CN103266263A - 混凝土泵车臂架耐磨弯管的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明混凝土泵车臂架耐磨弯管的制备方法，涉及球墨铸铁的冶炼，步骤是：按原料元素的质量百分比：3.3～3.7%C、2.3～2.8%Si、0.5～1.0%Mn、0.4～1.0%Cr、0.03～0.06%P、0.01～0.02%S、0.03～0.05%Mg、0.01～0.02%Ce、0.3～1.0%V、0.3～1.0%Nd和其余为Fe，称取所需量的原料：生铁、废钢、硅铁、锰铁、铌铁和钒铁进行熔炼，再进行球化处理和孕育处理、浇注成型和淬火热处理，制得含碳化物奥铁体球墨铸铁的混凝土泵车臂架耐磨弯管成品。本发明方法克服了现有技术制作的混凝土泵车臂架水泥输送弯管磨损严重、报废快、运行成本高和材料浪费的缺点。

Description

混凝土泵车臂架耐磨弯管的制备方法

技术领域

本发明的技术方案涉及球墨铸铁的冶炼，具体地说是混凝土泵车臂架耐磨弯管的制备方法。

背景技术

由于泵车输送混凝土具有速度快，节省劳动力成本，减少人力的数量，位置灵活等特点，所以在基础建设中混凝土泵车的应用越来越广。混凝土泵车臂架管道由直管和弯管组成，管道中所输送的混凝土是由水泥、铄石和砂浆组成的混合流体。由于在弯管处混合流体的离心力作用，臂架弯管内的外侧壁磨损非常快，导致弯管外侧壁容易磨穿，使得弯管比直管早期报废，特别是输送管道的倒数第二根弯管更为严重，需要经常停机更换新的弯管，这将导致延误施工时间，并增加成本。

目前，用于制作混凝土泵车臂架管道弯管的材料主要有高锰钢、贝氏体钢和镍铬铸铁（见CN201110380020.2）。高锰钢弯管的优点是冲击韧性高，不易产生爆管，但是由于其奥氏体硬度较低，在这种工况条件下加工硬化能力不能发挥，另外，耐蚀性也较低，导致高锰钢弯管的耐磨性较低。对于贝氏体钢弯管，原始硬度较高，相比高锰钢耐磨性有所提高，但是，由于混凝土泵车臂架管道弯管属于均匀壁厚铸件，具有同时凝固特性，而贝氏体钢弯管容易产生缩松，导致耐磨性降低，同时冲击韧性降低，容易产生爆管事故。镍铬铸铁弯管耐磨性较高，但是含有3-5%Ni，原材料成本较高，并且，其冲击韧性也较低，不能承受较大的压力。另外，为提高弯管的耐磨性，同时减少爆管的事故率，国内外出现了双金属复合弯管（见CN200810129067.X和CN200920104725.X），即该弯管由内外两层组成，弯管内层用高铬铸铁材料铸造成形，弯管外层用低碳钢钢管塑性成形，内外层管之间的间隙填充非金属物质，弯管两端焊接管接头，管接头内套有高铬铸铁耐磨环。与上述三种整体合金化弯管相比，这种复合弯管大幅度提高了耐磨寿命，但是其制作工艺繁琐，生产成本高，另外内层弯管为均匀壁厚，当内层高铬铸铁弯管的外圆弧部位被磨穿后，即便其他部位磨损很小，该弯管也需要更换新的，这导致材料的浪费。

综上所述，现有技术制作的混凝土泵车臂架水泥输送弯管磨损严重，报废快，存在着运行成本高，材料浪费严重的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供混凝土泵车臂架耐磨弯管的制备方法，是一种用于混凝土泵车输送臂架上转向节处的含碳化物奥铁体球墨铸铁弯管的制造方法，克服了现有技术制作的混凝土泵车臂架水泥输送弯管磨损严重，报废快，存在着运行成本高，材料浪费的严重缺点。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：混凝土泵车臂架耐磨弯管的制备方法，步骤如下：

第一步，原料配置

按原料元素的质量百分比：3.3～3.7%C、2.3～2.8%Si、0.5～1.0%Mn、0.4～1.0%Cr、0.03～0.06%P、0.01～0.02%S、0.03～0.05%Mg、0.01～0.02%Ce、0.3～1.0%V、0.3～1.0%Nd和其余为Fe，称取所需量的原料：生铁、废钢、硅铁、锰铁、铌铁和钒铁；

第二步，原料的熔炼

将第一步配置好的原料利用中频感应电炉冶炼，当铁液熔炼温度达到1500～1550℃时，出铁到球化处理包内；

第三步，球化处理和孕育处理

称量占铁液重量百分比1.2～1.6%的稀土镁硅铁球化剂和0.4～0.8%的硅钡合金孕育剂,将它们一起加入到球化包内，表面覆盖占铁液重量比0.8～1.2%的铁片，将第二步熔炼好的铁液冲入到球化处理包中，待铁液反应完毕后扒渣准备浇注；

第四步，浇注成型

将经第三步球化处理和孕育处理得到的合金液浇铸到精密铸造型壳或潮模砂型中，当金属液凝固后获得成型混凝土泵车臂架弯管；

第五步，淬火热处理，制得混凝土泵车臂架耐磨弯管成品

对第四步得到的成型混凝土泵车臂架弯管通过在230～300℃进行等温淬火热处理工艺，最终制得含碳化物奥铁体球墨铸铁的混凝土泵车臂架耐磨弯管成品。

上述混凝土泵车臂架耐磨弯管的制备方法，其中所涉及的原料由商购获得，所涉及的设备和工艺操作均是本技术领域的技术人员所熟知的。

本发明的有益效果是：与现有混凝土泵车臂架弯管相比，本发明的显著进步在于：

（1）本发明混凝土泵车臂架耐磨弯管的金相组织中含有一定数量的粒状和块状碳化物，有利于提高其冲击韧性，耐磨性比高锰钢弯管和贝氏体钢弯管耐磨性显著提高2～3倍。

（2）本发明混凝土泵车臂架耐磨弯管基体组织中含有20～35%的富碳奥氏体，其含碳量可高达1.5～2.0%，提高富碳奥氏体的稳定性和固溶强化能力，其耐蚀性优于高锰钢和贝氏体钢，耐腐蚀磨损性能提高。另外，与高铬铸铁和CrNiMo铸铁相比，冲击韧性提高1倍，有利于防止弯管破裂。

（3）本发明混凝土泵车臂架耐磨弯管与高锰钢弯管、贝氏体钢弯管、高铬铸铁弯管、CrNiMo铸铁弯管相比，材料密度大约降低了10%左右，因此，利用本发明混凝土泵车臂架耐磨弯管可以显著降低混凝土泵车臂架的载荷，提高混凝土泵车的稳定性。

（4）本发明混凝土泵车臂架耐磨弯管的合金元素含量远低于高锰钢弯管、高铬铸铁弯管和CrNiMo铸铁弯管，制造成本较低，其性价比高。

表1为几种混凝土泵车臂架弯管的力学性能和使用寿命统计结果，其中的统计数据为我国西南地区应用混凝土泵车臂架弯管的现场实验统计结果。

表1几种材质的混凝土泵车臂架弯管的性能、使用寿命与性价比

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明方法制得的混凝土泵车臂架耐磨弯管的金相组织。

具体实施方式

图1表明，本发明方法制得的混凝土泵车臂架耐磨弯管是一种含碳化物奥铁体球墨铸铁弯管，该图中显示出该弯管的组织奥铁体、块状碳化物和少量石墨球组成。

实施例1

第一步，原料配置

按原料元素的重量百分比：3.4%C、2.4%Si、0.6%Mn、0.5%Cr、0.4%P、0.012%S、0.035%Mg、0.012%Ce、0.4%V、0.3%Nd和其余为Fe，称取所需量的原料：生铁、废钢、硅铁、锰铁、铌铁和钒铁；

第二步，原料的熔炼

将第一步配置好的原料利用中频感应电炉冶炼，当铁液熔炼温度达到1500℃时，出铁到球化处理包内；

第三步，球化处理和孕育处理

称量占铁液重量百分比1.2%的稀土镁硅铁球化剂和0.8%的硅钡合金孕育剂,将它们一起加入到球化包内，表面覆盖占铁液重量比0.8%的铁片，将第二步熔炼好的铁液冲入到球化处理包中，待铁液反应完毕后扒渣准备浇注；

第四步，浇注成型

将经第三步球化处理和孕育处理得到的合金液浇铸到精密铸造型壳中，当金属液凝固后获得成型混凝土臂架输送弯管；

第五步，淬火热处理，制得混凝土泵车臂架耐磨弯管成品

对第四步得到的成型混凝土泵车臂架弯管通过在230℃等温淬火热处理工艺，最终制得含碳化物奥铁体球墨铸铁的混凝土泵车臂架耐磨弯管成品。

实施例2

第一步，原料配置

按原料元素的重量百分比：3.5%C、2.5%Si、0.6%Mn、0.6%Cr、0.04%P、0.013%S、0.04%Mg、0.015%Ce、0.5%V、0.4%Nd和其余为Fe。称取所需量的原料：生铁、废钢、硅铁、锰铁、铌铁和钒铁；

第二步，原料的熔炼

将第一步配置好的原料利用中频感应电炉冶炼，当铁液熔炼温度达到1520℃时，出铁到球化处理包内；

第三步，球化处理和孕育处理

称量占铁液重量百分比1.3%的稀土镁硅铁球化剂和0.6%的硅钡合金孕育剂,将它们一起加入到球化包内，表面覆盖占铁液重量比0.9%的铁片，将第二步熔炼好的铁液冲入到球化处理包中，待铁液反应完毕后扒渣准备浇注；

第四步，浇注成型

将经第三步球化处理和孕育处理得到的合金液浇铸到精密潮模砂型中，当金属液凝固后获得成型混凝土臂架输送弯管；

第五步，淬火热处理，制得混凝土泵车臂架耐磨弯管成品

对第四步得到的成型混凝土泵车臂架弯管通过在240℃等温淬火热处理工艺，最终制得含碳化物奥铁体球墨铸铁的混凝土泵车臂架耐磨弯管成品；

实施例3

第一步，原料配置

按原料元素的重量百分比：3.6%C、2.6%Si、0.5%Mn、0.7%Cr、0.045%P、0.016%S、0.045%Mg、0.015%Ce、0.6%V、0.6%Nd和其余为Fe,称取所需量的原料：生铁、废钢、硅铁、锰铁、铌铁和钒铁；

第二步，原料的熔炼

将第一步配置好的原料利用中频感应电炉冶炼，当铁液熔炼温度达到1530℃时，出铁到球化处理包内；

第三步，球化处理和孕育处理

称量占铁液重量百分比1.4%的稀土镁硅铁球化剂和0.5%的硅钡合金孕育剂,将它们一起加入到球化包内，表面覆盖占铁液重量比1.0%的铁片，将第二步熔炼好的铁液冲入到球化处理包中，待铁液反应完毕后扒渣准备浇注；

第四步，浇注成型

将经第三步球化处理和孕育处理得到的合金液浇铸到精密铸造型壳中，当金属液凝固后获得成型混凝土臂架输送弯管；

第五步，淬火热处理，制得混凝土泵车臂架耐磨弯管成品

对第四步得到的成型混凝土泵车臂架弯管通过在250℃等温淬火热处理工艺，最终制得含碳化物奥铁体球墨铸铁的混凝土泵车臂架耐磨弯管成品。

实施例4

第一步，原料配置

按原料元素的重量百分比：3.7%C、2.7%Si、0.5%Mn、0.8%Cr、0.05%P、0.018%S、0.036%Mg、0.02%Ce、0.3%V、0.8%Nd和其余为Fe，称取所需量的原料：生铁、废钢、硅铁、锰铁、铌铁和钒铁；

第二步，原料的熔炼

将第一步配置好的原料利用中频感应电炉冶炼，当铁液熔炼温度达到1540℃时，出铁到球化处理包内。

第三步，球化处理和孕育处理

称量占铁液重量百分比1.5%的稀土镁硅铁球化剂和0.4%的硅钡合金孕育剂,将它们一起加入到球化包内，表面覆盖占铁液重量比1.1%的铁片，将第二步熔炼好的铁液冲入到球化处理包中，待铁液反应完毕后扒渣准备浇注；

第四步，浇注成型

将经第三步球化处理和孕育处理得到的合金液浇铸到精密潮模砂型中，当金属液凝固后获得成型混凝土臂架输送弯管；

第五步，淬火热处理，制得混凝土泵车臂架耐磨弯管成品

对第四步得到的成型混凝土泵车臂架弯管通过在260℃等温淬火热处理工艺，最终制得含碳化物奥铁体球墨铸铁的混凝土泵车臂架耐磨弯管成品。

实施例5

第一步，原料配置

按原料元素的重量百分比：3.3%C、2.8%Si、0.8%Mn、0.9%Cr、0.05%P、0.016%S、0.05%Mg、0.01%Ce、1.0%V、0.3%Nd和其余为Fe，称取所需量的原料：生铁、废钢、硅铁、锰铁、铌铁和钒铁；

第二步，原料的熔炼

将第一步配置好的原料利用中频感应电炉冶炼，当铁液熔炼温度达到1550℃时，出铁到球化处理包内；

第三步，球化处理和孕育处理

称量占铁液重量百分比1.6%的稀土镁硅铁球化剂和0.5%的硅钡合金孕育剂,将它们一起加入到球化包内，表面覆盖占铁液重量比1.2%的铁片，将第二步熔炼好的铁液冲入到球化处理包中，待铁液反应完毕后扒渣准备浇注；

第四步，浇注成型

将经第三步球化处理和孕育处理得到的合金液浇铸到精密潮模砂型中，当金属液凝固后获得成型混凝土臂架输送弯管；

第五步，淬火热处理，制得混凝土泵车臂架耐磨弯管成品

对第四步得到的成型混凝土泵车臂架弯管通过在280℃等温淬火热处理工艺，最终制得含碳化物奥铁体球墨铸铁的混凝土泵车臂架耐磨弯管成品。

实施例6

第一步，原料配置

按原料元素的重量百分比：3.45%C、2.7%Si、0.5%Mn、1.0%Cr、0.06%P、0.02%S、0.055%Mg、0.017%Ce、0.9%V、0.3%Nd和其余为Fe，称取所需量的原料：生铁、废钢、硅铁、锰铁、铌铁和钒铁；

第二步，原料的熔炼

将第一步配置好的原料利用中频感应电炉冶炼，当铁液熔炼温度达到1520℃时，出铁到球化处理包内；

第三步，球化处理和孕育处理

称量占铁液重量百分比1.5%的稀土镁硅铁球化剂和0.5%的硅钡合金孕育剂,将它们一起加入到球化包内，表面覆盖占铁液重量比1.0%的铁片，将第二步熔炼好的铁液冲入到球化处理包中，待铁液反应完毕后扒渣准备浇注；

第四步，浇注成型

将经第三步球化处理和孕育处理得到的合金液浇铸到精密铸造型壳中，当金属液凝固后获得成型混凝土臂架输送弯管；

第五步，淬火热处理，制得混凝土泵车臂架耐磨弯管成品

对第四步得到的成型混凝土泵车臂架弯管通过在300℃等温淬火热处理工艺，最终制得含碳化物奥铁体球墨铸铁的混凝土泵车臂架耐磨弯管成品。

上述实施例中所涉及的原料由商购获得，所涉及的设备和工艺操作均是本技术领域的技术人员所熟知的。

Claims (1)

1.混凝土泵车臂架耐磨弯管的制备方法，其特征在于步骤如下：

第一步，原料配置

按原料元素的质量百分比：3.3～3.7%C、2.3～2.8%Si、0.5～1.0%Mn、0.4～1.0%Cr、0.03～0.06%P、0.01～0.02%S、0.03～0.05%Mg、0.01～0.02%Ce、0.3～1.0%V、0.3～1.0%Nd和其余为Fe，称取所需量的原料：生铁、废钢、硅铁、锰铁、铌铁和钒铁；

第二步，原料的熔炼

将第一步配置好的原料利用中频感应电炉冶炼，当铁液熔炼温度达到1500～1550℃时，出铁到球化处理包内；

第三步，球化处理和孕育处理

称量占铁液重量百分比1.2～1.6%的稀土镁硅铁球化剂和0.4～0.8%的硅钡合金孕育剂,将它们一起加入到球化包内，表面覆盖占铁液重量比0.8～1.2%的铁片，将第二步熔炼好的铁液冲入到球化处理包中，待铁液反应完毕后扒渣准备浇注；

第四步，浇注成型

将经第三步球化处理和孕育处理得到的合金液浇铸到精密铸造型壳或潮模砂型中，当金属液凝固后获得成型混凝土泵车臂架弯管。

第五步，淬火热处理，制得混凝土泵车臂架耐磨弯管成品

对第四步得到的成型混凝土泵车臂架弯管通过在230～300℃进行等温淬火热处理工艺，最终制得含碳化物奥铁体球墨铸铁的混凝土泵车臂架耐磨弯管成品。

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