CN101716666A - 一种锥形球墨铸铁管的拉制工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锥形球墨铸铁管的拉制工艺，采用包括砂型型芯、铸钢芯架、拔管卡钳、浇注模具和离心铸管机在内的设备浇注而成；先将打点后的浇注模具装入离心铸管机，浇注模具外壁通入冷却水，将浇注模具装在离心铸管机内，砂型型芯装在铸钢芯架上，铸钢芯架摆至浇注模具的承口端内，将铁液倒入离心铸管机扇形包内，然后启动离心铸管机的自动拉管系统，拉制成型后用拔管卡钳将锥形球墨铸铁管拔出；拉管过程中，离心铸管机的自动拉管系统的拉制速度曲线采用分段控制，浇注旋转直流电机的旋转速度逐渐加快，浇注旋转直流电机的转速变化范围是800～1700r/min；该工艺使锥形球墨铸铁管管身壁厚均匀，内在结构密实，符合其使用性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及金属管材加工技术领域，尤其是涉及一种锥形球墨铸铁管的拉制工艺。
背景技术
目前，国内和国际上通常选用木质、水泥质和不锈钢三种材质作为支撑架，用于各类高低压电力的传送，其中木质和水泥材质均存在使用寿命短、脆性大、抵御外力能力差等缺点，不锈钢材质则成本高、易变形。
传统的水冷金属型离心铸管工艺生产出来的球墨铸铁管，通常为6米，为承插口内外径一致的圆柱形管，连接后用来输送如饮用水类的流体物质，大部分用在水平地带或坡度较小的沟凹地区，通常埋于地下，由于受插入深度限制，很少用于地面支撑，锥形球墨铸铁管可以用于地面支撑，锥形球墨铸铁管互相连接后可以作为输送电力支撑架。而制作锥形管时需要研究设计不同于圆柱形管的新的制作工艺。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种锥形球墨铸铁管的拉制工艺，使锥形球墨铸铁管管身壁厚均匀，内在结构密实，从而符合其使用性能要求。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明种锥形球墨铸铁管的拉制工艺中，锥形球墨铸铁管采用包括砂型型芯、铸钢芯架、拔管卡钳、浇注模具和离心铸管机在内的设备浇注而成；先将打点后的浇注模具装入离心铸管机，浇注模具外壁通入冷却水冷却，将浇注模具装在离心铸管机内，砂型型芯装在铸钢芯架上，铸钢芯架摆至浇注模具的承口端内部以阻挡铁液飞溅，将铁液经过球化、扒渣处理后倒入离心铸管机扇形包内等待浇注，然后启动离心铸管机的自动拉管系统，铁液浇入浇注模具内壁开始拉管；拉制成型后将拔管卡钳放入锥形球墨铸铁管的承口内，张开拔管卡钳的钳块，将锥形球墨铸铁管拔出；铁液温度要求1280～1320℃；砂型型芯采用圆形单表面型，铸钢芯架尺寸与砂型型芯内径一致；拔管卡钳的钳块采用耐热钢钳块，钳块上嵌有抗磨体；拉管过程中，离心铸管机的自动拉管系统的拉制速度曲线采用分段控制，在承口手动控制段，离心铸管机的主机行走速度瞬间提速至20～30mm/s，离心铸管机的主机行走距离为100～150mm，在管身变加速段，离心铸管机的主机匀加速直线运动，加速度为2～10mm/s2，离心铸管机的主机行走距离为5895～6200mm，行走速度达到20～50mm/s，在插口减速段分三次减速，离心铸管机的主机行走速度自30～40mm/s逐渐降速至0；拉管过程中，随着锥形球墨铸铁管的管径自承口到插口逐渐减小，浇注旋转直流电机的旋转速度逐渐加快，，浇注旋转直流电机的转速变化范围是800～1700R/min。
进一步，制作浇注模具材质采用21NiMo10。
进一步，采取分段打点方法对浇注模具进行修磨、打点，打点后点的直径1.5～4mm，点间距0.5mm，点深度0.15～0.4mm。
进一步，对浇注模具，在每段长度1米的距离内，控制打点小车采用不同的行走速度，速度范围为1350～350r/min，打点时，浇注模具的旋转速度为600～750r/min。
本发明的有益效果是：
利用创新的水冷型离心球墨铸铁机工艺制造锥形球墨铸铁管，使锥形球墨铸铁管管身壁厚均匀，内在结构密实，从而符合其使用性能要求。具体讲，该种锥形球墨铸铁管有以下优点：
(1)力学性能好，具有一定的韧性；
(2)安全可靠性高；
(3)便于施工应用，可代替原有的木质、混凝土及钢性材质，使电力工程的综合工程造价更加经济；
(4)防变形能力强；
(5)耐腐蚀性能好，使用寿命长；
(6)制作工艺操作简便，生产效率较高，产品质量较好控制；
(7)节约生产成本，提高使用寿命。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为拉制成的锥形球墨铸铁管示意图。
图2是承口砂型型芯示意图。
图3是拔管卡钳的钳块示意图。
图4是离心铸管机的自动拉管系统的拉制速度曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
水冷金属型离心铸管工艺是将熔化的铁液通过流槽流入旋转的金属浇注模具内，在离心力的作用下布满金属型管，取后凝固成铸管的一种铸造方法；本发明种锥形球墨铸铁管的拉制工艺即是在水冷金属型离心铸管工艺的基础上的改进。
如图1、图2和图3所示，本发明种锥形球墨铸铁管的拉制工艺中，锥形球墨铸铁管1包括承口端3和插口端2，分别对应浇注模具承口和插口，锥形球墨铸铁管1采用包括砂型型芯4、铸钢芯架、拔管卡钳、浇注模具和离心铸管机在内的设备浇注而成；拔管卡钳的扇形钳块6，钳块6扇设置有抗磨体5。先将打点好的浇注模具装入离心铸管机，外壁通入冷却水冷却；将砂芯通过芯架摆入浇注模具承口；将成分合格，温度适当的铁液，经过球化、扒渣处理后，倒入离心铸管机扇形包内等待浇铸；启动自动拉管系统，铁液浇入浇注模具内壁拉管；拉制成型后用拔管钳放入铸管承口内，张开钳块，将管子拔出。
具体实施时，锥形球墨铸铁管的拉制，由承口用砂型型芯、带硬质合金钳口的拔管卡钳、离心铸管机插口用45#普碳钢端盖、浇铸锥形管用模具的加工和自动拉管曲线组成。其中：模具装在离心铸管机内，型芯装在芯架上，芯架摆至模具承口大头内，浇铸成的铸管用拔管卡钳拔出。
高速旋转的铁水靠承口砂芯堵挡以防止飞溅，型芯设计成与管子承口尺寸相当的单平面型，将水洗砂与酚醛树脂和聚异氰酸酯均匀混合，填入芯盒紧实，而后吹入三乙胺气体使其硬化，制作工艺简单，砂芯强度高、抗粘砂性、溃散性好。
浇注、离心完成以后，浇注模具停在拔管状态，拔管钳伸入承口部位，张开三个钳块，涨紧铸管内壁，主电机旋转，同时离心铸管机开始向浇铸方向运动，使得铸管从浇注模具中拖出。由于锥形管承口与直管段没有明显分界线，拔管钳钳块设计成不带锥度的直型钳块，材质为YG6X，抗磨体12CrMo，热处理后的硬度为HB150～179，加工制作工艺简单，方便维护。
锥形管要求长度约为6.27米，普通球墨铸铁管长度为6米，将离心铸管机插口端加长，以适应浇注模具较正常T型浇注模具长出的部分，加长的长度范围为10～50mm，加长端的浇注模具冷却从外部接入￠20mm冷却水管，使浇注模具整体冷却均匀，延长浇注模具使用寿命，保证了管子的插口浇铸质量。
水冷离心铸管浇注模具在生产中始终处于一个冷热交替的热传导过程，内壁和外壁的温度差产生较大的残余内应力，在拉应力达到强度极限之前，将浇注模具更换下来，进行修磨、打点，强化工作面，消除拉应力。模具材质采用21NiMo10，由于锥形管自承口到插口管径逐渐变小，如采用原来的同一打点速度和电机转速，会使点间距不一样，甚至会出现点与点相重合，影响拉管质量，采取分6段打点方法，每段长度约1米，控制不同的打点小车行走速度，设定范围1350～350r/min，浇注模具电机旋转速度，设定范围600～750r/min，以保证打点后点的直径1.5～4mm，点间距0.5mm，点深度0.15～0.4mm。
图4是离心铸管机的自动拉管系统的拉制速度-时间关系曲线，图4中曲线7是正常圆柱形球墨铸铁管浇注时的速度曲线。离心铸管机的主机在O-A1段承口加速运动，管身A1-B1段行走呈匀速直线运动，离心铸管机的主机速度为V0，浇注时不需要考虑离心铸管机的主机在某一个位置的速度，就能得到壁厚均匀的铸管，浇注插口C1-E1段插口先慢速再快速，E1-G段浇铸结束，减速停止，扇形包温度控制在1350～1400℃。
图4中曲线8为本发明浇注锥形球墨铸铁管时的速度控制曲线。对该曲线说明如下：
(1)承口浇注O-A段。由于锥形管承口需要铁液量少，利用瞬间将离心铸管机的主机行走速度提至20～30mm/s。
(2)管身浇注A-B段。离心铸管机的主机行走速度直接控制着铸管壁厚的均匀性，不同管径，离心铸管机的主机行走速度不同，大管速度慢，小管速度快。随着直径逐渐变小，离心铸管机的主机行走为匀加速直线运动，加速度范围为2～10mm/s2。
(3)插口B-F段。为保证锥形管的插口浇注充足，离心铸管机的主机在此段经过三次减速即V1至V2，V2至V3，V3至V4，保证锥形管插口浇注质量。
(4)F-G段，离心铸管机的主机速度匀减速降至零，此过程流槽摆出，拉管完成。
整个浇注过程中，随锥形管的管径自承口到插口逐渐减小，直流电机浇铸旋转速度随之加快，以确保铁水在高速离心作用下，离心力相同，在迅速冷却过程中，管身壁厚均匀，内在结构密实，直流电机的转速变化范围为800～1700R/min。
拉制过程中，铁水的温度对控制管身的缺陷起着至关重要的作用，温度高的铁水流动性好，锥形管的浇注模具结构为锥形结构，为便于离心铸管机的主机的运行和拔管，水冷金属离心铸管机行走轨道本身带有2.75‰的下行锥度，双重锥度影响使铁水由于自重和惯性的作用，在冷却前顺浇注模具内壁自插口向承口滑动，与后续流入的铁液融合不充分，易产生铸痕和轴向壁厚不均，质量难以控制，降低铁水温度，使铁水快速冷却，会减少这种滑动，扇形包浇注温度控制范围为1280～1320℃。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种锥形球墨铸铁管的拉制工艺，其特征在于：采用包括砂型型芯、铸钢芯架、拔管卡钳、浇注模具和离心铸管机在内的设备浇注而成；先将打点后的浇注模具装入离心铸管机，浇注模具外壁通入冷却水冷却，将浇注模具装在离心铸管机内，砂型型芯装在铸钢芯架上，铸钢芯架摆至浇注模具的承口端内部以阻挡铁液飞溅，将铁液经过球化、扒渣处理后倒入离心铸管机扇形包内等待浇注，然后启动离心铸管机的自动拉管系统，铁液浇入浇注模具内壁开始拉管；拉制成型后将拔管卡钳放入锥形球墨铸铁管的承口内，张开拔管卡钳的钳块，将锥形球墨铸铁管拔出；铁液温度要求1280～1320℃；砂型型芯采用圆形单表面型，铸钢芯架尺寸与砂型型芯内径一致；拔管卡钳的钳块采用耐热钢扇形钳块，钳块上嵌有抗磨体；拉管过程中，离心铸管机的自动拉管系统的拉制速度曲线采用分段控制，在承口手动控制段，离心铸管机的主机行走速度瞬间提速至20～30mm/s，离心铸管机的主机行走距离为100～150mm，在管身变加速段，离心铸管机的主机匀加速直线运动，加速度为2～10mm/s2，离心铸管机的主机行走距离为5895～6200mm，行走速度达到20～50mm/s，在插口减速段分三次减速，离心铸管机的主机行走速度自30～40mm/s逐渐降速至0；拉管过程中，随着锥形球墨铸铁管的管径自承口到插口逐渐减小，浇注旋转直流电机的旋转速度逐渐加快，浇注旋转直流电机的转速变化范围是800～1700R/min。
2.如权利要求1所述的一种锥形球墨铸铁管的拉制工艺，其特征在于：制作浇注模具材质采用21NiMo10。
3.如权利要求1或2所述的一种锥形球墨铸铁管的拉制工艺，其特征在于：采取分段打点方法对浇注模具进行修磨、打点，打点后点的直径1.5～4mm，点间距0.5mm，点深度0.15～0.4mm。
4.如权利要求3所述的一种锥形球墨铸铁管的拉制工艺，其特征是，对浇注模具，在每段长度1米的距离内，控制打点小车采用不同的行走速度，速度范围为1350～350r/min，打点时，浇注模具的旋转速度为600～750r/min。
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