CN112411872A - 采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法 - Google Patents
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Abstract
采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，包括材料挑选、材料处理、球墨铸管组装定位、材料填充及限位封口过程，实现了利用球墨铸管废弃料和铸造落砂制作工程柱梁，通过科学的结构设计，满足支撑、承重、耐候等要求，在不需要对废管、废砂进行复杂的回炉、回收、再生程序的情况下就能将其利用，创造巨大经济和社会效益，制作过程中通过挑选至少两种不同管径球墨铸管废弃料进行可靠的组装定位，弥补了实体厚度的不足，在两种铸管之间的空间中填充混凝土砂浆，将其固化为一体，增加实体支撑强度，在小径管孔中填充由松散料混合块状的铸造落砂制成的混合填充材，除了环保外，材料潜在的可挤压性为工程柱梁在复杂承重和极端环境下使用提供了优势。
Description
技术领域
本发明涉及球墨铸管的应用技术领域，特别是涉及一种采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法。
背景技术
球墨铸管通称铸铁钢管，因球墨铸管有铁的本质、钢的性能，所以有此叫法，球墨铸管质量上要求球化等级控制为1-3级，球化率≥80％，退火以后的球墨铸管，其金相组织为铁素体加少量珠光体，机械性能良好，球墨铸管由于具有钢的性能且防腐性能优异，延展性能好，安装简易，主要用于市政工矿企业给水、输气等。我国球墨铸管的行业较为兴旺，球墨铸管的国内年产量达数百万吨，因此铸造企业在生产球墨铸管的过程中产生的废气铸管以及市政工矿企业施工拆卸或淘汰的球墨铸管也是一个可观的量。
铸造企业生产的球墨铸管不合格品或者废弃料一般需要综合利用切割、破碎、打磨等复杂处理作为炼铁原料回炉，但材料处理过程中耗费设备和能源，节材和环保效果其实是很差的，而很多球墨铸管被确定为不合格品或者废弃料并不是因为其具有明显力学性能缺陷，而是因为个别性能指标不能满足市政、化工等苛刻要求，而且很多性能指标其实也只是和一些表面性能、密封性能、加工精度等相关。
另外，很多球墨铸管生产企业也大规模使用砂型铸造，铸造落砂、废砂一般要经过破碎、磁选以及复杂的再生程序才能作为旧砂回收使用，而且回收次数有限，最终还是会变成工业废弃物。
如果能够将球墨铸管不合格品或者废弃料和铸造落砂、废砂结合起来，不用经过复杂的回炉、回收、再生程序就能满足工业或工程需要，则具有巨大的经济效益。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，利用球墨铸管废弃料和铸造落砂制作工程柱梁，通过科学的结构设计，满足支撑、承重、耐候等要求，在不需要对废管、废砂进行复杂的回炉、回收、再生程序的情况下就能将其利用，创造巨大经济和社会效益，制作的工程柱梁还能适应复杂承重和环境条件。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，其特征在于，包括：
材料挑选
挑选至少两种不同管径的球墨铸管废弃料，分别为大径球墨铸管废弃料和小径球墨铸管废弃料，至少确保所述小径球墨铸管废弃料的外管径不小于所述大径球墨铸管废弃料内管径的一半；
挑选铸造废砂，所述铸造废砂至少包括块状的铸造落砂；
材料处理
按照设计图对大径球墨铸管废弃料和小径球墨铸管废弃料进行切割，获得适宜组装的长度，对需要焊接的部位进行打磨和/或坡口加工；
对所述铸造废砂进行筛选和/或破碎，获得适宜填充的颗粒度或块状尺寸；
球墨铸管组装定位
借助事先加工好的下端盖对大径球墨铸管废弃料和小径球墨铸管废弃料进行组装定位，使大径球墨铸管废弃料套在小径球墨铸管废弃料外部，并使小径球墨铸管废弃料位于大径球墨铸管废弃料中央位置，将二者相对位置进行固定；
填料填充
在大径球墨铸管废弃料内壁与小径球墨铸管废弃料外壁之间的空间中填充混凝土砂浆，在小径球墨铸管废弃料管孔中填充混合填充材，所述混合填充材是由散砂与块状的铸造落砂混合而成，其中块状的铸造落砂在混合填充材中的体积分数不低于25％；
限位封口
用事先加工好的上端盖对大径球墨铸管废弃料和小径球墨铸管废弃料的开口端进行封口，封口的同时将大径球墨铸管废弃料和小径球墨铸管废弃料的该开口端处的管口进行限位。
上述采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，在材料挑选中或材料处理后，所述大径球墨铸管废弃料两端部结构相同或者不同；所述小径球墨铸管废弃料的两端部结构相同或者不同，优选两端部结构相同。
上述采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，在材料挑选中或材料处理后，所述大径球墨铸管废弃料两端部结构不同，所述小径球墨铸管废弃料的两端部结构相同，所述大径球墨铸管废弃料其中一端为承口端。
上述采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，在球墨铸管组装定位中，所述下端盖的周边外壁插入大径球墨铸管废弃料承口端的承口部，与该承口部内壁紧密配合并被该承口部限位，所述下端盖上表面的中心开有限位环槽，该限位环槽的尺寸与小径球墨铸管废弃料的下管端适配，从而所述小径球墨铸管废弃料的下管端插入该限位环槽并被该限位环槽限位，球墨铸管组装定位时，先将小径球墨铸管废弃料插入下端盖上表面的限位环槽中，再将大径球墨铸管废弃料套在小径球墨铸管废弃料外部，并使下端盖的周边外壁插入大径球墨铸管废弃料的承口部，通过在下端盖下端外缘预先加工的坡角与在大径球墨铸管废弃料的承口部下端内缘预先加工的坡角相配合，形成底部焊接坡口，在该底部焊接坡口处执行焊接，将大径球墨铸管废弃料与下端盖固定在一起。
上述采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，在将大径球墨铸管废弃料套在小径球墨铸管废弃料外部前，先将小径球墨铸管废弃料与下端盖上表面焊接加固。
上述采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，在挑选材料时，确保所述小径球墨铸管废弃料的外管径不小于所述大径球墨铸管废弃料内管径的2/3。
上述采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，在材料填充中，所述混合填充材中的散砂是铸造旧砂。
上述采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，块状的铸造落砂在混合填充材中的体积分数在35％-45％之间。
上述采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，在小径球墨铸管废弃料管孔中填充混合填充材时，边用重锤捣实边填充。
上述采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，在限位封口中，所述上端盖的周边外壁插入大径球墨铸管废弃料上端部，与该上端部内壁紧密配合，所述上端盖下表面的中心开有限位环槽，该限位环槽的尺寸与小径球墨铸管废弃料的上管端适配，从而所述小径球墨铸管废弃料的上管端插入该限位环槽并被该限位环槽限位，同时，该上端盖也被小径球墨铸管废弃料的上管端在竖直方向上限位，限位封口时，将上端盖塞入大径球墨铸管废弃料上端部内壁使上端盖下表面的限位环槽插入小径球墨铸管废弃料的上管端后，施加压力使上端盖底面至少抵紧混合填充材顶端，通过在上端盖上端外缘预先加工的坡角与在大径球墨铸管废弃料的上端内缘预先加工的坡角相配合，形成顶部焊接坡口，在该顶部焊接坡口处执行焊接，将大径球墨铸管废弃料与上端盖固定在一起。
本发明的有益效果在于：
本发明采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，利用球墨铸管废弃料和铸造落砂制作工程柱梁，在本发明的方案前，铸造企业生产的球墨铸管不合格品或者废弃料一般需要综合利用切割、破碎、打磨等复杂处理作为炼铁原料回炉，材料处理过程中耗费设备和能源，节材和环保效果并不佳，生产中很多球墨铸管被确定为不合格品或者废弃料并不是因为其具有明显力学性能缺陷，而是因为个别性能指标不能满足市政、化工等苛刻要求，通过本发明的科学的结构设计和验证，用球墨铸管废弃料来代替钢结构制作工程柱梁，满足支撑、承重、耐候等要求，完全是可行的；
在结构设计中，本发明还考虑了球墨铸管生产企业使用的铸造落砂、废砂，原来铸造落砂、废砂一般要经过破碎、磁选以及复杂的再生程序才能作为旧砂回收使用，而且回收次数有限，最终还是会变成工业废弃物，将球墨铸管不合格品或者废弃料和铸造落砂、废砂结合起来，二者不用经过复杂的回炉、回收或再生程序就能满足工业或工程需要，具有巨大的经济效益；
在更具体的结构设计中，挑选至少两种不同管径的球墨铸管废弃料进行可靠的组装定位，不但弥补了实体厚度的不足，而且，通过两种不同管径的球墨铸管组装定位，也为双材料的填充提供了基础条件，在大径球墨铸管废弃料内壁与小径球墨铸管废弃料外壁之间的空间中填充混凝土砂浆，将大径球墨铸管废弃料与小径球墨铸管废弃料实质上固化为了一体，具有了实体支撑强度，在小径球墨铸管废弃料管孔中填充由松散料混合块状的铸造落砂制成的混合填充材，除了直接将对环境有害的铸造砂块在不经任何物理、化学加工处理的情况下回收利用外，这种材料也不像混凝土浇筑料那样硬化凝固，材料潜在的可挤压性为工程柱梁在承重条件下提供了受力缓冲，也为工程柱梁在极端温度环境下使用时提供了应力释放余地，由于块状的铸造落砂经过粘结和烧结，本质上是实体材料，因此合理比例的块状的铸造落砂与散砂配合就能对整个混合填充材的潜在流动性(可挤压性)进行控制(例如块状的铸造落砂在混合填充材中的体积分数优选在35％-45％之间)，使其不会因制造时压实不足而在使用中过度释放流动性，因此本发明采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，不但为工程柱梁的制造提供了性能可与钢结构媲美的球墨铸管结构，也通过对浇筑和填充材料的优化赋予了其在复杂受力和极端环境下的使用优势，可以说，具有非常广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法操作流程图。
图2为采用本发明的方法制作的某一具体工程柱梁结构示意图。
图中各附图标记代表的组件是：
大径球墨铸管废弃料-1，小径球墨铸管废弃料-2，下端盖-3，上端盖-4，混凝土砂浆-5，混合填充材-6，下端盖环槽处焊接点-7，底部焊接坡口-8，顶部焊接坡口-9。
具体实施方式
下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。需要说明，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的实施方式所限制。
实施例1
参见图1，图1为本发明采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法操作流程图，本实施例采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，包括：
材料挑选
挑选至少两种不同管径的球墨铸管废弃料，分别为大径球墨铸管废弃料1和小径球墨铸管废弃料2，至少确保所述小径球墨铸管废弃料2的外管径不小于所述大径球墨铸管废弃料1内管径的一半，本实施例中优选确保所述小径球墨铸管废弃料2的外管径不小于所述大径球墨铸管废弃料1内管径的2/3。
挑选铸造废砂，所述铸造废砂至少包括块状的铸造落砂。
在材料挑选中，所述大径球墨铸管废弃料1两端部结构可以相同或者不同；所述小径球墨铸管废弃料2的两端部结构相同或者不同。本实施例优选如图2所示，大径球墨铸管废弃料1两端部结构不同，其中一端为承口端，这是企业生产的较大批量的一类球墨铸管，其承口端结构用作工程柱梁，也适合用作例如支柱的地面基础端或者支撑梁的安装端，所述小径球墨铸管废弃料2的两端部结构则相同，其中，两端头的结构是否相同也可以在接下来的材料处理过程中通过对选定的球墨铸管废弃料的端头切割来确定。
材料处理
按照设计图对大径球墨铸管废弃料1和小径球墨铸管废弃料2进行切割，获得适宜组装的长度，对需要焊接的部位进行打磨和/或坡口加工。
对所述铸造废砂进行筛选和/或破碎，获得适宜填充的颗粒度或块状尺寸。
球墨铸管组装定位
借助事先加工好的下端盖3对大径球墨铸管废弃料1和小径球墨铸管废弃料2进行组装定位，使大径球墨铸管废弃料1套在小径球墨铸管废弃料2外部，并使小径球墨铸管废弃料2位于大径球墨铸管废弃料1中央位置，将二者相对位置进行固定。
如图2所示，本实施例在球墨铸管组装定位中，所述下端盖3的周边外壁插入大径球墨铸管废弃料1承口端的承口部，与该承口部内壁紧密配合并被该承口部限位，所述下端盖3上表面的中心开有限位环槽，该限位环槽的尺寸与小径球墨铸管废弃料2的下管端适配，从而所述小径球墨铸管废弃料2的下管端插入该限位环槽并被该限位环槽限位，球墨铸管组装定位时，先将小径球墨铸管废弃料2插入下端盖3上表面的限位环槽中，再将大径球墨铸管废弃料1套在小径球墨铸管废弃料2外部，并使下端盖3的周边外壁插入大径球墨铸管废弃料1的承口部，通过在下端盖3下端外缘预先加工的坡角与在大径球墨铸管废弃料1的承口部下端内缘预先加工的坡角相配合，形成底部焊接坡口8，在该底部焊接坡口8处执行焊接，将大径球墨铸管废弃料1与下端盖3固定在一起，其中，在将大径球墨铸管废弃料1套在小径球墨铸管废弃料2外部前，先将小径球墨铸管废弃料2与下端盖3上表面焊接加固。
填料填充
在大径球墨铸管废弃料1内壁与小径球墨铸管废弃料2外壁之间的空间中填充混凝土砂浆5，在小径球墨铸管废弃料2管孔中填充混合填充材6，所述混合填充材6是由散砂与块状的铸造落砂混合而成，其中块状的铸造落砂在混合填充材6中的体积分数不低于25％，本实施例优选在35％-45％之间。这里所述混合填充材6中的散砂可以是普通的建筑用细砂，也可以是铸造旧砂，如果是铸造旧砂，应当经过充分破碎处理，使其像建筑用细沙一样具有充分的流动性。在小径球墨铸管废弃料2管孔中填充混合填充材6时，边用重锤捣实边填充，确保材料紧实。
限位封口
用事先加工好的上端盖4对大径球墨铸管废弃料1和小径球墨铸管废弃料2的开口端进行封口，封口的同时将大径球墨铸管废弃料1和小径球墨铸管废弃料2的该开口端处的管口进行限位。
如图2所示，在限位封口中，所述上端盖4的周边外壁插入大径球墨铸管废弃料1上端部，与该上端部内壁紧密配合，所述上端盖4下表面的中心开有限位环槽，该限位环槽的尺寸与小径球墨铸管废弃料2的上管端适配，从而所述小径球墨铸管废弃料2的上管端插入该限位环槽并被该限位环槽限位，同时，该上端盖4也被小径球墨铸管废弃料2的上管端在竖直方向上限位，限位封口时，将上端盖4塞入大径球墨铸管废弃料1上端部内壁使上端盖4下表面的限位环槽插入小径球墨铸管废弃料2的上管端后，施加压力使上端盖4底面至少抵紧混合填充材6顶端，通过在上端盖4上端外缘预先加工的坡角与在大径球墨铸管废弃料1的上端内缘预先加工的坡角相配合，形成顶部焊接坡口9，在该顶部焊接坡口9处执行焊接，将大径球墨铸管废弃料1与上端盖4固定在一起。
本实施例在结构设计中，通过挑选至少两种不同管径的球墨铸管废弃料进行可靠的组装定位，不但弥补了实体厚度的不足，而且，通过两种不同管径的球墨铸管组装定位，也为双材料的填充提供了基础条件，在大径球墨铸管废弃料1内壁与小径球墨铸管废弃料2外壁之间的空间中填充混凝土砂浆5，将大径球墨铸管废弃料1与小径球墨铸管废弃料2实质上固化为了一体，具有了实体支撑强度，在小径球墨铸管废弃料2管孔中填充由松散料混合块状的铸造落砂制成的混合填充材6，除了直接将对环境有害的铸造砂块在不经任何物理、化学加工处理的情况下回收利用外，这种材料也不像混凝土浇筑料那样硬化凝固，材料潜在的可挤压性为工程柱梁在承重条件下提供了受力缓冲，也为工程柱梁在极端温度环境下使用时提供了应力释放余地，由于块状的铸造落砂经过粘结和烧结，本质上是实体材料，因此合理比例的块状的铸造落砂与散砂配合就能对整个混合填充材的潜在流动性(可挤压性)进行控制(例如本实施例优选块状的铸造落砂在混合填充材6中的体积分数优选在35％-45％之间)，使其不会因制造时压实不足而在使用中过度释放流动性，因此本发明采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，不但为工程柱梁的制造提供了性能可与钢结构媲美的球墨铸管结构，也通过对浇筑和填充材料的优化赋予了其在复杂受力和极端环境下的使用优势，可以说，具有非常广阔的应用前景。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，其特征在于，包括：
材料挑选
挑选至少两种不同管径的球墨铸管废弃料，分别为大径球墨铸管废弃料(1)和小径球墨铸管废弃料(2)，至少确保所述小径球墨铸管废弃料(2)的外管径不小于所述大径球墨铸管废弃料(1)内管径的一半；
挑选铸造废砂，所述铸造废砂至少包括块状的铸造落砂；
材料处理
按照设计图对大径球墨铸管废弃料(1)和小径球墨铸管废弃料(2)进行切割，获得适宜组装的长度，对需要焊接的部位进行打磨和/或坡口加工；
对所述铸造废砂进行筛选和/或破碎，获得适宜填充的颗粒度或块状尺寸；
球墨铸管组装定位
借助事先加工好的下端盖(3)对大径球墨铸管废弃料(1)和小径球墨铸管废弃料(2)进行组装定位，使大径球墨铸管废弃料(1)套在小径球墨铸管废弃料(2)外部，并使小径球墨铸管废弃料(2)位于大径球墨铸管废弃料(1)中央位置，将二者相对位置进行固定；
填料填充
在大径球墨铸管废弃料(1)内壁与小径球墨铸管废弃料(2)外壁之间的空间中填充混凝土砂浆(5)，在小径球墨铸管废弃料(2)管孔中填充混合填充材(6)，所述混合填充材(6)是由散砂与块状的铸造落砂混合而成，其中块状的铸造落砂在混合填充材(6)中的体积分数不低于25％；
限位封口
用事先加工好的上端盖(4)对大径球墨铸管废弃料(1)和小径球墨铸管废弃料(2)的开口端进行封口，封口的同时将大径球墨铸管废弃料(1)和小径球墨铸管废弃料(2)的该开口端处的管口进行限位。
2.根据权利要求1所述的采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，其特征在于，在材料挑选中或者经材料处理后，所述大径球墨铸管废弃料(1)两端部结构相同或者不同；所述小径球墨铸管废弃料(2)的两端部结构相同或者不同，优选两端部结构相同。
3.根据权利要求2所述的采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，其特征在于，在材料挑选中或材料处理后，所述大径球墨铸管废弃料(1)两端部结构不同，所述小径球墨铸管废弃料(2)的两端部结构相同，所述大径球墨铸管废弃料(1)其中一端为承口端。
4.根据权利要求3所述的采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，其特征在于，在球墨铸管组装定位中，所述下端盖(3)的周边外壁插入大径球墨铸管废弃料(1)承口端的承口部，与该承口部内壁紧密配合并被该承口部限位，所述下端盖(3)上表面的中心开有限位环槽，该限位环槽的尺寸与小径球墨铸管废弃料(2)的下管端适配，从而所述小径球墨铸管废弃料(2)的下管端插入该限位环槽并被该限位环槽限位，球墨铸管组装定位时，先将小径球墨铸管废弃料(2)插入下端盖(3)上表面的限位环槽中，再将大径球墨铸管废弃料(1)套在小径球墨铸管废弃料(2)外部，并使下端盖(3)的周边外壁插入大径球墨铸管废弃料(1)的承口部，通过在下端盖(3)下端外缘预先加工的坡角与在大径球墨铸管废弃料(1)的承口部下端内缘预先加工的坡角相配合，形成底部焊接坡口(8)，在该底部焊接坡口(8)处执行焊接，将大径球墨铸管废弃料(1)与下端盖(3)固定在一起。
5.根据权利要求4所述的一种采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，其特征在于，在将大径球墨铸管废弃料(1)套在小径球墨铸管废弃料(2)外部前，先将小径球墨铸管废弃料(2)与下端盖(3)上表面焊接加固。
6.根据权利要求5所述的一种采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，其特征在于，在挑选材料时，确保所述小径球墨铸管废弃料(2)的外管径不小于所述大径球墨铸管废弃料(1)内管径的2/3。
7.根据权利要求1所述的一种采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，其特征在于，在材料填充中，所述混合填充材(6)中的散砂是铸造旧砂。
8.根据权利要求1或7所述的一种采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，其特征在于，块状的铸造落砂在混合填充材(6)中的体积分数在35％-45％之间。
9.根据权利要求1或7所述的一种采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，其特征在于，在小径球墨铸管废弃料(2)管孔中填充混合填充材(6)时，边用重锤捣实边填充。
10.根据权利要求1所述的一种采用球墨铸管废弃料制作环保工程柱梁的方法，其特征在于，在限位封口中，所述上端盖(4)的周边外壁插入大径球墨铸管废弃料(1)上端部，与该上端部内壁紧密配合，所述上端盖(4)下表面的中心开有限位环槽，该限位环槽的尺寸与小径球墨铸管废弃料(2)的上管端适配，从而所述小径球墨铸管废弃料(2)的上管端插入该限位环槽并被该限位环槽限位，同时，该上端盖(4)也被小径球墨铸管废弃料(2)的上管端在竖直方向上限位，限位封口时，将上端盖(4)塞入大径球墨铸管废弃料(1)上端部内壁使上端盖(4)下表面的限位环槽插入小径球墨铸管废弃料(2)的上管端后，施加压力使上端盖(4)底面至少抵紧混合填充材(6)顶端，通过在上端盖(4)上端外缘预先加工的坡角与在大径球墨铸管废弃料(1)的上端内缘预先加工的坡角相配合，形成顶部焊接坡口(9)，在该顶部焊接坡口(9)处执行焊接，将大径球墨铸管废弃料(1)与上端盖(4)固定在一起。
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Denomination of invention: A Method for Producing Environmental Protection Engineering Columns and Beams Using Waste Materials from Ductile Iron Pipes Effective date of registration: 20231107 Granted publication date: 20220322 Pledgee: Bank of China Limited Lanling Branch Pledgor: Guoming Casting Pipe Co.,Ltd. Registration number: Y2023980064369 |
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