CN112359271B - 一种高强度球铁管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度球铁管及其制备方法，高强度球铁管包括：高强度球铁管本体和高强度球铁管外表保护层，高强度球铁管本体的外表面设置有高强度球铁管外表保护层；高强度球铁管外表保护层的成分质量百分比为：铬：16.20‑19.60％，钛：2.50‑6.10％，钒：2.10‑3.40％，铝：4.40‑6.10％，铜：3.10‑5.40％，硼2.00‑3.20％，稀土氧化物：1.10‑2.60％，余量为镍及不可避免的杂质，高强度球铁管制备采用自动化生产作业，并在生产中设置有喷涂装置，以使提高管件喷涂效率，生产出高强度球铁管，具有较好的机械性能、耐腐蚀、使用寿命长等优点。

Description

一种高强度球铁管及其制备方法
技术领域
本发明涉及管材件技术领域,特别是涉及到一种高强度球铁管及其制备方法。
背景技术
球铁管是指通过铸造的铁水经添加球化剂后，经过离心球墨铸铁机高速离心铸造成的管材，简称为球管、球墨铸铁管、球墨铸管等等。其机械性能好，延展性能好，密封效果好，安装简易、主要用于市政、工矿企业给水、输气，输油等等。
有些应用领域对高强度球铁管使用，有更高要求，如电力输送杆塔、路灯支架及标识杆、太阳能组件及各种管线支架等基础，都需要对管件强度有更高要求。例如如图1所示的，现有技术专利文献CN106987761A公开了一种球墨铸铁螺旋桩的制备工艺及采用该工艺制备的球墨铸铁螺旋桩，就是一种球铁管的使用场合，该球墨铸铁螺旋桩的制备工艺，包括如下步骤：S1、铸桩前准备：配料，配料的熔化、调制处理、球化处理：S11、所述配料为采用的原料包括以下质量份物质：铸造生铁或高炉铁水：90-95份；废钢：5-10份；S12、所述配料的熔化为按步骤S11中各原料的质量份称取原料，并进行熔化；S13、所述调制处理为向步骤S12中得到的铁水中加入调整铁水成分的合金元素；S14、所述球化处理为向步骤S13中得到的铁水中加入球化元素；S2、铸桩工序：将步骤S14中得到的铁水通过水冷金属型离心铸造工艺进行浇注，得到基体组织为白口的铸造毛坯管，浇注的同时向铁水中添加孕育剂；S3、热处理、精整处理：铸造毛坯管通过高温石墨化退火处理，得到以基体组织为铁素体和珠光体的高强度球墨铸铁管；退火后的管经过精整处理后得到球墨铸铁螺旋桩产品。
上述球铁管制造成的螺旋桩产品，使用时，球铁管根据支撑重量大小，在增加球铁管强度，有利于减少管件重量及厚度，同时被插入地下的部分面临着腐蚀老化的问题，使用一段时间后，管材会因磨蚀和腐蚀而减少管件厚度，也会减少支撑强度，会造成危险安全事件发生。
为了解决上述存在技术问题，本申请提出了一种高强度球铁管，所述高强度球铁管包括：高强度球铁管本体100和高强度球铁管外表保护层200，所述高强度球铁管本体100的外表面设置有高强度球铁管外表保护层200；所述高强度球铁管本体100的成分质量百分比为：球铁基体：88.20-94.60wt％，球化剂：2.10-4.80wt％，增碳剂：3.10-5.40wt％，孕育剂：1.20-2.60wt％；所述高强度球铁管外表保护层200的成分质量百分比为：铬：16.20-19.60％，钛：2.50-6.10％，钒：2.10-3.40％，铝：4.40-6.10％，铜：3.10-5.40％，硼2.00-3.20％，稀土氧化物：1.10-2.60％，余量为镍及不可避免的杂质，所述稀土氧化物选为氧化钕、氧化铈、氧化镨、氧化镧和氧化钐的一种或多种；高强度球铁管制备采用自动化生产作业，并在生产中设置有喷涂装置，以使提高管件喷涂效率，生产出高强度球铁管，具有较好的机械性能、耐腐蚀、使用寿命长等优点。。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种高强度球铁管，所述高强度球铁管包括：高强度球铁管本体和高强度球铁管外表保护层，所述高强度球铁管本体的外表面设置有高强度球铁管外表保护层；所述高强度球铁管本体的成分质量百分比为：球铁基体：88.20-94.60wt％，球化剂：2.10-4.80wt％，增碳剂：3.10-5.40wt％，孕育剂：1.20-2.60wt％；
所述高强度球铁管外表保护层的成分质量百分比为：铬：16.20-19.60％，钛：2.50-6.10％，钒：2.10-3.40％，铝：4.40-6.10％，铜：3.10-5.40％，硼2.00-3.20％，稀土氧化物：1.10-2.60％，余量为镍及不可避免的杂质，所述稀土氧化物选为氧化钕、氧化铈、氧化镨、氧化镧和氧化钐的一种或多种。
所述球铁基体的成分质量百分比为：碳：2.10-3.50wt％，硅：1.90-2.90wt％，锰：0.24-0.40wt％，磷≤0.01wt％，硫≤0.01wt％，钛：0.02-0.13wt％，铬：3.20-4.50wt％，钼：0.10-0.24wt％，镍：3.20-6.60wt％，钒：1.20-2.10wt％，铜：1.10-2.24wt％，钨：0.21-0.65wt％，铝：0.10-0.94wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述球化剂的成分质量百分比为：铼：1.00-1.90wt％，铈：0.90-1.50wt％，镁：6.20-9.60wt％，氧化镁≤0.01wt％，钙：1.20-1.90wt％。所述增碳剂为石墨，粒度为0.2-3mm；所述孕育剂为硅铁或硅钡钙合金，粒度为0.2-3mm。所述高强度球铁管本体，抗拉强度≥690MPA，屈服强度≥350MPA，延伸率≥28％，硬度≥130HB。
一种高强度球铁管的制备方法，包括如下步骤：
第一步，铁水熔炼：
将选择88.20-94.60wt％的所述球铁基体，该成分质量百分比为：碳：2.10-3.50wt％，硅：1.90-2.90wt％，锰：0.24-0.40wt％，磷≤0.01wt％，硫≤0.01wt％，钛：0.02-0.13wt％，铬：3.20-4.50wt％，钼：0.10-0.24wt％，镍：3.20-6.60wt％，钒：1.20-2.10wt％，铜：1.10-2.24wt％，钨：0.21-0.65wt％，铝：0.10-0.94wt％，其余为Fe及不可避免的杂质，加入熔炼炉中，进行熔炼，以20-30℃/min的速度升温至1460-1590℃，保温40-60min，获得铁水；
第二步，铁水球化和调质：
将上述第一步中炼出的获得铁水，将选择使用2.10-4.80wt％的所述球化剂，该成分质量百分比为：铼：1.00-1.90wt％，铈：0.90-1.50wt％，镁：6.20-9.60wt％，氧化镁≤0.01wt％，钙：1.20-1.90wt％，加入铁水中，加入所述球化剂同时加入3.10-5.40wt％的所述增碳剂，以及同时加入1.20-2.60wt％的所述孕育剂，所述增碳剂为石墨，粒度为0.2-3mm；所述孕育剂为硅铁或硅钡钙合金，粒度为0.2-3mm，在1340-1450℃的温度下，保温4-9min，完成对铁水进行铁水球化和调质；
第三步，铁水浇注：
将上述第二步中球化和调质的铁水，保持钢水温度为1300-1400℃浇注到管模中，然后管模以950-1050r/min的速度旋转2-3min后，在管模的外壁上采用冷却水冷却，冷却到400-500℃时，停止喷洒冷却水，自然冷却到室温，浇注后的得到所述高强度球铁管本体管坯；
第四步，打磨及热处理：
采用打磨机对上述浇注后的得到所述高强度球铁管本体管坯的内外表面及两端开口进打磨，然后对其进行热处理，最后进行压力测试，得到合格的所述管坯，即为所述高强度球铁管本体。
一种高强度球铁管的制备方法，还包括以下步骤：
第五步：熔炼所述高强度球铁管外表保护层原料：
将所述高强度球铁管外表保护层的成分质量百分比为：铬：16.20-19.60％，钛：2.50-6.10％，钒：2.10-3.40％，铝：4.40-6.10％，铜：3.10-5.40％，硼2.00-3.20％，稀土氧化物：1.10-2.60％，余量为镍及不可避免的杂质，在中空感应电中熔炼制铸成棒材，其中熔炼温度为1250±50℃；
第六步：获得所述高强度球铁管外表保护层的热喷涂丝材：
将棒材放入电炉内热处理后，采用拉丝机经4-6次减径、拉拔后制成直径4-5mm的所述高强度球铁管外表保护层的热喷涂丝材；
第七步：对所述高强度球铁管本体外表面进行热喷涂：
采用喷涂装置的电弧喷涂或超音速火焰喷涂，将所述热喷涂丝材，对所述高强度球铁管本体外表面进行热喷涂，得到高强度球铁管外表保护层。
所述喷涂装置包括：喷涂装置支架、管材旋转机构、管材外表面喷涂机构和管材内表面喷涂机构；
所述喷涂装置支架包括：底座、支柱、横梁、上滑轨和下滑轨，所述底座上两端设置有支柱，所述支柱上端设置有横梁，所述底座上表面设置有下滑轨，所述横梁上表面设置有上滑轨；
所述管材旋转机构包括：挡轮、挡轮气缸、挡轮气缸滑座、管材旋转驱动托轮、托轮支架和托轮支架滑座，所述挡轮设置在所述高强度球铁管本体两端侧，用于左右定位固定所述高强度球铁管本体，所述挡轮气缸的活塞杆顶端通过轴承固定所述挡轮，所述挡轮气缸底部设置有挡轮气缸滑座，所述挡轮气缸滑座能够滑动设置在所述下滑轨上，所述挡轮气缸滑座设置有用于定位固定在所述下滑轨的锁紧螺丝；
所述管材旋转驱动托轮通过伺服电机驱动用于所述高强度球铁管本体旋转运动，所述管材旋转驱动托轮通过轴承固定在所述托轮支架上，所述托轮支架底部设置有托轮支架滑座，所述托轮支架滑座能够滑动设置在所述下滑轨上，所述托轮支架滑座设置有用于定位固定在所述下滑轨的锁紧螺丝；
所述管材外表面喷涂机构滑动设置在所述上滑轨，所述管材内表面喷涂机构滑动设置在所述下滑轨。
所述管材外表面喷涂机构包括：横梁滑动小车，管材外表面喷涂气缸和管材外表面喷涂枪，所述横梁滑动小车通过伺服电机驱动用于所述横梁滑动小车在所述上滑轨上往复运动，所述管材外表面喷涂气缸能够旋转设置在所述横梁滑动小车上，所述管材外表面喷涂气缸的活塞杆下端设置有管材外表面喷涂枪，所述管材外表面喷涂枪用于喷涂形成所述高强度球铁管外表保护层。
本发明有益效果有以下几方面：
(1)本申请高强度球铁管的高强度球铁管本体，所述高强度球铁管本体的成分质量百分比为：球铁基体：88.20-94.60wt％，球化剂：2.10-4.80wt％，增碳剂：3.10-5.40wt％，孕育剂：1.20-2.60wt％；所述球铁基体的成分质量百分比为：碳：2.10-3.50wt％，硅：1.90-2.90wt％，锰：0.24-0.40wt％，磷≤0.01wt％，硫≤0.01wt％，钛：0.02-0.13wt％，铬：3.20-4.50wt％，钼：0.10-0.24wt％，镍：3.20-6.60wt％，钒：1.20-2.10wt％，铜：1.10-2.24wt％，钨：0.21-0.65wt％，铝：0.10-0.94wt％，其余为Fe及不可避免的杂质；所述球化剂的成分质量百分比为：铼：1.00-1.90wt％，铈：0.90-1.50wt％，镁：6.20-9.60wt％，氧化镁≤0.01wt％，钙：1.20-1.90wt％。所述增碳剂为石墨，粒度为0.2-3mm；所述孕育剂为硅铁或硅钡钙合金，粒度为0.2-3mm；上述元素选择及配比共同作用形成本申请的高强度球铁管本体的较好的物理性能。
(2)本申请高强度球铁管的高强度球铁管外表保护层，所述高强度球铁管外表保护层的成分质量百分比为：铬：16.20-19.60％，钛：2.50-6.10％，钒：2.10-3.40％，铝：4.40-6.10％，铜：3.10-5.40％，硼2.00-3.20％，稀土氧化物：1.10-2.60％，余量为镍及不可避免的杂质；上述元素选择及配比共同作用形成本申请的高强度球铁管外表保护层的具有较好的机械性能、耐腐蚀、使用寿命长等优点。
(3)本申请高强度球铁管的制备方法，第一步，铁水熔炼：将选择88.20-94.60wt％的所述球铁基体，该成分质量百分比为：碳：2.10-3.50wt％，硅：1.90-2.90wt％，锰：0.24-0.40wt％，磷≤0.01wt％，硫≤0.01wt％，钛：0.02-0.13wt％，铬：3.20-4.50wt％，钼：0.10-0.24wt％，镍：3.20-6.60wt％，钒：1.20-2.10wt％，铜：1.10-2.24wt％，钨：0.21-0.65wt％，铝：0.10-0.94wt％，其余为Fe及不可避免的杂质，加入熔炼炉中，进行熔炼，以20-30℃/min的速度升温至1460-1590℃，保温40-60min，获得铁水；第二步，铁水球化和调质：将上述第一步中炼出的获得铁水，将选择使用2.10-4.80wt％的所述球化剂，该成分质量百分比为：铼：1.00-1.90wt％，铈：0.90-1.50wt％，镁：6.20-9.60wt％，氧化镁≤0.01wt％，钙：1.20-1.90wt％，加入铁水中，加入所述球化剂同时加入3.10-5.40wt％的所述增碳剂，以及同时加入1.20-2.60wt％的所述孕育剂，所述增碳剂为石墨，粒度为0.2-3mm；所述孕育剂为硅铁或硅钡钙合金，粒度为0.2-3mm，在1340-1450℃的温度下，保温4-9min，完成对铁水进行铁水球化和调质；第三步，铁水浇注：将上述第二步中球化和调质的铁水，保持钢水温度为1300-1400℃浇注到管模中，然后管模以950-1050r/min的速度旋转2-3min后，在管模的外壁上采用冷却水冷却，冷却到400-500℃时，停止喷洒冷却水，自然冷却到室温，浇注后的得到所述高强度球铁管本体管坯；第四步，打磨及热处理：采用打磨机对上述浇注后的得到所述高强度球铁管本体管坯的内外表面及两端开口进打磨，然后对其进行热处理，最后进行压力测试，得到合格的所述管坯，即为所述高强度球铁管本体；第五步：熔炼所述高强度球铁管外表保护层原料：将所述高强度球铁管外表保护层的成分质量百分比为：铬：16.20-19.60％，钛：2.50-6.10％，钒：2.10-3.40％，铝：4.40-6.10％，铜：3.10-5.40％，硼2.00-3.20％，稀土氧化物：1.10-2.60％，余量为镍及不可避免的杂质，在中空感应电中熔炼制铸成棒材，其中熔炼温度为1250±50℃；第六步：获得所述高强度球铁管外表保护层的热喷涂丝材：将棒材放入电炉内热处理后，采用拉丝机经4-6次减径、拉拔后制成直径4-5mm的所述高强度球铁管外表保护层的热喷涂丝材；第七步：对所述高强度球铁管本体外表面进行热喷涂：采用喷涂装置的电弧喷涂或超音速火焰喷涂，将所述热喷涂丝材，对所述高强度球铁管本体外表面进行热喷涂，得到高强度球铁管外表保护层；采用自动化生产，流程更加紧凑，使得生产更加节约时间，提高生产效率等优点。
(4)本申请高强度球铁管的生产上设置有喷涂装置，所述喷涂装置包括：喷涂装置支架、管材旋转机构、管材外表面喷涂机构和管材内表面喷涂机构；所述喷涂装置支架包括：底座、支柱、横梁、上滑轨和下滑轨，所述底座上两端设置有支柱，所述支柱上端设置有横梁，所述底座上表面设置有下滑轨，所述横梁上表面设置有上滑轨；所述管材旋转机构包括：挡轮、挡轮气缸、挡轮气缸滑座、管材旋转驱动托轮、托轮支架和托轮支架滑座，所述挡轮设置在所述高强度球铁管本体两端侧，用于左右定位固定所述高强度球铁管本体，所述挡轮气缸的活塞杆顶端通过轴承固定所述挡轮，所述挡轮气缸底部设置有挡轮气缸滑座，所述挡轮气缸滑座能够滑动设置在所述下滑轨上，所述挡轮气缸滑座设置有用于定位固定在所述下滑轨的锁紧螺丝；所述管材旋转驱动托轮通过伺服电机驱动用于所述高强度球铁管本体旋转运动，所述管材旋转驱动托轮通过轴承固定在所述托轮支架上，所述托轮支架底部设置有托轮支架滑座，所述托轮支架滑座能够滑动设置在所述下滑轨上，所述托轮支架滑座设置有用于定位固定在所述下滑轨的锁紧螺丝；所述管材外表面喷涂机构滑动设置在所述上滑轨，所述管材内表面喷涂机构滑动设置在所述下滑轨。所述管材外表面喷涂机构包括：横梁滑动小车，管材外表面喷涂气缸和管材外表面喷涂枪，所述横梁滑动小车通过伺服电机驱动用于所述横梁滑动小车在所述上滑轨上往复运动，所述管材外表面喷涂气缸能够旋转设置在所述横梁滑动小车上，所述管材外表面喷涂气缸的活塞杆下端设置有管材外表面喷涂枪，所述管材外表面喷涂枪用于喷涂形成所述高强度球铁管外表保护层；综上所述，本申请高强度球铁管的生产上设置有喷涂装置，这种创新性设置有同时能够喷涂管件的内外表面的喷涂装置，提高生产效率等优点。
附图说明
图1为本发明的背景技术的CN106987761A公开了一种球墨铸铁螺旋桩的制备工艺及采用该工艺制备的球墨铸铁螺旋桩的管体结构示意图；
图2为本发明的高强度球铁管的制备工艺流程方框示意图；
图3为本发明的高强度球铁管的实施例的管件结构示意图；
图4为本发明的高强度球铁管的喷涂装置示意图；
其中：
100为高强度球铁管本体，200为高强度球铁管外表保护层；
10为喷涂装置支架，11为底座，12为支柱，13为横梁；14为上滑轨，15为下滑轨，
20为管材旋转机构，21为挡轮，22为挡轮气缸，23为挡轮气缸滑座；24为管材旋转驱动托轮，25为托轮支架，26为托轮支架滑座；
30为管材外表面喷涂机构，31为横梁滑动小车，32为管材外表面喷涂气缸，33为管材外表面喷涂枪；
40为管材内表面喷涂机构，41为底座滑动小车，42为管材内表面喷涂气缸，43为管材内表面喷涂枪，44为升降板，45为升降板气缸，46为升降辅助架。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例：如图1-4，一种高强度球铁管，高强度球铁管包括：高强度球铁管本体100和高强度球铁管外表保护层200，高强度球铁管本体100的外表面设置有高强度球铁管外表保护层200；高强度球铁管本体100的成分质量百分比为：球铁基体：88.20-94.60wt％，球化剂：2.10-4.80wt％，增碳剂：3.10-5.40wt％，孕育剂：1.20-2.60wt％；高强度球铁管外表保护层200的成分质量百分比为：铬：16.20-19.60％，钛：2.50-6.10％，钒：2.10-3.40％，铝：4.40-6.10％，铜：3.10-5.40％，硼2.00-3.20％，稀土氧化物：1.10-2.60％，余量为镍及不可避免的杂质，稀土氧化物选为氧化钕、氧化铈、氧化镨、氧化镧和氧化钐的一种或多种。球铁基体的成分质量百分比为：碳：2.10-3.50wt％，硅：1.90-2.90wt％，锰：0.24-0.40wt％，磷≤0.01wt％，硫≤0.01wt％，钛：0.02-0.13wt％，铬：3.20-4.50wt％，钼：0.10-0.24wt％，镍：3.20-6.60wt％，钒：1.20-2.10wt％，铜：1.10-2.24wt％，钨：0.21-0.65wt％，铝：0.10-0.94wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。球化剂的成分质量百分比为：铼：1.00-1.90wt％，铈：0.90-1.50wt％，镁：6.20-9.60wt％，氧化镁≤0.01wt％，钙：1.20-1.90wt％。增碳剂为石墨，粒度为0.2-3mm；孕育剂为硅铁或硅钡钙合金，粒度为0.2-3mm。高强度球铁管本体100，抗拉强度≥690MPA，屈服强度≥350MPA，延伸率≥28％，硬度≥130HB。
一种高强度球铁管的制备方法，包括如下步骤：第一步，铁水熔炼：将选择88.20-94.60wt％的球铁基体，该成分质量百分比为：碳：2.10-3.50wt％，硅：1.90-2.90wt％，锰：0.24-0.40wt％，磷≤0.01wt％，硫≤0.01wt％，钛：0.02-0.13wt％，铬：3.20-4.50wt％，钼：0.10-0.24wt％，镍：3.20-6.60wt％，钒：1.20-2.10wt％，铜：1.10-2.24wt％，钨：0.21-0.65wt％，铝：0.10-0.94wt％，其余为Fe及不可避免的杂质，加入熔炼炉中，进行熔炼，以20-30℃/min的速度升温至1460-1590℃，保温40-60min，获得铁水；第二步，铁水球化和调质：将上述第一步中炼出的获得铁水，将选择使用2.10-4.80wt％的球化剂，该成分质量百分比为：铼：1.00-1.90wt％，铈：0.90-1.50wt％，镁：6.20-9.60wt％，氧化镁≤0.01wt％，钙：1.20-1.90wt％，加入铁水中，加入球化剂同时加入3.10-5.40wt％的增碳剂，以及同时加入1.20-2.60wt％的孕育剂，增碳剂为石墨，粒度为0.2-3mm；孕育剂为硅铁或硅钡钙合金，粒度为0.2-3mm，在1340-1450℃的温度下，保温4-9min，完成对铁水进行铁水球化和调质；第三步，铁水浇注：
将上述第二步中球化和调质的铁水，保持钢水温度为1300-1400℃浇注到管模中，然后管模以950-1050r/min的速度旋转2-3min后，在管模的外壁上采用冷却水冷却，冷却到400-500℃时，停止喷洒冷却水，自然冷却到室温，浇注后的得到高强度球铁管本体100管坯；第四步，打磨及热处理：采用打磨机对上述浇注后的得到高强度球铁管本体100管坯的内外表面及两端开口进打磨，然后对其进行热处理，最后进行压力测试，得到合格的管坯，即为高强度球铁管本体100。还包括以下步骤：第五步：熔炼高强度球铁管外表保护层200原料：将高强度球铁管外表保护层200的成分质量百分比为：铬：16.20-19.60％，钛：2.50-6.10％，钒：2.10-3.40％，铝：4.40-6.10％，铜：3.10-5.40％，硼2.00-3.20％，稀土氧化物：1.10-2.60％，余量为镍及不可避免的杂质，在中空感应电中熔炼制铸成棒材，其中熔炼温度为1250±50℃；第六步：获得高强度球铁管外表保护层200的热喷涂丝材：将棒材放入电炉内热处理后，采用拉丝机经4-6次减径、拉拔后制成直径4-5mm的高强度球铁管外表保护层200的热喷涂丝材；第七步：对高强度球铁管本体100外表面进行热喷涂：采用喷涂装置的电弧喷涂或超音速火焰喷涂，将热喷涂丝材，对高强度球铁管本体100外表面进行热喷涂，得到高强度球铁管外表保护层200。
喷涂装置包括：喷涂装置支架10、管材旋转机构20、管材外表面喷涂机构30和管材内表面喷涂机构40；喷涂装置支架10包括：底座11、支柱12、横梁13、上滑轨14和下滑轨15，底座11上两端设置有支柱12，支柱12上端设置有横梁13，底座11上表面设置有下滑轨15，横梁13上表面设置有上滑轨14；管材旋转机构20包括：挡轮21、挡轮气缸22、挡轮气缸滑座23、管材旋转驱动托轮24、托轮支架25和托轮支架滑座26，挡轮21设置在高强度球铁管本体100两端侧，用于左右定位固定高强度球铁管本体100，挡轮气缸22的活塞杆顶端通过轴承固定挡轮21，挡轮气缸22底部设置有挡轮气缸滑座23，挡轮气缸滑座23能够滑动设置在下滑轨15上，挡轮气缸滑座23设置有用于定位固定在下滑轨15的锁紧螺丝；管材旋转驱动托轮24通过伺服电机驱动用于高强度球铁管本体100旋转运动，管材旋转驱动托轮24通过轴承固定在托轮支架25上，托轮支架25底部设置有托轮支架滑座26，托轮支架滑座26能够滑动设置在下滑轨15上，托轮支架滑座26设置有用于定位固定在下滑轨15的锁紧螺丝；管材外表面喷涂机构30滑动设置在上滑轨14，管材内表面喷涂机构40滑动设置在下滑轨15。管材内表面喷涂机构40包括：底座滑动小车41、管材内表面喷涂气缸42、管材内表面喷涂枪43、升降板44、升降板气缸45和升降辅助架46；底座滑动小车41通过伺服电机驱动用于底座滑动小车41在下滑轨15上往复运动，管材内表面喷涂气缸42设置在升降板44上，升降板44左右两侧下表面分别设置有用于驱动升降板44升降的升降板气缸45，升降板气缸45的缸体固定底座滑动小车41上，底座滑动小车41和升降板44前后两侧之间设置有升降辅助架46，升降辅助架46包括两个中间铰接的旋转杆，每个旋转杆两端分别通过滑动轮限位在底座滑动小车41上表面和升降板44下表面上，管材内表面喷涂气缸42的活塞杆顶端设置有管材内表面喷涂枪43；管材外表面喷涂机构30包括：横梁滑动小车31，管材外表面喷涂气缸32和管材外表面喷涂枪33，横梁滑动小车31通过伺服电机驱动用于横梁滑动小车31在上滑轨14上往复运动，管材外表面喷涂气缸32能够旋转设置在横梁滑动小车31上，管材外表面喷涂气缸32的活塞杆下端设置有管材外表面喷涂枪33，管材外表面喷涂枪33用于喷涂形成高强度球铁管外表保护层200。
本发明有益效果有以下几方面：本申请高强度球铁管的高强度球铁管本体，高强度球铁管本体的成分质量百分比为：球铁基体：88.20-94.60wt％，球化剂：2.10-4.80wt％，增碳剂：3.10-5.40wt％，孕育剂：1.20-2.60wt％；球铁基体的成分质量百分比为：碳：2.10-3.50wt％，硅：1.90-2.90wt％，锰：0.24-0.40wt％，磷≤0.01wt％，硫≤0.01wt％，钛：0.02-0.13wt％，铬：3.20-4.50wt％，钼：0.10-0.24wt％，镍：3.20-6.60wt％，钒：1.20-2.10wt％，铜：1.10-2.24wt％，钨：0.21-0.65wt％，铝：0.10-0.94wt％，其余为Fe及不可避免的杂质；球化剂的成分质量百分比为：铼：1.00-1.90wt％，铈：0.90-1.50wt％，镁：6.20-9.60wt％，氧化镁≤0.01wt％，钙：1.20-1.90wt％。增碳剂为石墨，粒度为0.2-3mm；孕育剂为硅铁或硅钡钙合金，粒度为0.2-3mm；上述元素选择及配比共同作用形成本申请的高强度球铁管本体的较好的物理性能。本申请高强度球铁管的高强度球铁管外表保护层，高强度球铁管外表保护层的成分质量百分比为：铬：16.20-19.60％，钛：2.50-6.10％，钒：2.10-3.40％，铝：4.40-6.10％，铜：3.10-5.40％，硼2.00-3.20％，稀土氧化物：1.10-2.60％，余量为镍及不可避免的杂质；上述元素选择及配比共同作用形成本申请的高强度球铁管外表保护层的具有较好的机械性能、耐腐蚀、使用寿命长等优点。本申请高强度球铁管的制备方法，第一步，铁水熔炼：将选择88.20-94.60wt％的球铁基体，该成分质量百分比为：碳：2.10-3.50wt％，硅：1.90-2.90wt％，锰：0.24-0.40wt％，磷≤0.01wt％，硫≤0.01wt％，钛：0.02-0.13wt％，铬：3.20-4.50wt％，钼：0.10-0.24wt％，镍：3.20-6.60wt％，钒：1.20-2.10wt％，铜：1.10-2.24wt％，钨：0.21-0.65wt％，铝：0.10-0.94wt％，其余为Fe及不可避免的杂质，加入熔炼炉中，进行熔炼，以20-30℃/min的速度升温至1460-1590℃，保温40-60min，获得铁水；第二步，铁水球化和调质：将上述第一步中炼出的获得铁水，将选择使用2.10-4.80wt％的球化剂，该成分质量百分比为：铼：1.00-1.90wt％，铈：0.90-1.50wt％，镁：6.20-9.60wt％，氧化镁≤0.01wt％，钙：1.20-1.90wt％，加入铁水中，加入球化剂同时加入3.10-5.40wt％的增碳剂，以及同时加入1.20-2.60wt％的孕育剂，增碳剂为石墨，粒度为0.2-3mm；孕育剂为硅铁或硅钡钙合金，粒度为0.2-3mm，在1340-1450℃的温度下，保温4-9min，完成对铁水进行铁水球化和调质；第三步，铁水浇注：将上述第二步中球化和调质的铁水，保持钢水温度为1300-1400℃浇注到管模中，然后管模以950-1050r/min的速度旋转2-3min后，在管模的外壁上采用冷却水冷却，冷却到400-500℃时，停止喷洒冷却水，自然冷却到室温，浇注后的得到高强度球铁管本体管坯；第四步，打磨及热处理：采用打磨机对上述浇注后的得到高强度球铁管本体管坯的内外表面及两端开口进打磨，然后对其进行热处理，最后进行压力测试，得到合格的管坯，即为高强度球铁管本体；第五步：熔炼高强度球铁管外表保护层原料：将高强度球铁管外表保护层的成分质量百分比为：铬：16.20-19.60％，钛：2.50-6.10％，钒：2.10-3.40％，铝：4.40-6.10％，铜：3.10-5.40％，硼2.00-3.20％，稀土氧化物：1.10-2.60％，余量为镍及不可避免的杂质，在中空感应电中熔炼制铸成棒材，其中熔炼温度为1250±50℃；第六步：获得高强度球铁管外表保护层的热喷涂丝材：将棒材放入电炉内热处理后，采用拉丝机经4-6次减径、拉拔后制成直径4-5mm的高强度球铁管外表保护层的热喷涂丝材；第七步：对高强度球铁管本体外表面进行热喷涂：采用喷涂装置的电弧喷涂或超音速火焰喷涂，将热喷涂丝材，对高强度球铁管本体外表面进行热喷涂，得到高强度球铁管外表保护层；采用自动化生产，流程更加紧凑，使得生产更加节约时间，提高生产效率等优点。本申请高强度球铁管的生产上设置有喷涂装置，喷涂装置包括：喷涂装置支架、管材旋转机构、管材外表面喷涂机构和管材内表面喷涂机构；喷涂装置支架包括：底座、支柱、横梁、上滑轨和下滑轨，底座上两端设置有支柱，支柱上端设置有横梁，底座上表面设置有下滑轨，横梁上表面设置有上滑轨；管材旋转机构包括：挡轮、挡轮气缸、挡轮气缸滑座、管材旋转驱动托轮、托轮支架和托轮支架滑座，挡轮设置在高强度球铁管本体两端侧，用于左右定位固定高强度球铁管本体，挡轮气缸的活塞杆顶端通过轴承固定挡轮，挡轮气缸底部设置有挡轮气缸滑座，挡轮气缸滑座能够滑动设置在下滑轨上，挡轮气缸滑座设置有用于定位固定在下滑轨的锁紧螺丝；管材旋转驱动托轮通过伺服电机驱动用于高强度球铁管本体旋转运动，管材旋转驱动托轮通过轴承固定在托轮支架上，托轮支架底部设置有托轮支架滑座，托轮支架滑座能够滑动设置在下滑轨上，托轮支架滑座设置有用于定位固定在下滑轨的锁紧螺丝；管材外表面喷涂机构滑动设置在上滑轨，管材内表面喷涂机构滑动设置在下滑轨。管材外表面喷涂机构包括：横梁滑动小车，管材外表面喷涂气缸和管材外表面喷涂枪，横梁滑动小车通过伺服电机驱动用于横梁滑动小车在上滑轨上往复运动，管材外表面喷涂气缸能够旋转设置在横梁滑动小车上，管材外表面喷涂气缸的活塞杆下端设置有管材外表面喷涂枪，管材外表面喷涂枪用于喷涂形成高强度球铁管外表保护层；综上，本申请高强度球铁管的生产上设置有喷涂装置，这种创新性设置有同时能够喷涂管件的内外表面的喷涂装置，提高生产效率等优点。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高强度球铁管，其特征在于，所述高强度球铁管包括：高强度球铁管本体和高强度球铁管外表保护层，所述高强度球铁管本体的外表面设置有高强度球铁管外表保护层；
所述高强度球铁管本体的成分质量百分比为：球铁基体：88.20-94.60wt％，球化剂：2.10-4.80wt％，增碳剂：3.10-5.40wt％，孕育剂：1.20-2.60wt％；
所述高强度球铁管外表保护层的成分质量百分比为：铬：16.20-19.60 wt％，钛：2.50-6.10 wt％，钒：2.10-3.4 wt 0％，铝：4.40-6.10 wt％，铜：3.10-5.40 wt％，硼2.00-3.20wt％，稀土氧化物：1.10-2.60 wt％，余量为镍及不可避免的杂质，所述稀土氧化物选为氧化钕、氧化铈、氧化镨、氧化镧和氧化钐的一种或多种；
所述球铁基体的成分质量百分比为：碳：2.10-3.50wt％，硅：1.90-2.90wt％，锰：0.24-0.40wt％，磷≤0.01wt％，硫≤0.01wt％，钛：0.02-0.13wt％，铬：3.20-4.50wt％，钼：0.10-0.24wt％，镍：3.20-6.60wt％，钒：1.20-2.10wt％，铜：1.10-2.24wt％，钨：0.21-0.65wt％，铝：0.10-0.94wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高强度球铁管，其特征在于，所述增碳剂为石墨，粒度为0.2-3mm；所述孕育剂为硅铁或硅钡钙合金，粒度为0.2-3mm。
3.根据权利要求2所述的一种高强度球铁管，其特征在于，所述高强度球铁管本体，抗拉强度≥690MPa，屈服强度≥350MPa，延伸率≥28％，硬度≥130HB。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的一种高强度球铁管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，铁水熔炼：
将选择88.20-94.60wt％的所述球铁基体，球铁基体成分质量百分比为：碳：2.10-3.50wt％，硅：1.90-2.90wt％，锰：0.24-0.40wt％，磷≤0.01wt％，硫≤0.01wt％，钛：0.02-0.13wt％，铬：3.20-4.50wt％，钼：0.10-0.24wt％，镍：3.20-6.60wt％，钒：1.20-2.10wt％，铜：1.10-2.24wt％，钨：0.21-0.65wt％，铝：0.10-0.94wt％，其余为Fe及不可避免的杂质，加入熔炼炉中，进行熔炼，以20-30℃/min的速度升温至1460-1590℃，保温40-60min，获得铁水；
第二步，铁水球化和调质：
对上述第一步中炼出的铁水，选择使用2.10-4.80wt％的球化剂，加入铁水中，加入所述球化剂同时加入3.10-5.40wt％的增碳剂，以及同时加入1.20-2.60wt％的孕育剂，所述增碳剂为石墨，粒度为0.2-3mm；所述孕育剂为硅铁或硅钡钙合金，粒度为0.2-3mm，在1340-1450℃的温度下，保温4-9min，完成对铁水进行铁水球化和调质；
第三步，铁水浇注：
将上述第二步中球化和调质的铁水，保持钢水温度为1300-1400℃浇注到管模中，然后管模以950-1050r/min的速度旋转2-3min后，在管模的外壁上采用冷却水冷却，冷却到400-500℃时，停止喷洒冷却水，自然冷却到室温，浇注后得到所述高强度球铁管本体管坯；
第四步，打磨及热处理：
采用打磨机对上述浇注后得到的 所述高强度球铁管本体管坯的内外表面及两端开口进行 打磨，然后对其进行热处理，最后进行压力测试，得到合格的所述管坯，即为所述高强度球铁管本体；
第五步：熔炼所述高强度球铁管外表保护层原料：
将所述高强度球铁管外表保护层的成分质量百分比为：铬：16.20-19.60％，钛：2.50-6.10％，钒：2.10-3.40％，铝：4.40-6.10％，铜：3.10-5.40％，硼2.00-3.20％，稀土氧化物：1.10-2.60％，余量为镍及不可避免的杂质，在中空感应电炉中熔炼制铸成棒材，其中熔炼温度为1250±50℃；
第六步：获得所述高强度球铁管外表保护层的热喷涂丝材：
将棒材放入电炉内热处理后，采用拉丝机经4-6次减径、拉拔后制成直径4-5mm的所述高强度球铁管外表保护层的热喷涂丝材；
第七步：对所述高强度球铁管本体外表面进行热喷涂：
采用喷涂装置的电弧喷涂或超音速火焰喷涂，将所述热喷涂丝材，对所述高强度球铁管本体外表面进行热喷涂，得到高强度球铁管外表保护层。
5.根据权利要求4所述的一种高强度球铁管的制备方法，其特征在于，所述喷涂装置包括：喷涂装置支架(10)、管材旋转机构(20)、管材外表面喷涂机构(30)和管材内表面喷涂机构(40)；
所述喷涂装置支架(10)包括：底座(11)、支柱(12)、横梁(13)、上滑轨(14)和下滑轨(15)，所述底座(11)上两端设置有支柱(12)，所述支柱(12)上端设置有横梁(13)，所述底座(11)上表面设置有下滑轨(15)，所述横梁(13)上表面设置有上滑轨(14)；
所述管材旋转机构(20)包括：挡轮(21)、挡轮气缸(22)、挡轮气缸滑座(23)、管材旋转驱动托轮(24)、托轮支架(25)和托轮支架滑座(26)，所述挡轮(21)设置在所述高强度球铁管本体两端侧，用于左右定位固定所述高强度球铁管本体，所述挡轮气缸(22)的活塞杆顶端通过轴承固定所述挡轮(21)，所述挡轮气缸(22)底部设置有挡轮气缸滑座(23)，所述挡轮气缸滑座(23)滑动设置在所述下滑轨(15)上，所述挡轮气缸滑座(23)设置有用于定位固定在所述下滑轨(15)的锁紧螺丝；
所述管材旋转驱动托轮(24)通过伺服电机驱动用于所述高强度球铁管本体旋转运动，所述管材旋转驱动托轮(24)通过轴承固定在所述托轮支架(25)上，所述托轮支架(25)底部设置有托轮支架滑座(26)，所述托轮支架滑座(26)滑动设置在所述下滑轨(15)上，所述托轮支架滑座(26)设置有用于定位固定在所述下滑轨(15)的锁紧螺丝；
所述管材外表面喷涂机构(30)滑动设置在所述上滑轨(14)，所述管材内表面喷涂机构(40)滑动设置在所述下滑轨(15)。
6.根据权利要求5所述的一种高强度球铁管的制备方法，其特征在于，所述管材外表面喷涂机构(30)包括：横梁滑动小车(31)，管材外表面喷涂气缸(32)和管材外表面喷涂枪(33)，所述横梁滑动小车(31)通过伺服电机驱动用于所述横梁滑动小车(31)在所述上滑轨(14)上往复运动，所述管材外表面喷涂气缸(32)旋转设置在所述横梁滑动小车(31)上，所述管材外表面喷涂气缸(32)的活塞杆下端设置有管材外表面喷涂枪(33)，所述管材外表面喷涂枪(33)用于喷涂形成所述高强度球铁管外表保护层。
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