高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿及其制備工藝，具有如下步驟：①鑄桿前準(zhǔn)備：配料，鐵水的熔煉，合金元素的添加和球化處理；②鑄桿工序：澆注和孕育處理；③熱處理。本發(fā)明還提供了一種采用上述工藝制備的高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿，包括多個(gè)順次插接的塔桿，所述塔桿為圓錐臺(tái)形空心柱體，所述圓錐臺(tái)形空心柱體的錐度為1000∶11-26；所述高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿的頂端設(shè)有塔帽。本發(fā)明具有承載能力高，壁厚薄，重量輕和制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿及其制備工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力輸送【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及高壓電桿技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中的球墨鑄鐵電桿多采用普通球墨鑄鐵材質(zhì)，其抗拉強(qiáng)度為420MPa、屈 服強(qiáng)度280MPa，延伸率為10%，遇到極其惡劣冰雪天氣，電桿易被冰雪壓彎，造成電力中 斷，而且普通球墨鑄鐵電桿需要一定的壁厚才能到達(dá)所需的承載能力，從而導(dǎo)致普通球墨 鑄鐵的重量增加和成本的提商。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 根據(jù)上述提出的普通球墨鑄鐵電桿的承載能力低，桿壁厚，重量大和成本高的技 術(shù)問題，而提供一種高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿及其制備工藝。
[0004] 本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：
[0005] -種高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿的制備工藝，具有如下步驟：
[0006] ①鑄桿前準(zhǔn)備：配料，鐵水的熔煉，合金元素的添加和球化處理；
[0007] A1 :所述配料為采用的原料包括鑄造生鐵或高爐鐵水，質(zhì)量百分比為90-95%，和 廢鋼，質(zhì)量百分比為5-10% ;
[0008] 即所述配料為采用的原料包括鑄造生鐵和廢鋼，各原料的質(zhì)量百分比為：鑄造生 鐵：90-95%，廢鋼：5-10% ;或所述配料為采用的原料包括高爐鐵水和廢鋼，各原料的質(zhì)量 百分比為：高爐鐵水：90-95%，廢鋼：5-10% ;
[0009] A2 :所述鐵水的熔煉為按所述各原料的質(zhì)量百分比稱取原料，并依次添加到中頻 電爐內(nèi)，啟動(dòng)電源將爐溫升至1470_1500°C對(duì)所述原料進(jìn)行熔煉；
[0010] A3 :所述合金元素的添加為根據(jù)產(chǎn)品的性能添加 Cu、Mo、Ni、V，添加后的鐵水中各 元素質(zhì)量百分比為：
[0011] C ：3, 4-3. 8%,Si ：1. 2-2. 6%,Μη ：0. 3-0. 5%,Cu ：0. 15-0. 5%,Mo ：0. 3-1. 0%,Ni ： 1-2%，V :0· 3-0. 5%，P :彡 0· 06% , S :彡 0· 025% ,Mg :0· 03-0. 06%，余量為 Fe 以及不可避 免的微量元素；
[0012] Cu能促進(jìn)石墨化和珠光體的形成提高鑄件的強(qiáng)度和硬度，當(dāng)加入量過低時(shí)，鑄件 的強(qiáng)度提高不明顯，當(dāng)加入量過高時(shí)，鑄件的脆性轉(zhuǎn)變溫度提高，沖擊韌性降低；
[0013] Mo能提高鑄件強(qiáng)度，當(dāng)加入量過高時(shí)，鑄件的延伸率和沖擊韌性降低；
[0014] Ni能提高鑄件的強(qiáng)度和沖擊韌性，加入量過高時(shí)，鑄件的硬度過高，不易于加工；
[0015] V能提高鑄件的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，當(dāng)加入量過高時(shí)，鑄件的硬度升高而延伸率 降低；
[0016] A4:采用爐前光譜分析儀檢測(cè)爐內(nèi)金屬成分，將檢測(cè)結(jié)果符合工藝要求的鐵水進(jìn) 行球化處理；
[0017] A5 :所述球化處理為采用喂絲球化工藝或沖入法球化工藝對(duì)鐵水進(jìn)行球化，所述 球化劑的質(zhì)量為經(jīng)過步驟A3后得到的鐵水質(zhì)量的1. 3%，
[0018] 所述喂絲球化工藝是將符合工藝要求的鐵水倒入到鐵水包中，然后將球化用芯絲 喂入鐵水中，
[0019] 所述沖入法球化工藝是將球化劑預(yù)先放入鐵水包內(nèi)，然后將符合工藝要求的鐵水 沖入鐵水包里；
[0020] 所述球化劑中各元素質(zhì)量百分比為：
[0021] Ba ：4-6%, Si ：65-70%, Ca ：2-2. 5%, A1 ：< 2%, Μη ：< 0. 4%, Cr ：< 0. 4%, Ρ ： < 0. 04%, S :< 0. 02%,余量為Fe以及不可避免的微量元素；
[0022] ②鑄桿工序：澆注和孕育處理；
[0023] 孕育劑的加入量為經(jīng)過球化處理后的鐵水質(zhì)量的0. 1-0. 25% ;
[0024] 所述澆注和孕育處理為將所述球化處理后的鐵水澆注到水冷模具里迅速凝固成 錐型鑄桿，澆注時(shí)向鐵水中瞬時(shí)添加所述孕育劑；
[0025] 孕育劑中各元素質(zhì)量百分比：Si :55-65%，Ba :12-16%，Ca :2-3%，C :4-6%，A1 : 3-3. 5%，Μη :< 0· 4%，Cr :< 0· 4%，P :< 0· 04%，S :< 0· 02%，余量為 Fe 以及不可避免 的微量元素；
[0026] ③熱處理：將鑄桿從模具中取出，運(yùn)往熱處理爐進(jìn)行熱處理；鑄桿在熱處理爐內(nèi)， 由爐鏈推動(dòng)滾動(dòng)前進(jìn)，鑄桿依次經(jīng)過加熱段、保溫段、急冷段，緩冷段的加熱區(qū)域和緩冷 段的冷卻區(qū)域，完成熱處理；其中，加熱段將鑄桿加熱到900-950°C，保溫段的保溫溫度為 720-760°C，鑄桿的熱處理總時(shí)間為45-60min。
[0027] 本發(fā)明還提供了一種采用上述一種高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿的制備工藝制備的高強(qiáng) 度球墨鑄鐵電桿，其特征在于：所述高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿包括多個(gè)順次插接的塔桿，所述塔 桿為圓錐臺(tái)形空心柱體，所述圓錐臺(tái)形空心柱體的錐度為1000:11-26 ;所述高強(qiáng)度球墨鑄 鐵電桿的頂端設(shè)有塔帽。
[0028] 進(jìn)一步地，所述圓錐臺(tái)形空心柱體壁厚為5-10mm。
[0029] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0030] 1、普通球墨鑄鐵材質(zhì)，其抗拉強(qiáng)度為420MPa、屈服強(qiáng)度280MPa，延伸率為10%，而 本發(fā)明的高強(qiáng)度球墨鑄鐵材料抗拉強(qiáng)度達(dá)到500-600MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)到350-420MPa，延伸 率大于等于8%。
[0031] 2、與普通球墨鑄鐵電桿相比，本發(fā)明的高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿具有的承載能力高， 在相同承載能力條件下壁厚比普通球墨鑄鐵電桿的壁厚減少10-15 %，從而達(dá)到減少電桿 重量和降低成本的目的。
[0032] 基于上述理由本發(fā)明可在電力輸送技術(shù)等領(lǐng)域廣泛推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0034] 圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035] 圖2是本發(fā)明的實(shí)施例中底塔桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036] 圖3是本發(fā)明的實(shí)施例中中塔桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037] 圖4是本發(fā)明的實(shí)施例中頂塔桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038] 其中，1、底塔桿101、底塔桿插接部；
[0039] 2、中塔桿201、中塔桿承接部202、中塔桿插接部
[0040] 3、頂塔桿301、底塔桿承接部302、塔帽。

【具體實(shí)施方式】
[0041] 一種高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿的制備工藝，具有如下步驟：
[0042] ①鑄桿前準(zhǔn)備：配料，鐵水的熔煉，合金元素的添加和球化處理；
[0043] A1 :所述配料為采用的原料包括鑄造生鐵和廢鋼，各原料的質(zhì)量百分比為：鑄造 生鐵：90-95%，廢鋼：5-10% ;
[0044] A2 :所述鐵水的熔煉為按所述各原料的質(zhì)量百分比稱取原料，并依次添加到中頻 電爐內(nèi)，啟動(dòng)電源將爐溫升至1470_1500°C對(duì)所述原料進(jìn)行熔煉；
[0045] A3 :所述合金元素的添加為根據(jù)產(chǎn)品的性能添加 Cu、Mo、Ni、V，添加后的鐵水中各 元素質(zhì)量百分比為：
[0046] C ：3, 72 %, Si ：1. 23 %, Μη ：0. 4 %, Cu ：0. 2 %, Mo ：0. 3 %, Ni ：1 %, V ：0, P ： 0. 06%，S :0. 027%，Mg :0. 03%，余量為Fe以及不可避免的微量元素；
[0047] A4:采用爐前光譜分析儀檢測(cè)爐內(nèi)金屬成分，將檢測(cè)結(jié)果符合工藝要求的鐵水進(jìn) 行球化處理；
[0048] A5 :所述球化處理為采用喂絲球化工藝對(duì)鐵水進(jìn)行球化，所述球化劑的質(zhì)量為經(jīng) 過步驟A3后得到的鐵水質(zhì)量的1. 3 %，將符合工藝要求的鐵水倒入到鐵水包中，然后將球 化用芯絲喂入鐵水中，所述球化劑中各元素質(zhì)量百分比為：
[0049] Ba ：4-6%, Si ：65-70%, Ca ：2-2. 5%, A1 ：< 2%, Μη ：< 0. 4%, Cr ：< 0. 4%, Ρ ： < 0. 04%, S :< 0. 02%,余量為Fe以及不可避免的微量元素；
[0050] ②鑄桿工序：澆注和孕育處理；
[0051] 孕育劑的加入量為經(jīng)過球化處理后的鐵水質(zhì)量的0. 1-0. 25% ;
[0052] 所述澆注和孕育處理為將所述球化處理后的鐵水澆注到水冷模具里迅速凝固成 錐型鑄桿，澆注時(shí)向鐵水中瞬時(shí)添加所述孕育劑；
[0053] 孕育劑中各元素質(zhì)量百分比：Si :55-65%，Ba :12-16%，Ca :2-3%，C :4-6%，A1 : 3-3. 5%，Μη :< 0· 4%，Cr :< 0· 4%，P :< 0· 04%，S :< 0· 02%，余量為 Fe 以及不可避免 的微量元素；
[0054] ③退火處理：將鑄桿從模具中取出，運(yùn)往退火爐進(jìn)行退火處理；鑄桿在退火爐 內(nèi)，由爐鏈推動(dòng)滾動(dòng)前進(jìn)，鑄桿依次經(jīng)過加熱段、保溫段、急冷段，緩冷段的加熱區(qū)域和緩 冷段的冷卻區(qū)域，完成退火；其中，加熱段將鑄桿加熱到900-950°C，保溫段的保溫溫度為 720-760°C，鑄桿的退火總時(shí)間為45-60min，鑄桿完成基體中的滲碳體和部分珠光體的分 解，最終得到由鐵素體和珠光體為主的基體組織。
[0055] 熱處理后珠光體的含量占整個(gè)鑄桿的55-65%，抗拉強(qiáng)度為560MPa，屈服強(qiáng)度為 392MPa，延伸率為10%。
[0056] 采用上述一種高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿的制備工藝制備的高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿包括 多個(gè)順次插接的塔桿，所述塔桿為圓錐臺(tái)形空心柱體，所述圓錐臺(tái)形空心柱體的錐度為 1000:11-26;所述高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿的頂端設(shè)有塔帽，所述圓錐臺(tái)形空心柱體壁厚為 5-10mm〇
[0057] 如圖1所示，一種高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿由底塔桿1，中塔桿2和頂塔桿3組成；所 述底塔桿1，所述中塔桿2和所述頂塔桿3都是圓錐臺(tái)形空心柱體，所述圓錐臺(tái)空心柱體的 錐度為1000:16,所述圓錐臺(tái)空心柱體的壁厚為10mm，如圖2所述，所述底塔桿1的頂部設(shè) 有底塔桿插接部101，所述底塔桿插接部101的長(zhǎng)度為所述底塔桿插接部101的端面外徑的 2倍，所述底塔桿1的底部外徑為Φ 600mm ;
[0058] 如圖3所示，所述中塔桿2的底部設(shè)有中塔桿承接部201，所述中塔桿2的頂部設(shè) 有中塔桿插接部202,所述中塔桿承接部201的內(nèi)徑與所述底塔桿插接部101的外徑相配 合，所述中塔桿承接部201的長(zhǎng)度與所述底塔桿插接部101長(zhǎng)度相同，所述中塔桿插接部 202的長(zhǎng)度為所述中塔桿插接部202端面外徑的2倍；
[0059] 如圖4所示，所述頂塔桿3的底部設(shè)有底塔桿承接部301，所述底塔桿2的頂部 設(shè)有塔帽302,所述底塔桿承接部301的內(nèi)徑與所述中塔桿插接部202的外徑相配合，所 述底塔桿承接部301的長(zhǎng)度與所述中塔桿插接部202的長(zhǎng)度相同，所述塔帽302的外徑為 Φ 400mm。
[0060] 本發(fā)明用到的主要化學(xué)元素符號(hào)及名稱解釋如下：C :碳，Si :硅，Μη :錳，P :磷，S : 硫，Α1 :鋁，F(xiàn)e :鐵，Ca :鈣，Mg :鎂，Mo :鑰，Ni :鎳，V :釩，Ba :鋇，Cr :鉻。
[0061] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿的制備工藝，其特征在于具有如下步驟： ① 鑄桿前準(zhǔn)備：配料，鐵水的熔煉，合金元素的添加和球化處理； A1 :所述配料為采用的原料包括鑄造生鐵或高爐鐵水，質(zhì)量百分比為90-95 %，和廢 鋼，質(zhì)量百分比為5-10% ; A2 :所述鐵水的熔煉為按所述各原料的質(zhì)量百分比稱取原料，并依次添加到中頻電爐 內(nèi)，啟動(dòng)電源將爐溫升至1470-1500°C對(duì)所述原料進(jìn)行熔煉； A3 :所述合金元素的添加為根據(jù)產(chǎn)品的性能添加 Cu、Mo、Ni、V，添加后的鐵水中各元素 質(zhì)量百分比為： C ：3, 4-3. 8 %, Si ：1. 2-2. 6 %, Μη ：0. 3-0. 5 %, Cu ：0. 15-0. 5 %, Mo ：0. 3-1. 0 %, Ni ： 1-2%，V :0· 3-0. 5%，P :彡 0· 06% , S :彡 0· 025% ,Mg :0· 03-0. 06%，余量為 Fe 以及不可避 免的微量元素； A4:采用爐前光譜分析儀檢測(cè)爐內(nèi)金屬成分，將檢測(cè)結(jié)果符合工藝要求的鐵水進(jìn)行球 化處理； A5 :所述球化處理為采用喂絲球化工藝或沖入法球化工藝對(duì)鐵水進(jìn)行球化，所述球化 劑的質(zhì)量為經(jīng)過步驟A3后得到的鐵水質(zhì)量的1.3%，所述球化劑中各元素質(zhì)量百分比為： Ba ：4-6 %, Si :65-70 %, Ca ：2-2. 5 %, A1 ： < 2 %, Μη ： < 0. 4 %, Cr ： < 0. 4 %, P ： < 0. 04%, S :< 0. 02%,余量為Fe以及不可避免的微量元素； ② 鑄桿工序：澆注和孕育處理； 孕育劑的加入量為經(jīng)過球化處理后的鐵水質(zhì)量的0. 1-0. 25% ; 所述澆注和孕育處理為將所述球化處理后的鐵水澆注到水冷模具里迅速凝固成錐型 鑄桿，澆注時(shí)向鐵水中瞬時(shí)添加所述孕育劑； 孕育劑中各元素質(zhì)量百分比：Si :55-65 %，Ba :12-16 %，Ca :2-3%，C :4-6%，A1 : 3-3. 5%，Μη :< 0· 4%，Cr :< 0· 4%，P :< 0· 04%，S :< 0· 02%，余量為 Fe 以及不可避免 的微量元素； ③ 熱處理：將鑄桿從模具中取出，運(yùn)往熱處理爐進(jìn)行熱處理；鑄桿在熱處理爐內(nèi)，由 爐鏈推動(dòng)滾動(dòng)前進(jìn)，鑄桿依次經(jīng)過加熱段、保溫段、急冷段，緩冷段的加熱區(qū)域和緩冷段 的冷卻區(qū)域，完成熱處理；其中，加熱段將鑄桿加熱到900-950°C，保溫段的保溫溫度為 720-760°C，鑄桿的熱處理總時(shí)間為45-60min。
2. -種采用權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿的制備工藝制備的高強(qiáng)度球 墨鑄鐵電桿，其特征在于：所述高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿包括多個(gè)順次插接的塔桿，所述塔桿為 圓錐臺(tái)形空心柱體，所述圓錐臺(tái)形空心柱體的錐度為1000:11-26 ;所述高強(qiáng)度球墨鑄鐵電 桿的頂端設(shè)有塔帽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)度球墨鑄鐵電桿，其特征在于：所述圓錐臺(tái)形空心柱體 壁厚為5-10mm。
【文檔編號(hào)】E04H12/08GK104087820SQ201410363722
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】于佩 申請(qǐng)人:于佩