CN1053709C - 冲天炉铁水生产小口径铸态球墨铸铁管工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冲天炉铁水生产小口径铸态球墨铸铁管的工艺，工艺步骤包括：选用低硫、低磷的生铁，及优质冶金焦碳，熔炼后，采用冲入法球化处理，再经倒包冲入进行孕育处理后进行拉管，拉管时采用大流量浇承口、稳脱模、控制脱模时间、快速拉管并稳定拉管速度，生产出管壁薄、机械性能好的小口径球墨铸铁管。本发明工艺简单，设备投资少，生产成本低，经济效益显著，推广应用前景远大。

Description

冲天炉铁水生产小口径铸态球墨铸铁管工艺
本发明涉及一种铁水生产铸铁管的工艺，具体说涉及一种用冲天炉铁水生产小口径铸态球墨铸铁管工艺。
铸铁管以其较好的综合机械性能和较好的耐蚀性，是市政工程煤气、给排水及工农业生产中各种输配管网首选优良管材，目前我国铸铁管90％是用连续铸造方法生产的普通灰口铸铁管，球墨铸铁管的产量仅占10％左右，由于普通灰口铸铁管属脆性材料，在运输、安装、运行过程中破损事故严重，而城市建设在向高层发展，相应的管道输配压力在增高，煤气及给排水输配工程对管材性能的要求越来越高，普通灰口铸铁管已不能满足这种发展的需要。球墨铸铁管以其好的综合机械性能、好的耐蚀性和好的韧性，逐渐被广大用户所认识。近年来，有些厂用连续铸造方法生产铸态球墨铸铁管，如首钢铸造厂用电炉采用连续铸造方法生产大口径球墨铸铁管，而用连续铸造方法生产小口径球墨铸铁管在我国尚属空白。
本发明的目的在于提供一种投资少、见效快、成品率高、成本低的生产小口径铸态球墨铸铁管工艺。
本发明的技术方案为：
冲天炉铁水生产小口径铸态球墨铸铁管工艺，经铁水制备、球化处理工艺、孕育及孕育处理工艺、拉管工艺和管体的后处理工序，其特征在于：生产口径小于300mm的小口径管采用冲天炉熔炼原铁水；在所说的铁水制备工艺中选用低硫、低磷的生铁，焦炭固定含炭量在80％以上的0.6％的低硫优质冶金焦炭或铸造焦，焦铁比为1∶6--1∶8，熔炼后使原铁水出炉温度达到1460--1510℃，原铁水的化学成份为：C：3.3--3.8％，Si：1.6--2.2％，Mn≤0.5％，P＜0.08％，S＜0.05％；在所说的球化处理工艺中，球化剂选用7-8号稀土镁合金，粒度为：10-25mm，加入量控制在1.0-1.4％，将原铁水采用冲入法进行球化处理；在所说的孕育及孕育处理工艺中，孕育剂选用75Si-Fe，粒度为：10-20mm，加入量1.0-1.2％，将球化处理后的铁水经二次倒包冲入法进行孕育处理；在所说的拉管工艺过程中，控制好浇注系统的浇注面积，采用大流浇注、快速充型，控制脱模时间，稳定拉管速度，在不影响管体接口使用性能的前提下，减小承口部位的热节，即加高铁芯高度或缩短外结晶器承口部位长度，外结晶器的直径按球铁收缩率加大尺寸，长度比灰铁管缩短30-50mm，内结晶器与外结晶器配套。长度比灰铁管缩短30-50mm，直径以管壁厚来确定，在浇注系统中，采用快速大流浇注，浇杯孔数减少，单位尺寸放大。
生产直径为100mm的球墨铸铁管，在上面所说的拉管工艺过程中，脱模时间控制在18--20秒，稳定拉管速度并控制在2.4--2.8米/分钟，采用快速大流浇铸，浇杯孔数及单位尺寸为6-φ8，结晶器震动频率为70--85赫兹，结晶器震幅为5--7mm，管体出模温度为1000--1050℃。
生产直径为150mm的球墨铸铁管，在上面所说的拉管工艺过程中，脱模时间控制在20--22秒，稳定拉管速度并控制在2.3--2.7米/分钟，采用快速大流浇铸，浇杯孔数及单位尺寸为8-φ8.5，结晶器震动频率为70--80赫兹，结晶器震幅为6--8mm，管体出模温度为1000--1050℃。
生产直径为200mm的球墨铸铁管，在上面所说的拉管工艺过程中，脱模时间控制在22--24秒，稳定拉管速度并控制在2.3--2.6米/分钟，采用快速大流浇铸，浇杯孔数及单位尺寸为12-φ9，结晶器震动频率为65--75赫兹，结晶器震幅为6--8mm，管体出模温度为1000--1050℃。
本发明的优点如下：
(1)、工艺简单，易于组织批量生产，推广应用前景广阔；
(2)、设备投资少，生产成本低，经济效益显著。本工艺就铁水制备与电炉化铁相比，其成本可降低30％，相应产品吨成本可降低30％，球墨铸铁管为企业带来的经济效益是十分显著的；
(3)、管体壁厚比灰口铸铁管减少15-20％，对用户来说，铺设同一长度的管线，其重量可减少15-20％，故球墨铸铁管在市场上具有很好的竞争能力，提高了管线运行的安全性和输配压力；
(4)、管体机械性能比灰口铸铁管有显著提高，大大提高了管网的输配压力和运行安全性。由于球墨铸铁管与灰口铸铁管石墨形态不同，所表现出的机械性能差异很大，以直径为200、300为例对比如下表：
名称  管环压扁率  管体抗拉强度   气压实验 水压实验
灰铁管   无   150MPA   0.3MPA  2-2.5MP
球铁管   5-20％   350MP   0.4MP  4MPA
由上表可以看出，无论管体机械性能还是工艺性能，球铁管比灰铁管都有大幅度提高。
下面对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明：
采用冲天炉经下述工艺步骤生产小口径铸态球墨铸铁管：
铁水制备：选用低硫、低磷的生铁，固定含炭量在80％以上的低硫优质冶金焦炭或铸造焦，炉料配比为80％生铁或生铁加回炉料，20％废钢。焦铁比为1∶6-1∶8，配料需严格过称，控制块度，在严格的控制条件下，选用较先进的温差式热风冲天炉通过连续熔化，使原铁水出炉温度达到1460-1510℃，原铁水的化学成份为：C3.3-3.6％，Si：1.6-2.2％，Mn≤0.5％，P＜0.08％，S＜0.05％；
球化处理工艺：针对冲天炉铁水特点，选用7-8号稀土镁合金，粒度为：10-25mm，加入量根据铁水成分和炉前三角试片情况控制在1.2-1.4％，将原铁水采用冲入法进行球化处理，在处理过程中，严格各工序的操作质量，做到准确称量、快速准确放铁水、严格准确控制铁水量，及时测量温度和炉前三角试片，整个操作过程要求稳定有序；
孕育及孕育处理：孕育剂选用75Si-Fe，粒度为：10-20mm，加入量为1.0-1.2％，为确保球化铁水铸管不裂，采用二次倒包孕育，将球化处理后的铁水经倒包冲入进行孕育处理；
拉管工艺：控制好浇注系统浇注孔面积。采用大流浇注，快速充型，控制脱模时间，稳定拉管速度，减小震幅，提高震动频率。由于灰铁和球铁铸造性能和凝固特点不同，在相同温度下灰铁铁水的流动性比球铁铁水的流动性好，灰铁铁水的凝固为层状凝固，球铁铁水为糊状凝固，所以球铁拉管的工艺难度要比灰铁拉管大的多，为解决这个问题，从模具结构上作了改进，在不影响管体接口使用性能的前提下，减少承口部位的热节，即加高铁芯高度或缩短外结晶器承口部位长度，外结晶器的直径按球铁收缩率加大尺寸，长度比灰铁管缩短30-50mm，内结晶器与外结晶器配套，长度比灰铁管缩短30-50mm，直径以管壁厚来确定，从而有效地改善了承口部位热节的影响，使铁水趋于顺序凝固；在浇注系统中，采用快速大流浇注，为适应球铁水本身的特点，浇杯孔数减少，单位尺寸放大；由于球铁的糊状凝固的特点，高温强度低，同时管壁较灰铁管壁薄，在拉管过程中很容易拉断或吊住，稳定的拉管速度是保证拉成的关键，保持平稳的拉管液面高度和合理的工艺参数才能控制平稳的拉速，如果时间短，脱模时拉漏，时间长，承口冲型不好，产生冷隔、气孔多、气密性试验漏气；在不拉漏的前提下，拉管速度快，管体出模温度高，自行退火好，拉速慢，管体出模温度低，自行退火不好，影响管体机械性能；减少震幅提高震动频率。拉管工艺后再经抱管、规圆调直冷却、切管定尺、气压试验、水压试验、清理磨光、涂油等后处理工序后入库。
下面就生产口径为：100mm、150mm、200mm的球墨铸铁管在拉管工艺过程中所采用的具体工艺参数如下：
生产直径为100mm的球墨铸铁管，脱模时间控制在18--20秒，稳定拉管速度并控制在2.4--2.8米/分钟，采用快速大流浇铸，浇杯孔数及单位尺寸为6--φ8，结晶器震动频率为70--85赫兹，结晶器震幅为5--7mm，管体出模温度为1000--1050℃。
生产直径为150mm的球墨铸铁管，脱模时间控制在20--22秒，稳定拉管速度并控制在2.3--2.7米/分钟，采用快速大流浇铸，浇杯孔数及单位尺寸为8--φ8.5，结晶器震动频率为70--80赫兹，结晶器震幅为6--8mm，管体出模温度为1000--1050℃。
生产直径为200mm的球墨铸铁管，脱模时间控制在22--24秒，稳定拉管速度并控制在2.3--2.6米/分钟，采用快速大流浇铸，浇杯孔数及单位尺寸为12--φ9，结晶器震动频率为65--75赫兹，结晶器震幅为6--8mm，管体出模温度为1000--1050℃。
本发明的工艺简单，设备投资少，生产成本低，经济效益显著，机械性能有显著的提高，推广应用的前景远大，其经济效益和社会效益十分显著。

Claims (4)

1、一种冲天炉铁水生产小口径铸态球墨铸铁管工艺，经铁水制备、球化处理工艺、孕育及孕育处理工艺、拉管工艺和管体的后处理工序，其特征在于：生产口径小于300mm的小口径管采用冲天炉熔炼原铁水；在所说的铁水制备工艺中选用低硫、低磷的生铁，焦炭固定含炭量在80％以上的0.6％的低硫优质冶金焦炭或铸造焦，焦铁比为1∶6--1∶8，熔炼后，使原铁水出炉温度达到1460--1510℃，原铁水的化学成份为：C：3.3--3.8％，Si：1.6--2.2％，Mn≤0.5％，P＜0.08％，S＜0.05％；在所说的球化处理工艺中，球化剂选用7-8号稀土镁合金，粒度为：10-25mm，加入量控制在1.0--1.4％，将原铁水采用冲入法进行球化处理；在所说的孕育及孕育处理工艺中，孕育剂选用75Si-Fe，粒度为：10-20mm加入量为1.0-1.2％，将球化处理后的铁水经二次倒包冲入法进行孕育处理；所说的拉管工艺中，控制好浇注系统的浇注面积，采用大流浇注、快速充型，控制脱模时间，稳定拉管速度，在不影响管体接口使用性能的前提下，减小承口部位的热节，即加高铁芯高度或缩短外结晶器承口部位长度，外结晶器的直径按球铁收缩率加大尺寸，长度比灰铁管缩短30-50mm，内结晶器与外结晶器配套，长度比灰铁管缩短30-50mm，直径以管壁厚来确定，在浇注系统中，采用快速大流浇注，浇杯孔数减少，单位尺寸放大。
2、根据权利要求1所述的冲天炉铁水生产小口径铸态球墨铸铁管工艺，其特征在于：生产直径为100mm的球墨铸铁管，脱模时间控制在18--20秒，稳定拉管速度并控制在2.4--2.8米/分钟，采用快速大流浇铸，浇杯孔数及单位尺寸为6-φ8，结晶器震动频率为70--85赫兹，结晶器震幅为5--7mm，管体出模温度为1000--1050℃。
3、根据权利要求1所述的冲天护铁水生产小口径铸态球墨铸铁管工艺，其特征在于：生产直径为150mm的球墨铸铁管，脱模时间控制在20--22秒，稳定拉管速度并控制在2.3--2.7米/分钟，采用快速大流浇铸，浇杯孔数及单位尺寸为8--φ8.5，结晶器震动频率为70--80赫兹，结晶器震幅为6--8mm，管体出模温度为1000--1050℃。
4、根据权利要求1所述的冲天炉铁水生产小口径铸态球墨铸铁管工艺，其特征在于：生产直径为200mm的球墨铸铁管，脱模时间控制在22--24秒，稳定拉管速度并控制在2.3--2.6米/分钟，采用快速大流浇铸，浇杯孔数及单位尺寸为12-φ9，结晶器震动频率为65--75赫兹，结晶器震幅为6--8mm，管体出模温度为1000--1050℃。
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