硅铁、氯化钙的重量比为1000∶1.5∶0.005∶0.05。

浇注工序：

将球化好的铁水用离心浇注。

将离心浇注好的铸管现有的技术进行退火、精整、包装即可。

实施例5：

除在球化剂中添加硅钙、稀土铈，硅钙、稀土铈与镁的重量比为1∶1.5∶2外，其余与实施例3相同。

实施例6：

除在球化剂中添加硅钙、稀土铈，硅钙、稀土铈与镁的重量比为1∶3∶8外，其余与实施例3相同。

实施例1-6的转包球化铁水镁的吸收率平均在59％，含硫量0.00977-0.00871％，平均抗拉强度为452.96，特别是实施例5、6，没有出现批量球化衰退的现象。

Claims (9)

1.一种球墨铸铁管的生产工艺，包括熔炼铁水工序、球化工序、浇注工序、退火工序、精整工序、包装工序，其特征在于：所述的球化工序为先将球化剂加到水平放置的转包上部反应室中，将铁水倒入转包中，铁水的温度控制为1410～1530℃；再将转包翻转使铁水和球化剂反应不小于3分钟，即可，

所述的球化剂为镁、硅铁、氯化钙的混合物，铁水：镁、硅铁、氯化钙的重量比为1000∶1-1.5∶0.001-0.005∶0.01-0.05。

2.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁管的生产工艺，其特征在于：在球化剂中添加硅钙、稀土铈，硅钙、稀土铈与镁的重量比为1∶1.5-3∶2-8。

3.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁管的生产工艺，其特征在于：在球化工序前，转包温度不低于700度。

4.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁管的生产工艺，其特征在于：镁的纯度不小于99％。

5.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁管的生产工艺，其特征在于：所述的熔炼铁水工序中所制备的铁水，各种成分的重量百分浓度为：碳3.65-3.95％；硅：0.8-1.8％，硫：0.006-0.025％，磷：0.08％以下，锰：0.1-0.35％。

6.根据权利要求6所述的一种球墨铸铁管的生产工艺，其特征在于：转包中，铁水高径比为1∶1.25～1.75，铁水液面高1m～1.4m。

7.用于权利要求1所述的一种用于球墨铸铁管生产工艺的转包装置，包括转包(1)、翻转机构、除尘机构，其特征在于：所述的翻转机构为以位于包体(14)上部反应室(16)附近的旋转轴(4)为回转中心的液压缸(2)，液压缸(2)的一端通过铰接在其活塞外端的包架(3)与转包(1)底端的外侧相连，液压缸(2)的另一端固定于支架座(10)。

8.根据权利要求8所述的一种用于球墨铸铁管的转包装置，其特征在于：所述的旋转轴位(4)于支架座(10)相应凹槽内。

9.根据权利要求8所述的一种用于球墨铸铁管的转包装置，其特征在于：所述的转包(1)内表面设有耐火料的包衬(13)，包体(14)的一侧设有进料口(11)，进料口(11)与包体(14)可拆卸连接，包体(14)的另一侧设有凸出的反应室(16)，反应室盖(17)位于反应室(16)的顶部，通过卡紧装置(18)与反应室(16)密封，反应室(16)与包体(14)通过有孔的隔板(15)分开，包体(14)前后两端位于出料口(11)的附近设有吊轴(12)。

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