CN106244905B - 球墨铸铁桩帽及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种球墨铸铁桩帽及其制备方法，该球墨铸铁桩帽含有3.80‑3.90重量％的碳、2.35‑2.40重量％的硅、0.20‑0.25重量％的锰、0.072‑0.080重量％的磷、0.010‑0.015重量％的硫，余下为铁元素以及不可避免的杂质元素；其中，球墨铸铁桩帽中含有85.20‑85.35重量％的铁素体以及14.65‑14.80重量％的珠光体；并且球墨铸铁桩帽的球化率为86‑87％。通过该方法制得的球墨铸铁桩帽具有优异的机械强度。

Description

球墨铸铁桩帽及其制备方法
技术领域
本发明涉及桩帽，具体地，涉及球墨铸铁桩帽及其制备方法。
背景技术
桩帽亦称桩尖，一般应用于工程预制桩上，即焊接在桩头位置，可以带桩身进入土层以免造成桩头破坏及桩身倾斜(垂直度控制)，并能较好地进入持力层。用汽锤或自落锤打桩时，为了很好地保护钢板，防止它卷曲和变形，并使锤击能量均匀分布，必须在桩顶安一个桩帽。桩帽分为两种，一种是铆接或焊接桩帽，另一种是铸造桩帽；铸造的桩帽比焊接或铆接的桩帽坚固。
在现有技术中，桩帽系易损件，由于打桩过程能量损失较大，往往容易造成桩头破碎和断桩。
发明内容
本发明的目的是提供一种球墨铸铁桩帽及其制备方法，通过该方法制得的球墨铸铁桩帽具有优异的机械强度。
为了实现上述目的，本发明提供了一种球墨铸铁桩帽，该球墨铸铁桩帽含有3.80-3.90重量％的碳、2.35-2.40重量％的硅、0.20-0.25重量％的锰、0.072-0.080重量％的磷、0.010-0.015重量％的硫，余下为铁元素以及不可避免的杂质元素；其中，球墨铸铁桩帽中含有85.20-85.35重量％的铁素体以及14.65-14.80重量％的珠光体；并且球墨铸铁桩帽的球化率为86-87％。
本发明还提供了一种上述的球墨铸铁桩帽的制备方法，其中，制备方法包括：
1)将原铁熔融形成原铁液；
2)将球化剂和硅铁添加至原铁液中进行球化处理；
3)将孕育剂添加至球化处理后的体系中进行孕育处理，接着加入除渣剂进行除渣；
4)将除渣后的体系进行静压铸造以制得球墨铸铁桩帽；
其中，静压铸造至少满足以下条件：压实比为0.3-1.1MPa，吹气压力为5.0-6.0MPa，型腔硬度为45-60HBW，拔模斜度为0.9-1.1°。
通过上述技术方案，本发明通过上述制备方法中的各步骤的协同作用使得制得的球墨铸铁桩帽的金相中存在高含量的铁素体和高的球化率，进而使得该球墨铸铁桩帽具有优异的机械强度；同时该制备方法工序简单，原料易得，能够进行大批量的生产。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种球墨铸铁桩帽，该球墨铸铁桩帽含有3.80-3.90重量％的碳、2.35-2.40重量％的硅、0.20-0.25重量％的锰、0.072-0.080重量％的磷、0.010-0.015重量％的硫，余下为铁元素以及不可避免的杂质元素；其中，球墨铸铁桩帽中含有85.20-85.35重量％的铁素体以及14.65-14.80重量％的珠光体；并且球墨铸铁桩帽的球化率为86-87％。
在本发明中，上述球墨铸铁桩中的具体组分以及结构组成的含量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高球墨铸铁桩的机械强度，优选地，球墨铸铁桩帽含有3.84-3.86重量％的碳、2.37-2.39重量％的硅、0.22-0.24重量％的锰、0.075-0.077重量％的磷、0.011-0.013重量％的硫，余下为铁元素以及不可避免的杂质元素；其中，球墨铸铁桩帽中含有85.26-85.30重量％的铁素体以及14.70-14.74重量％的珠光体；并且球墨铸铁桩帽的球化率为86.1-86.3％，球化大小等级为8级。
本发明还提供了一种上述的球墨铸铁桩帽的制备方法，其中，制备方法包括：
1)将原铁熔融形成原铁液；
2)将球化剂和硅铁添加至原铁液中进行球化处理；
3)将孕育剂添加至球化处理后的体系中进行孕育处理，接着加入除渣剂进行除渣；
4)将除渣后的体系进行静压铸造以制得球墨铸铁桩帽；
其中，静压铸造至少满足以下条件：压实比为0.3-1.1MPa，吹气压力为5.0-6.0MPa，型腔硬度为45-60HBW，拔模斜度为0.9-1.1°。
在本制备方法中，原铁的具体组分含量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的球墨铸铁桩帽具有更优异的机械强度，优选地，在步骤1)中，原铁含有3.65-3.72重量％的碳、2.12-2.26重量％的硅、0.18-0.23重量％的锰、0.068-0.074重量％的磷、0.008-0.0012重量％的硫，余下为铁元素以及不可避免的杂质元素。
在本制备方法的步骤1)中，原铁液的温度可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的球墨铸铁桩帽具有更优异的机械强度，优选地，在步骤1)中，原铁液的温度为1410-1430℃。
在本制备方法的步骤2)中，物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的球墨铸铁桩帽具有更优异的机械强度，优选地，在步骤2)中，相对于100重量份的原铁液，球化剂的用量为1.3-1.6重量份，硅铁的用量为0.18-0.26重量份。
在本制备方法的步骤2)中，球化剂与硅铁的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的球墨铸铁桩帽具有更优异的机械强度，优选地，球化剂为牌号QRMg5RE1球化剂、牌号QRMg5RE1球化剂、牌号QRMg7RE1球化剂或牌号QRMg6RE2球化剂中的一种或多种；硅铁为牌号FeSi75Al1.0-A硅铁、牌号FeSi75Al1.0-B硅铁、牌号FeSi75Al1.5-A硅铁和牌号FeSi75Al1.5-B硅铁中的一种或多种。
在本制备方法的步骤3)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的球墨铸铁桩帽具有更优异的机械强度，优选地，在步骤3)中，相对于100重量份的球化处理后的体系，孕育剂的用量为0.8-1.1重量份，除渣剂的用量为1.5-1.9重量份。
在本制备方法的步骤3)中，孕育剂与除渣剂的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的球墨铸铁桩帽具有更优异的机械强度，优选地，在步骤3)中，孕育剂为硅钡复合孕育剂，除渣剂为氯化钠。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
1)将原铁(含有3.70重量％的碳、2.120重量％的硅、0.20重量％的锰、0.070重量％的磷、0.010重量％的硫，余下为铁元素以及不可避免的杂质元素)熔融形成1420℃的原铁液。
2)将球化剂(牌号QRMg5RE1球化剂)和硅铁(牌号FeSi75Al1.0-A硅铁)添加至原铁液中进行球化处理，其中，原铁液、球化剂、硅铁的重量比为100：1.4：0.22。
3)将孕育剂(硅钡复合孕育剂)添加至球化处理后的体系中进行孕育处理，接着加入除渣剂(氯化钠)进行除渣；其中，球化处理后的体系、孕育剂、除渣剂的重量比为100：1.0：1.7；
4)将除渣后的体系进行静压铸造以制得球墨铸铁桩帽A1；
其中，静压铸造至少满足以下条件：压实比为0.7MPa，吹气压力为5.5MPa，型腔硬度为50HBW，拔模斜度为1.0°。
实施例2
1)将原铁(含有3.65重量％的碳、2.12重量％的硅、0.18重量％的锰、0.068重量％的磷、0.008重量％的硫，余下为铁元素以及不可避免的杂质元素)熔融形成1410℃的原铁液。
2)将球化剂(牌号QRMg5RE1球化剂)和硅铁(牌号FeSi75Al1.0-B硅铁)添加至原铁液中进行球化处理，其中，原铁液、球化剂、硅铁的重量比为100：1.3：0.18。
3)将孕育剂(硅钡复合孕育剂)添加至球化处理后的体系中进行孕育处理，接着加入除渣剂(氯化钠)进行除渣；其中，球化处理后的体系、孕育剂、除渣剂的重量比为100：0.8：1.5；
4)将除渣后的体系进行静压铸造以制得球墨铸铁桩帽A2；
其中，静压铸造至少满足以下条件：压实比为0.3MPa，吹气压力为5.0MPa，型腔硬度为45HBW，拔模斜度为0.9°。
实施例3
1)将原铁(含有3.72重量％的碳、2.26重量％的硅、0.23重量％的锰、0.074重量％的磷、0.0012重量％的硫，余下为铁元素以及不可避免的杂质元素)熔融形成1430℃的原铁液。
2)将球化剂(牌号QRMg7RE1球化剂)和硅铁牌号FeSi75Al1.5-A硅铁)添加至原铁液中进行球化处理，其中，原铁液、球化剂、硅铁的重量比为100：1.6：0.26。
3)将孕育剂(硅钡复合孕育剂)添加至球化处理后的体系中进行孕育处理，接着加入除渣剂(氯化钠)进行除渣；其中，球化处理后的体系、孕育剂、除渣剂的重量比为100：1.1：1.9；
4)将除渣后的体系进行静压铸造以制得球墨铸铁桩帽A3；
其中，静压铸造至少满足以下条件：压实比为1.1MPa，吹气压力为6.0MPa，型腔硬度为60HBW，拔模斜度为1.1°。
实施例4
按照实施例1的方法进行制得球墨铸铁桩帽A4，不同的是，将球化剂换为牌号QRMg6RE2球化剂。
实施例5
按照实施例1的方法进行制得球墨铸铁桩帽A5，不同的是，将硅铁换为牌号FeSi75Al1.5-B硅铁。
检测例1
对上述制得的球墨铸铁桩帽进行组分和金相的检测，其中，结果见表1。
表1
检测例2
对上述制得的直径为5mm的球墨铸铁桩帽进机械强度的检测，其中，结果见表2。
表2
A1 A4 A5 A2 A3
拉力极限(KN) 9.68 9.67 9.66 9.64 9.62
抗拉强度(MPa) 475.28 475.20 475.22 474.98 474.86
屈服强度(MPa) 11.25 11.22 11.24 11.20 11.18
硬度(HBW) 172 171 170 168 169
通过上述实施例和检测例可知，本发明提供的球墨铸铁桩帽具有优异的机械强度。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种球墨铸铁桩帽的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
1)将原铁熔融形成原铁液；
2)将球化剂和硅铁添加至所述原铁液中进行球化处理；
3)将孕育剂添加至所述球化处理后的体系中进行孕育处理，接着加入除渣剂进行除渣；
4)将所述除渣后的体系进行静压铸造以制得所述球墨铸铁桩帽；
其中，所述静压铸造至少满足以下条件：压实比为0.3-1.1MPa，吹气压力为5.0-6.0MPa，型腔硬度为45-60HBW，拔模斜度为0.9-1.1°；所述球墨铸铁桩帽含有3.80-3.90重量％的碳、2.35-2.40重量％的硅、0.20-0.25重量％的锰、0.072-0.080重量％的磷、0.010-0.015重量％的硫，余下为铁元素以及不可避免的杂质元素；所述球墨铸铁桩帽中含有85.20-85.35重量％的铁素体以及14.65-14.80重量％的珠光体；并且所述球墨铸铁桩帽的球化率为86-87％。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述球墨铸铁桩帽含有3.84-3.86重量％的碳、2.37-2.39重量％的硅、0.22-0.24重量％的锰、0.075-0.077重量％的磷、0.011-0.013重量％的硫，余下为铁元素以及不可避免的杂质元素；所述球墨铸铁桩帽中含有85.26-85.30重量％的铁素体以及14.70-14.74重量％的珠光体；并且所述球墨铸铁桩帽的球化率为86.1-86.3％，球化大小等级为8级。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述原铁含有3.65-3.72重量％的碳、2.12-2.26重量％的硅、0.18-0.23重量％的锰、0.068-0.074重量％的磷、0.008-0.0012重量％的硫，余下为铁元素以及不可避免的杂质元素。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述原铁液的温度为1410-1430℃。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤2)中，相对于100重量份的所述原铁液，所述球化剂的用量为1.3-1.6重量份，所述硅铁的用量为0.18-0.26重量份。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，所述球化剂为牌号QRMg5RE1球化剂、牌号QRMg7RE1球化剂或牌号QRMg6RE2球化剂中的一种或多种；
所述硅铁为牌号FeSi75Al1.0-A硅铁、牌号FeSi75Al1.0-B硅铁、牌号FeSi75Al1.5-A硅铁和牌号FeSi75Al1.5-B硅铁中的一种或多种。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤3)中，相对于100重量份的所述球化处理后的体系，所述孕育剂的用量为0.8-1.1重量份，所述除渣剂的用量为1.5-1.9重量份。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤3)中，所述孕育剂为硅钡复合孕育剂，所述除渣剂为氯化钠。
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