沖天爐鐵水生產小口徑鑄態球墨鑄鐵管工藝的製作方法

2023-04-24 09:17:31

專利名稱：：沖天爐鐵水生產小口徑鑄態球墨鑄鐵管工藝的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種鐵水生產鑄鐵管的工藝，具體說涉及一種用沖天爐鐵水生產小口徑鑄態球墨鑄鐵管工藝。鑄鐵管以其較好的綜合機械性能和較好的耐蝕性，是市政工程煤氣、給排水及工農業生產中各種輸配管網首選優良管材，目前我國鑄鐵管90％是用連續鑄造方法生產的普通灰口鑄鐵管，球墨鑄鐵管的產量僅佔10％左右，由於普通灰口鑄鐵管屬脆性材料，在運輸、安裝、運行過程中破損事故嚴重，而城市建設在向高層發展，相應的管道輸配壓力在增高，煤氣及給排水輸配工程對管材性能的要求越來越高，普通灰口鑄鐵管已不能滿足這種發展的需要。球墨鑄鐵管以其好的綜合機械性能、好的耐蝕性和好的韌性，逐漸被廣大用戶所認識。近年來，有些廠用連續鑄造方法生產鑄態球墨鑄鐵管，如首鋼鑄造廠用電爐採用連續鑄造方法生產大口徑球墨鑄鐵管，而用連續鑄造方法生產小口徑球墨鑄鐵管在我國尚屬空白。本發明的目的在於提供一種投資少、見效快、成品率高、成本低的生產小口徑鑄態球墨鑄鐵管工藝。本發明的技術方案為沖天爐鐵水生產小口徑鑄態球墨鑄鐵管工藝，經鐵水製備、球化處理工藝、孕育及孕育處理工藝、拉管工藝和管體的後處理工序，其特徵在於生產口徑小於300mm的小口徑管採用沖天爐熔煉原鐵水。在上面所說的鐵水製備工藝中選用低硫、低磷的生鐵，焦碳固定含碳量在80％以上的＜0.6％的低硫優質冶金焦碳或鑄造焦，焦鐵比為1∶6-1∶8，熔煉後使原鐵水出爐溫度達到1460-1510℃，原鐵水的化學成份為C3.3-3.8％，Si1.6-2.2％，Mn≤0.5％，P＜0.08％，S＜0.05％。在上面所說的球化處理工藝中.球化劑選用7-8號稀土鎂合金，粒度為10-25mm，加入量控制在1.0-1.4％，將原鐵水採用衝入法進行球化處理。在上面所說的孕育及孕育處理工藝中，孕育劑選用75Si-Fe，粒度為10-20mm，加入量1.0-1.2％，將球化處理後的鐵水經二次倒包衝入法進行孕育處理；在上面所說的拉管工藝過程中，控制好澆注系統的澆注面積，採用大流澆注、快速充型，控制脫模時間，穩定拉管速度，在不影響管體接口使用性能的前提下，減小承口部位的熱節，即加高鐵芯高度或縮短外結晶器承口部位長度，外結晶器的直徑按球鐵收縮率加大尺寸，長度比灰鐵管縮短30-50mm，內結晶器與外結晶器配套，長度比灰鐵管縮短30-50mm，直徑以管壁厚來確定，在澆注系統中，採用快速大流澆注，澆杯孔數減少，單位尺寸放大。生產直徑為100mm的球墨鑄鐵管，在上面所說的拉管工藝過程中，脫模時間控制在18-20秒，穩定拉管速度並控制在2.4-2.8米/分鐘，採用快速大流澆鑄，澆杯孔數及單位尺寸為6-φ8，結晶器震動頻率為70-85赫茲，結晶器震幅為5-7mm，管體出模溫度為1000-1050℃。生產直徑為150mm的球墨鑄鐵管，在上面所說的拉管工藝過程中，脫模時間控制在20-22秒，穩定拉管速度並控制在2.3-2.7米/分鐘，採用快速大流澆鑄，澆杯孔數及單位尺寸為8-φ8.5，結晶器震動頻率為70-80赫茲，結晶器震幅為6-8mm，管體出模溫度為1000-1050℃。生產直徑為200mm的球墨鑄鐵管，在上面所說的拉管工藝過程中，脫模時間控制在22-24秒，穩定拉管速度並控制在2.3-2.6米/分鐘，採用快速大流澆鑄，澆杯孔數及單位尺寸為12-φ9，結晶器震動頻率為65-75赫茲，結晶器震幅為6-8mm，管體出模溫度為1000-1050℃。本發明的優點如下(1)、工藝簡單，易於組織批量生產，推廣應用前景廣闊；(2)、設備投資少，生產成本低，經濟效益顯著。實際生產按每年3000噸計算，產品平均無稅售價3900÷1.17＝3376.07元/噸，單位產品平均製造成本2424.65元/噸，期間費用300元/噸(包括管理費110元/噸，財務費100元/噸，產品銷售費90元/噸)每噸管利潤＝銷售收入-銷售成本-期間費用＝3376.07-2424.65-300＝651.42元/噸年創利3000×651.42元/噸＝195.73萬元。從以上計算可知，球墨鑄鐵管為企業帶來的經濟效益是十分顯著的；(3)、管體壁厚比灰口鑄鐵管減少15-20％，對用戶來說，鋪設同一長度的管線，其重量可減少15-20％，故球墨鑄鐵管在市場上具有很好的競爭能力，提高了管線運行的安全性和輸配壓力；(4)、管體機械性能比灰口鑄鐵管有顯著提高，大大提高了管網的輸配壓力和運行安全性。由於球墨鑄鐵管與灰口鑄鐵管石墨形態不同，所表現出的機械性能差異很大，以直徑為200、300為例對比如下表由上表可以看出，無論管體機械性能還是工藝性能，球鐵管比灰鐵管都有大幅度提高。下面對本發明的具體實施方式作進一步的詳細說明採用沖天爐經下述工藝步驟生產小口徑鑄態球墨鑄鐵管鐵水製備選用低硫、低磷的生鐵，固定含碳量在80％以上的低硫優質冶金焦炭或鑄造焦，爐料配比為80％生鐵或生鐵加回爐料，20％廢鋼。焦鐵比為1∶6-1∶8，配料需嚴格過稱，控制塊度，在嚴格的控制條件下，選用較先進的溫差式熱風沖天爐通過連續熔化，使原鐵水出爐溫度達到1460-1510℃，原鐵水的化學成份為C3.3-3.6％，Si1.6-2.2％，Mn≤0.5％，P＜0.08％，S＜0.05％；球化處理工藝針對沖天爐鐵水特點，選用7-8號稀土鎂合金，粒度為10-25mm，加入量根據鐵水成分和爐前三角試片情況控制在1.2-1.4％，將原鐵水採用衝入法進行球化處理，在處理過程中，嚴格各工序的操作質量，做到準確稱量、快速準確放鐵水、嚴格準確控制鐵水量，及時測量溫度和爐前三角試片，整個操作過程要求穩定有序；孕育及孕育處理孕育劑選用75Si-Fe，粒度為10-20mm，加入量為1.0-1.2％，為確保球化鐵水鑄管不裂，採用二次倒包孕育，將球化處理後的鐵水經倒包衝入進行孕育處理；拉管工藝控制好澆注系統澆注孔面積，採用大流澆注，快速充型，控制脫模時間，穩定拉管速度，減小震幅，提高震動頻率。由於灰鐵和球鐵鑄造性能和凝固特點不同，在相同溫度下灰鐵鐵水的流動性比球鐵鐵水的流動性好，灰鐵鐵水的凝固為層狀凝固，球鐵鐵水為糊狀凝固，所以球鐵拉管的工藝難度要比灰鐵拉管大的多，為解決這個問題，從模具結構上作了改進，在不影響管體接口使用性能的前提下，減少承口部位的熱節，即加高鐵芯高度或縮短外結晶器承口部位長度，外結晶器的直徑按球鐵收縮率加大尺寸，長度比灰鐵管縮短30-50mm，內結晶器與外結晶器配套，長度比灰鐵管縮短30-50mm，直徑以管壁厚來確定，從而有效地改善了承口部位熱節的影響，使鐵水趨於順序凝固；在澆注系統中，採用快速大流澆注，為適應球鐵水本身的特點，澆杯孔數減少，單位尺寸放大；由於球鐵的糊狀凝固的特點，高溫強度低，同時管壁較灰鐵管壁薄，在拉管過程中很容易拉斷或吊住，穩定的拉管速度是保證拉成的關鍵，保持平穩的拉管液面高度和合理的工藝參數才能控制平穩的拉速，如果時間短，脫模時拉漏，時同長，承口衝型不好，產生冷隔、氣孔多、氣密性試驗漏氣；在不拉漏的前提下，拉管速度快，管體出模溫度高，自行退火好，拉速慢，管體出模溫度低，自行退火不好，影響管體機械性能；減少震幅提高震動頻率。拉管工藝後再經抱管、規圓調直冷卻、切管定尺、氣壓試驗、水壓試驗、清理磨光、塗油等後處理工序後入庫。下面就生產口徑為100mm、150mm、200mm的球墨鑄鐵管在拉管工藝過程中所採用的具體工藝參數如下生產直徑為100mm的球墨鑄鐵管，脫模時間控制在18-20秒，穩定拉管速度並控制在204-2.8米/分鐘，採用快速大流澆鑄，澆杯孔數及單位尺寸為6-φ8，結晶器震動頻率為70-85赫茲，結晶器震幅為5-7mm，管體出模溫度為1000-1050℃。生產直徑為150mm的球墨鑄鐵管，脫模時間控制在20-22秒，穩定拉管速度並控制在2.3-2.7米/分鐘，採用快速大流澆鑄，澆杯孔數及單位尺寸為8-φ8.5，結晶器震動頻率為70-80赫茲,結晶器震幅為6-8mm，管體出模溫度為1000-1050℃。生產直徑為200mm的球墨鑄鐵管，脫模時間控制在22-24秒，穩定拉管速度並控制在2.3-2.6米/分鐘，採用快速大流澆鑄，澆杯孔數及單位尺寸為12-φ9，結晶器震動頻率為65-75赫茲,結晶器震幅為6-8mm，管體出模溫度為1000-1050℃。本發明的工藝簡單，設備投資少，生產成本低，經濟效益顯著，機械性能有顯著的提高，推廣應用的前景遠大，其經濟效益和社會效益十分顯著。權利要求1.一種沖天爐鐵水生產小口徑鑄態球墨鑄鐵管工藝，經鐵水製備、球化處理工藝、孕育及孕育處理工藝、拉管工藝和管體的後處理工序、其特徵在於生產口徑小於300mm的小口徑管採用沖天爐熔煉原鐵水。2.根據權利要求1所述的沖天爐鐵水生產小口徑鑄態球墨鑄鐵管工藝，其特徵在於在所說的鐵水製備工藝中選用低硫、低磷的生鐵，焦碳固定含碳量在80％以上的＜0.6％的低硫優質冶金焦碳或鑄造焦，焦鐵比為1∶6-1∶8，熔煉後，使原鐵水出爐溫度達到1460-1510℃，原鐵水的化學成份為C3.3-3.8％，Si1.6-2.2％，Mn≤0.5％，P＜0.08％，S＜0.05％；3.根據權利要求1所述的沖天爐鐵水生產小口徑鑄態球墨鑄鐵管工藝，其特徵在於在所說的球化處理工藝中，球化劑選用7-8號稀土鎂合金，粒度為10-25mm，加入量控制在1.0-1.4％，將原鐵水採用衝入法進行球化處理；4.根據權利要求1所述的沖天爐鐵水生產小口徑鑄態球墨鑄鐵管工藝，其特徵在於在所說的孕育及孕育處理工藝中，孕育劑選用75Si-Fe，粒度為10-20mm加入量為1.0-1.2％，將球化處理後的鐵水經二次倒包衝入法進行孕育處理；5.根據權利要求1、2、3或4所述的沖天爐鐵水生產小口徑鑄態球墨鑄鐵管工藝，其特徵在於所說的拉管工藝中，控制好澆注系統的澆注面積，採用大流澆注、快速充型，控制脫模時間，穩定拉管速度，在不影響管體接口使用性能的前提下，減小承口部位的熱節，即加高鐵芯高度或縮短外結晶器承口部位長度，外結晶器的直徑按球鐵收縮率加大尺寸，長度比灰鐵管縮短30-50mm，內結晶器與外結晶器配套，長度比灰鐵管縮短30-50mm，直徑以管壁厚來確定，在澆注系統中，採用快速大流澆注，澆杯孔數減少，單位尺寸放大。6.根據權利要求5所述的沖天爐鐵水生產小口徑鑄態球墨鑄鐵管工藝，其特徵在於，生產直徑為100mm的球墨鑄鐵管，脫模時間控制在18-20秒，穩定拉管速度並控制在2.4-2.8米/分鐘，採用快速大流澆鑄，澆杯孔數及單位尺寸為6-φ8，結晶器震動頻率為70-85赫茲，結晶器震幅為5-7mm，管體出模溫度為1000-1050℃。7.根據權利要求5所述的沖天爐鐵水生產小口徑鑄態球墨鑄鐵管工藝，其特徵在於生產直徑為150mm的球墨鑄鐵管，脫模時間控制在20-22秒，穩定拉管速度並控制在2.3-2.7米/分鐘，採用快速大流澆鑄，澆杯孔數及單位尺寸為8-φ8.5，結晶器震動頻率為70-80赫茲，結晶器震幅為6-8mm，管體出模溫度為1000-1050℃。8.根據權利要求5所述的沖天爐鐵水生產小口徑鑄態球墨鑄鐵管工藝，其特徵在於生產直徑為200mm的球墨鑄鐵管，脫模時間控制在22-24秒，穩定拉管速度並控制在2.3-2.6米/分鐘，採用快速大流澆鑄，澆杯孔數及單位尺寸為12-φ9，結晶器震動頻率為65-75赫茲，結晶器震幅為6-8mm，管體出模溫度為1000-1050℃。全文摘要本發明公開了一種沖天爐鐵水生產小口徑鑄態球墨鑄鐵管的工藝，工藝步驟包括選用低硫、低磷的生鐵，及優質冶金焦炭，熔煉後，採用衝入法球化處理，再經倒包衝入進行孕育處理後進行拉管，拉管時採用大流量澆承口、穩脫模、控制脫模時間、快速拉管並穩定拉管速度，生產出管壁薄、機械性能好的小口徑球墨鑄鐵管。本發明工藝簡單，設備投資少，生產成本低，經濟效益顯著，推廣應用前景遠大。文檔編號C22C33/00GK1154417SQ9612221公開日1997年7月16日申請日期1996年10月14日優先權日1996年10月14日發明者李一緯,齊國軍,劉吉元,駱慶豐,吳廣民申請人:赤峰龍峰鑄管廠