CN113005355A - 一种球墨铸铁管桩的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种球墨铸铁管桩的生产工艺，采用离心铸造技术生产，具体的生产工艺为：铁水熔炼调质，球化后，达到所需的成分，通过离心机铸造成一种球墨铸铁管桩，然后退火处理，并经热喷锌铝合金防腐，加外涂防腐层，最终得到球墨铸铁管桩。通过本发明的生产工艺获得的球墨铸铁管桩具有钢管桩的抗拉强度、屈服强度及所需伸长率，管体耐腐蚀性能比钢管桩高一倍以上。

Description

一种球墨铸铁管桩的生产工艺
技术领域
本发明涉及建筑工程软基处理技术领域，尤其涉及一种球墨铸铁管桩的生产工艺。
背景技术
在建筑工程软基处理中，钢管桩材质一般用普通碳素钢，抗拉强度为402MPa，屈服强度为235MPa，或按设计要求选用；采用螺旋缝钢管和直缝钢管；工作的环境是海水、淡水、大气和土壤等。随着我国工程建设的迅猛发展，钢管桩基和钢管桩基支护在工程项目中大量出现，钢管桩刚性好、抗弯、抗剪能力强，施工速度快，在我国沿海及内陆冲积平原地区的软土层中得到了广泛应用。然而，在缺少相应措施的情况下或防腐层损伤后，钢管桩极易产生腐蚀，导致的承载力下降，从而降低了整个结构的使用寿命。材料腐蚀遍及所有经济和生活领域，钢管桩腐蚀危害性非常巨大，它使钢管桩过早报废，不仅造成经济上的损失，也经常构成安全的威胁。
发明内容
为延长钢管桩基和桩基支护的使用寿命，本发明提供一种球墨铸铁管桩的生产工艺，采用离心铸造技术生产，具体的生产工艺为：铁水熔炼调质，球化后，达到所需的成分，通过离心机铸造成一种球墨铸铁管桩，然后退火处理，并经热喷锌铝合金防腐，加外涂防腐层，最终得到球墨铸铁管桩。通过本发明的生产工艺获得的球墨铸铁管桩具有钢管桩的抗拉强度、屈服强度及所需伸长率，管体耐腐蚀性能比钢管桩高一倍以上。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种球墨铸铁管桩的生产工艺，包括以下步骤：
步骤(1)，铁水85％、废钢15％熔炼调质，严格控制原材料生铁、废钢、合金料的成分；铁水熔炼时间35-50min，铁水熔炼静置时间5-10min，铁水出铁温度1480-1550℃；控制铁水的洁净度，采用木头扒渣，防止铁水污染，熔炼时减少铁水氧化；控制铁水的出铁时间30-40s；出铁前取铁水进行检验，铁水化验Si：0.9-1.0％，C：3.5-3.65％合格后出铁；
步骤(2)，球化铁水包接铁，球化铁水包的内衬采用抗剥落砖和粘接剂，减少铁水冲刷造渣过程，球化铁水包接铁时加入合金料硅铁TFeSi75-A，将球化铁水包内的铁水含Si量调为1.9-2.25％；
步骤(3)，球化处理，采用先进的喷镁球化处理，控制球化时间，让铁水在2-2.5分钟球化反应处理结束，使球化后的铁水含S为0.015-0.006％，Mg为0.045-0.065％；铁水球化处理后取样进行检验；
步骤(4)，离心，调整离心机的设备状态，使设备处有状态最佳，防止球墨铸铁管桩生产的重皮、壁厚不均等缺陷；采用木头扒渣，防铁污染，采用底浇注中间包，控制铁水的洁净度；控制离心机铁水浇注时间，要求铁水在10分钟内浇注完毕；球墨铸铁管桩浇注结束后，其含Si量增为2.5-2.52％；浇注的每包铁水取样检验、跟踪是否合格；
步骤(5)，退火处理，严格按退火工艺热处理，将球墨铸铁管桩加热到＞920℃退火处理，使共晶渗碳体全部分解，再经低温720-760℃共析退火，最终使主要组织为铁素体；退火后球墨铸铁管桩取样检验，球化处理后的每包铁水最后浇注形成的管桩取样检验；
步骤(6)，热喷涂，退火后球墨铸铁管桩温度450-650℃，送到喷涂机进行喷涂；
步骤(7)，外涂防腐层，热喷涂后的球墨铸铁管桩送到时专用防腐设备进行外涂防腐层。
进一步，所述步骤(1)中铁水的成分包括以下重量百分比的组分：C：3.5-3.65％、S≤0.02％、P≤0.04％、Mn：0.25-0.30％、Ti＜0.06％、Cu＜0.05％、Cr＜0.05％、V＜0.03％、Sn＜0.02％、Sb≤0.02％、Pb＜0.002％、As≤0.01％、Al＜0.02％、B＜0.005％、Ni＜0.02％、Bi＜0.01％。
进一步，所述步骤(1)中废钢为普通碳素钢。
进一步，所述步骤(1)中合金料为硅铁TFeSi75-A。
进一步，所述步骤(3)中喷镁球化处理的镁为钝化镁，其含Mg量≥94％。
进一步，所述步骤(5)最后浇注形成的管桩的成分包括以下重量百分比的组分：C：3.46-3.65％、Si：2.5-2.52％、Mg：0.04-0.045％、S≤0.015％、P＜0.045％、Mn：0.20-0.35％、Ti＜0.06％、Cu＜0.05％、Cr＜0.05％、V＜0.03％、Sn＜0.02％、Sb＜0.025％、Pb＜0.002％、As≤0.01％、Al＜0.02％、B＜0.005％、Ni＜0.02％、Bi＜0.01％。
进一步，所述步骤(6)中喷涂具体是采用电弧喷方法将熔融金属锌或锌铝合金喷射到球墨铸铁管桩外表表面，正常喷锌防腐层或喷锌铝合金防腐层单位面积重量平均不小于120-240g/m2。
进一步，所述步骤(7)中外涂防腐层为环氧漆、沥青漆、聚氨酯中的一种，或根据客户要求定制。
进一步，所述球墨铸铁管桩的生产工艺可生产长度为6m，口径为100-1200mm，壁厚为6-26mm的球墨铸铁管桩；也可以根据客户要求生产。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、通过本发明的生产工艺获得的球墨铸铁管桩具有钢管桩的抗拉强度、屈服强度及所需伸长率，管体耐腐蚀性能比钢管桩高一倍以上。
2、本发明生产工艺中，球墨铸铁管桩退火后不需加热，利用退火后余热进行热喷锌或喷锌铝合金防腐，降低了生产成本。所以，球墨铸铁管桩生产成本比钢管桩低。
3、本发明球墨铸铁管桩采用电弧喷方法将熔融金属锌或锌铝合金喷射到球墨铸铁管桩外表表面。这层金属涂层不仅具有耐腐蚀作用，还具有阳极的保护功能。
4、本发明的球墨铸铁管桩有承头、插头，接头承载能力强。
附图说明
图1为球墨铸铁管桩标准管的结构示意图；
图2为球墨铸铁管桩的结构示意图；
图3为止脱圈的结构示意图；
图中，1-桩尖、2-插头、3-承头、4-止脱圈、5-倒角、6-橡胶、7-锯齿块。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案及效果做进一步描述，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
本实施例的球墨铸铁管桩的生产工艺，包括以下步骤：
步骤(1)，铁水85％、废钢15％熔炼调质，严格控制原材料生铁、废钢、合金料的成分；铁水熔炼时间40min，铁水熔炼静置时间7min，铁水出铁温度1540℃，控制铁水的洁净度，采用木头扒渣，防铁污染，熔炼时减少铁水氧化，铁水的出铁时间控制为30-40s；出铁前取铁水进行检验，铁水化验Si：1.0％，C：3.5％合格后出铁；
步骤(2)，球化铁水包接铁，球化铁水包的内衬采用抗剥落砖和粘接剂，减少铁水冲刷造渣过程，球化铁水包接铁时加入合金料硅铁TFeSi75-A，将球化铁水包内的铁水含Si量调为2.25％；
步骤(3)，球化处理，采用先进的喷镁球化处理，控制球化时间，让铁水在2-2.5分钟球化反应处理结束，使球化后的铁水含S为0.015wt％，Mg为0.045wt％；铁水球化处理后取样进行检验；
步骤(4)，离心，调整离心机的设备状态，使设备处有状态最佳，防止球墨铸铁管桩生产的重皮、壁厚不均等缺陷；控制铁水的洁净度，防铁污染，采用木头扒渣；控制离心机浇注时间，要求铁水在10分钟内浇注完毕；球墨铸铁管桩浇注结束后，其含Si量增为2.5wt％；浇注的每包铁水取样检验、跟踪是否合格；
步骤(5)，退火处理，严格按退火工艺热处理，将球墨铸铁管桩加热到935℃退火处理，使共晶渗碳体全部分解，再经低温750℃共析退火，最终使主要组织为铁素体；退火后球墨铸铁管桩取样检验，球化处理后的每包铁水最后浇注形成的管桩取样检验；最后浇注形成的管桩的成分包括以下重量百分比的组分：C：3.46％、Si：2.50％、Mg：0.045％、S：0.015％、P：0.042％、Mn：0.33％、Ti：0.0365％、Cu：0.0186％、Cr：0.019％、V：0.018％、Sn：0.015％、Sb：0.021％、Pb：0.0015％、As：0.01％、Al：0.017％、B：0.004％、Ni：0.0175％、Bi：0.009％。
步骤(6)，热喷涂，退火后球墨铸铁管桩温度200℃，送到喷涂机进行喷涂；
步骤(7)，外涂防腐层，热喷涂后的球墨铸铁管桩送到时专用防腐设备进行外涂防腐层。
本实施例中，所述步骤(1)中高炉铁水的成分包括以下重量百分比的组分：C：3.5％、S：0.02％、P：0.04％、Mn：0.30％、Ti：0.035％、Cu：0.015％、Cr：0.018％、V：0.016％、Sn：0.012％、Sb：0.02％、Pb：0.001％、As：0.01％、Al：0.0165％、B：0.0035％、Ni：0.017％、Bi：0.008％。
进一步，所述步骤(1)中废钢为普通碳素钢。
进一步，所述步骤(1)中合金料为硅铁TFeSi75-A。
进一步，所述步骤(3)中喷镁球化处理的镁为钝化镁，其含Mg量为94％。
进一步，所述步骤(6)中喷涂具体是喷锌铝合金防腐层，正常喷锌防腐层或喷锌铝合金防腐层单位面积重量平均为200g/m2。
进一步，所述步骤(7)中外涂防腐层为环氧漆、沥青漆、聚氨酯中的聚氨酯，或根据客户要求定制。
本实施例生产的球墨铸铁管桩标准管的长度为6m，口径为DN100、DN200、DN300、DN350mm，壁厚为6、10、20、26mm的球墨铸铁管桩，包括承头1和插头2，如图1所示。
实际应用时，可以利用球墨铸铁管桩标准管作为管体与桩尖组装成球墨铸铁管桩，可以与平十字桩尖组合或与锥形桩尖组合。
本实施例生产的球墨铸铁管桩管体的耐腐蚀性能比钢管桩高一倍以上，见表1。
表1球墨铸铁管桩管体与钢管桩管体耐腐蚀性能对比
Figure BDA0002952299950000041
注：①以深度表示的腐蚀速度；
②用金属减重的腐蚀速度；
同时，球墨铸铁管桩管体力学性能优于钢管桩，见表2。
表2球墨铸铁管桩管体与钢管桩管体力学性能对比
Figure BDA0002952299950000042
Figure BDA0002952299950000051
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，利用实施例1生产的球墨铸铁管桩标准管作为管体组成一种球墨铸铁管桩，如图2所示，由至少一个承插式球墨铸铁管桩标准管同轴固定连接，首节承插式球墨铸铁管桩标准管的下端与桩尖同轴固定连接，所述承插式球墨铸铁管桩标准管包括插头2和承头3，如图1所示，所述插头2和承头3为锥形接口过渡配合，所述承头3和插头2的锥度相同，插头2长度320mm，承头3长度300mm，下一节承插式球墨铸铁管桩标准管的插头2插入上一节承插式球墨铸铁管桩标准管的承头3，所述承头3内侧沿圆周方向设有止脱圈4，如图3所示。
本实施例中，止脱圈4沿承头3圆周方向设置在承头3内侧，高95mm，距离承头3上端的距离25mm，止脱圈4的直径根据不同管桩规格定。止脱圈4作用是防止管桩插头2滑脱。止脱圈4的材质为橡胶和不锈钢或高强度铝合金复合而成，止脱圈4的内环环间有若干等间距的锯齿块7，锯齿块7高70mm、宽30mm与承插式球墨铸铁管桩标准管外表面均布的间距1mm、凸起直径3mm、高0.45mm圆点紧密接合，锯齿镶嵌入承插式球墨铸铁管桩标准管外表面凸起的间隙内，通过外部橡胶6胀缩使止脱圈4锁紧管桩插头。本实施例，止脱圈4的外侧为橡胶6。
进一步，所述桩尖为锥形桩尖1。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种球墨铸铁管桩的生产工艺，包括以下步骤：
步骤（1），铁水85%、废钢15%熔炼调质，严格控制原材料生铁、废钢、合金料的成分；铁水熔炼时间35-50min，铁水熔炼静置时间5-10min，铁水出铁温度1480-1550℃；控制铁水的洁净度，采用木头扒渣，防止铁水污染，熔炼时减少铁水氧化；控制铁水的出铁时间30-40s；出铁前取铁水进行检验，铁水化验Si：0.9-1.0%，C：3.5-3.65%合格后出铁；
步骤（2），球化铁水包接铁，球化铁水包的内衬采用抗剥落砖和粘接剂，减少铁水冲刷造渣过程，球化铁水包接铁时加入合金料硅铁TFeSi75-A，将球化铁水包内的铁水含Si量调为1.9-2.25%；
步骤（3），球化处理，采用先进的喷镁球化处理，控制球化时间，让铁水在2-2.5分钟球化反应处理结束，使球化后的铁水含S为0.015-0.006%，Mg为0.045-0.065%；铁水球化处理后取样进行检验；
步骤（4），离心，调整离心机的设备状态，使设备处有状态最佳，防止球墨铸铁管桩生产的重皮、壁厚不均等缺陷；采用木头扒渣，防铁污染，采用底浇注中间包，控制铁水的洁净度；控制离心机铁水浇注时间，要求铁水在10分钟内浇注完毕；球墨铸铁管桩浇注结束后，其含Si量增为2.5-2.52%；浇注的每包铁水取样检验、跟踪是否合格；
步骤（5），退火处理，严格按退火工艺热处理，将球墨铸铁管桩加热到＞920℃退火处理，使共晶渗碳体全部分解，再经低温720-760℃共析退火，最终使主要组织为铁素体；退火后球墨铸铁管桩取样检验，球化处理后的每包铁水最后浇注形成的管桩取样检验；
步骤（6），热喷涂，退火后球墨铸铁管桩温度450-650℃，送到喷涂机进行喷涂；
步骤（7），外涂防腐层，热喷涂后的球墨铸铁管桩送到时专用防腐设备进行外涂防腐层。
2.根据权利要求1所述的球墨铸铁管桩的生产工艺，其特征在于，所述步骤（1）中铁水的成分包括以下重量百分比的组分：C：3.5-3.65%、S≤0.02%、P≤0.04%、Mn：0.25-0.30%、Ti＜0.06%、Cu＜0.05%、Cr＜0.05%、V＜0.03%、Sn＜0.02%、Sb≤0.02%、Pb＜0.002%、As≤0.01%、Al＜0.02%、B＜0.005%、Ni＜0.02%、 Bi＜0.01%。
3.根据权利要求1所述的球墨铸铁管桩的生产工艺，其特征在于，所述步骤（1）中废钢为普通碳素钢。
4.根据权利要求1所述的球墨铸铁管桩的生产工艺，其特征在于，所述步骤（1）中合金料为硅铁TFeSi75-A。
5.根据权利要求1所述的球墨铸铁管桩的生产工艺，其特征在于，所述步骤（3）中喷镁球化处理的镁为钝化镁，其含Mg量≥94%。
6.根据权利要求1所述的球墨铸铁管桩的生产工艺，其特征在于，所述步骤（5）最后浇注形成的管桩的成分包括以下重量百分比的组分：C：3.46-3.65%、Si：2.5-2.52%、Mg：0.04-0.045%、S≤0.015%、P＜0.045%、Mn：0.20-0.35%、Ti＜0.06%、Cu＜0.05%、Cr＜0.05%、V＜0.03%、Sn＜0.02%、Sb＜0.025%、Pb＜0.002%、As≤0.01%、Al＜0.02%、B＜0.005%、Ni＜0.02%、Bi＜0.01%。
7.根据权利要求1所述的球墨铸铁管桩的生产工艺，其特征在于，所述步骤（6）中喷涂具体是采用电弧喷方法将熔融金属锌或锌铝合金喷射到球墨铸铁管桩外表表面，正常喷锌防腐层或喷锌铝合金防腐层单位面积重量平均不小于120-240g/m2。
8.根据权利要求1所述的球墨铸铁管桩的生产工艺，其特征在于，所述步骤（7）中外涂防腐层为环氧漆、沥青漆、聚氨酯中的一种。
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