CN107287492B - 一种用废钢加增碳剂生产大口径球墨铸铁管的方法 - Google Patents

一种用废钢加增碳剂生产大口径球墨铸铁管的方法 Download PDF

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Abstract

一种用废钢加增碳剂生产大口径球墨铸铁管的方法，包括以下步骤：步骤①：金属液的初步冶炼；采用重量百分比为：50‑60%的废钢、20‑25%的废球墨铸铁管料以及20‑25%的废旧机械生铁，一并加入到熔炼炉内熔化，同时加入上述总金属料重量3‑4%的增碳剂，高温熔炼至1420‑1450℃；步骤②：金属液的出炉前冶炼；在熔炼后期的30‑40min内，炉内温度在1420‑1450℃时，加入总金属料重量8‑12%的废钢，使金属液激冷，同时根据含Si量加入硅铁，再次加入总金属料重量0.6‑0.8%的增碳剂，停电保温30min；步骤③：金属液出炉时的孕育处理；包括两次孕育；步骤④：浇注；使得大口径球墨铸铁管具备很高的抗拉、抗弯强度、延伸率和硬度，而且整个生产过程，安全性高，符合环保要求。

Description

一种用废钢加增碳剂生产大口径球墨铸铁管的方法
技术领域
本发明涉及大口径球墨铸铁管的制造工艺，具体而言，涉及一种安全可靠的用废钢加增碳剂生产大口径球墨铸铁管的方法。
背景技术
球墨铸铁是通过球化和金属液出炉时的孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度；球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件；其中大口径球墨铸铁管由于具有很高的抗拉、抗弯强度和延伸率，被广泛运用在各大领域，在同样内外压作用下，大口径墨铸铁管管壁厚度比灰口铸铁管薄，与钢管相当；各管口之间采用柔性接头，在埋地管道中能与周围土壤共同工作，改善了管道的受力状态；与钢管相比大口径球墨铸铁管腐蚀速度只有钢管的1/3-1/5，内防腐采用水泥砂浆涂层，对介质无污染，而且由于大口径球墨铸铁管具有较高的韧性，作用压力高（试验压力PN3.2MPa～2.5MPa），采用承插式接口，安装简便故在供水、输气管道中得到大量应用；发达国家球墨铸铁管占铸铁管总产量的95%以上，国内也迅速兴起并大量应用；传统的大口径球墨铸铁管的生产工艺是以生铁为主的配料方法，工艺复杂，成本高，利润低，而且冲天炉熔炼时环境污染严重，运输时存在安全隐患。
发明内容
本发明目的是提供一种安全可靠的用废钢加增碳剂生产大口径球墨铸铁管的方法，解决了以上技术问题。
为了实现上述技术目的，达到上述的技术要求，本发明所采用的技术方案是：一种用废钢加增碳剂生产大口径球墨铸铁管的方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤①：金属液的初步冶炼；采用重量百分比为：50-60%的废钢、20-25%的废球墨铸铁管料以及20-25%的废旧机械生铁，一并加入到熔炼炉内熔化，同时加入上述总金属料重量3-4%的增碳剂，高温熔炼至1420-1450℃；
步骤②：金属液的出炉前冶炼；在熔炼后期的30-40min内，炉内温度在1420-1450℃时，加入总金属料重量8-12%的废钢，使金属液激冷，同时根据含Si量加入硅铁，再次加入总金属料重量0.6-0.8%的增碳剂，停电保温30min；
步骤③：金属液出炉时的孕育处理；包括两次孕育：一次孕育，金属液出炉时，采取冲入法加入总金属料重量0.4-0.6%的硅钡钙合金到浇包中；二次孕育，在浇包浇注时，随金属液加入总金属料重量0.4-0.6%的硅钡钙合金进行二次孕育；
步骤④：浇注；采用管模，当高温金属液进入管模后，管模在转速960r/min下旋转150s-180s后，立即在管模的外壁上喷洒冷却水，喷洒冷却水过程中，用远红外测温枪测量大口径球墨铸铁管的内壁温度，冷却至400-440℃时，停止对管模喷洒冷却水，自然冷却。
作为优选的技术方案：所述的步骤①，消除了金属液的遗传性，提高了纯净度。
作为优选的技术方案：所述的步骤②，采用光谱分析确定含Si量。
作为优选的技术方案：所述的步骤②，析出微细的晶态石墨。
作为优选的技术方案：所述的步骤③，硅钡钙合金粒度为0.2-0.5㎜。
本发明的有益效果是：一种用废钢加增碳剂生产大口径球墨铸铁管的方法，与传统方法相比：通过简洁的加工步骤，采用了废钢、废球墨铸铁管料以及废旧机械生铁作为原料，再增碳剂、硅钡钙合金、硅铁等辅料，通过温度等参数的控制，辅料加入时机的把握，使得大口径球墨铸铁管具备很高的抗拉、抗弯强度、延伸率和硬度，而且整个生产过程，安全性高，符合环保要求。
具体实施方式
一种用废钢加增碳剂生产大口径球墨铸铁管的方法，包括以下步骤：
步骤①：金属液的初步冶炼；采用重量百分比为：50-60%的废钢、20-25%的废球墨铸铁管料以及20-25%的废旧机械生铁，一并加入到熔炼炉内熔化，同时加入上述总金属料重量3-4%的增碳剂，高温熔炼至1420-1450℃；消除了金属液的遗传性，提高了纯净度；
步骤②：金属液的出炉前冶炼；在熔炼后期的30-40min内，炉内温度在1420-1450℃时，加入总金属料重量8-12%的废钢，使金属液激冷，同时根据光谱分析确定含Si量加入硅铁，再次加入总金属料重量0.6-0.8%的增碳剂，停电保温30min；析出微细的晶态石墨，即晶核，避免金属液在凝固结晶时，自发晶核少，石墨化能力差会引起大口径球墨铸铁管硬度偏高，影响机械加工；
步骤③：金属液出炉时的孕育处理；包括两次孕育：一次孕育，金属液出炉时，采取冲入法加入总金属料重量0.4-0.6%的硅钡钙合金到浇包中；二次孕育，在浇包向管模内浇注时，随金属液加入总金属料重量0.4-0.6%的硅钡钙合金进行二次孕育；硅钡钙合金粒度为0.2-0.5㎜；使得晶核的生核效果得以进一步保证；
步骤④：浇注；采用管模，当高温金属液进入管模后，管模在转速960r/min下旋转150s-180s后，立即在管模的外壁上喷洒冷却水，其目的是通过降低管模的温度使金属液冷却速度加快，避免冷却速度慢而导致球化衰退；喷洒冷却水过程中，用远红外测温枪测量大口径球墨铸铁管的内壁温度，冷却至400-440℃时，停止对管模喷洒冷却水，自然冷却。
根据现行ISO标准及等效采用ISO标准的GB/T13295标准对球墨铸铁管的壁厚作出的严格的规定；以DN1400管为例，其标准壁厚为17.1㎜，标准长度6000㎜，进行实施例；
实施例1
步骤①：金属液的初步冶炼；采用重量百分比为：50%的废钢、25%的废球墨铸铁管料以及25%的废旧机械生铁，一并加入到熔炼炉内熔化，同时加入上述总金属料重量3%的增碳剂，高温熔炼至1420℃；
步骤②：金属液的出炉前冶炼；在熔炼后期的30min内，炉内温度在1420℃时，加入总金属料重量8%的废钢，使金属液激冷，同时根据光谱分析确定含Si量加入硅铁，再次加入总金属料重量0.6%的增碳剂，停电保温30min；
步骤③：金属液出炉时的孕育处理；包括两次孕育：一次孕育，金属液出炉时，采取冲入法加入总金属料重量0.4%的硅钡钙合金到浇包中；二次孕育，在浇包向管模内浇注时，随金属液加入总金属料重量0.4%的硅钡钙合金进行二次孕育；硅钡钙合金粒度为0.2㎜；
步骤④：浇注；采用管模，当高温金属液进入管模后，管模在转速960r/min下旋转150s后，立即在管模的外壁上喷洒冷却水，喷洒冷却水过程中，用远红外测温枪测量大口径球墨铸铁管的内壁温度，冷却至400℃时，停止对管模喷洒冷却水，自然冷却。
实施例2
步骤①：金属液的初步冶炼；采用重量百分比为：55%的废钢、22%的废球墨铸铁管料以及23%的废旧机械生铁，一并加入到熔炼炉内熔化，同时加入上述总金属料重量3.5%的增碳剂，高温熔炼至1430℃；
步骤②：金属液的出炉前冶炼；在熔炼后期的35min内，炉内温度在1430℃时，加入总金属料重量10%的废钢，使金属液激冷，同时根据光谱分析确定含Si量加入硅铁，再次加入总金属料重量0.7%的增碳剂，停电保温30min；
步骤③：金属液出炉时的孕育处理；包括两次孕育：一次孕育，金属液出炉时，采取冲入法加入总金属料重量0.5%的硅钡钙合金到浇包中；二次孕育，在浇包向管模内浇注时，随金属液加入总金属料重量0.5%的硅钡钙合金进行二次孕育；硅钡钙合金粒度为0.35㎜；
步骤④：浇注；采用管模，当高温金属液进入管模后，管模在转速960r/min下旋转165s后，立即在管模的外壁上喷洒冷却水，喷洒冷却水过程中，用远红外测温枪测量大口径球墨铸铁管的内壁温度，冷却至420℃时，停止对管模喷洒冷却水，自然冷却。
实施例3
步骤①：金属液的初步冶炼；采用重量百分比为：60%的废钢、20%的废球墨铸铁管料以及20%的废旧机械生铁，一并加入到熔炼炉内熔化，同时加入上述总金属料重量4%的增碳剂，高温熔炼至1450℃；
步骤②：金属液的出炉前冶炼；在熔炼后期的40min内，炉内温度在1450℃时，加入总金属料重量12%的废钢，使金属液激冷，同时根据光谱分析确定含Si量加入硅铁，再次加入总金属料重量0.8%的增碳剂，停电保温30min；
步骤③：金属液出炉时的孕育处理；包括两次孕育：一次孕育，金属液出炉时，采取冲入法加入总金属料重量0.6%的硅钡钙合金到浇包中；二次孕育，在浇包向管模内浇注时，随金属液加入总金属料重量0.6%的硅钡钙合金进行二次孕育；硅钡钙合金粒度为0.5㎜；
步骤④：浇注；采用管模，当高温金属液进入管模后，管模在转速960r/min下旋转180s后，立即在管模的外壁上喷洒冷却水，喷洒冷却水过程中，用远红外测温枪测量大口径球墨铸铁管的内壁温度，冷却至440℃时，停止对管模喷洒冷却水，自然冷却。
经过多次实施例后，对大口径球墨铸铁管热处理后本体取样检测：
抗拉强度 ≥ 440 N/㎜2；
屈服强度 ≥ 330 N/㎜2；
延伸率 ≥ 10%；
硬 度 ≤ 230 HB；
试验压力≥3.2 MPa（保压30s）；
优于现行的ISO2531及GB/T13295标准规定。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的描述，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种用废钢加增碳剂生产大口径球墨铸铁管的方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤①：金属液的初步冶炼；采用重量百分比为：50-60%的废钢、20-25%的废球墨铸铁管料以及20-25%的废旧机械生铁，一并加入到熔炼炉内熔化，同时加入上述总金属料重量3-4%的增碳剂，高温熔炼至1420-1450℃；
步骤②：金属液的出炉前冶炼；在熔炼后期的30-40min内，炉内温度在1420-1450℃时，加入总金属料重量8-12%的废钢，使金属液激冷，同时根据含Si量加入硅铁，再次加入总金属料重量0.6-0.8%的增碳剂，停电保温30min；
步骤③：金属液出炉时的孕育处理；包括两次孕育：一次孕育，金属液出炉时，采取冲入法加入总金属料重量0.4-0.6%的硅钡钙合金到浇包中；二次孕育，在浇包浇注时，随金属液加入总金属料重量0.4-0.6%的硅钡钙合金进行二次孕育；
步骤④：浇注；采用管模，当高温金属液进入管模后，管模在转速960r/min下旋转150s-180s后，立即在管模的外壁上喷洒冷却水，喷洒冷却水过程中，用远红外测温枪测量大口径球墨铸铁管的内壁温度，冷却至400-440℃时，停止对管模喷洒冷却水，自然冷却；
所述的步骤①，消除了金属液的遗传性，提高了纯净度；
所述的步骤②，采用光谱分析确定含Si量；
所述的步骤②，析出微细的晶态石墨；
所述的步骤③，硅钡钙合金粒度为0.2-0.5㎜。
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