一種適用于制備水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的成型工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于制備水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的成型工藝，所述的成型工藝包括使用生鐵經(jīng)鐵水制備、鐵水球化、離心澆筑、退火后獲得鑄鐵管成型品的制備過程，步驟有鐵水制備、鐵水球化、離心澆筑和退火，送出退火爐的鑄鐵管經(jīng)空氣冷卻后作為鑄鐵管成型品。該工藝方法揭示了制備優(yōu)質(zhì)水冷金屬型離心球墨鑄鐵管成型品過程中從鐵水制備、鐵水球化、離心澆筑再到退火過程的一系列制備工藝，適用于DN80～1000mm的鑄鐵管的制備，不僅適用范圍廣，還具有外觀質(zhì)量高、材料組織細(xì)密、生產(chǎn)效率高以及使用壽命長等諸多優(yōu)勢。
【專利說明】一種適用于制備水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的成型工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是一種適用于制備水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的成型工藝，具體涉及水冷 金屬型離心球墨鑄鐵管的制作過程，屬于鑄鐵管制備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 從20世紀(jì)90年代開始，我國已采用內(nèi)噴涂料離心鑄造法生產(chǎn)出DN2600mm、長度為 8000mm的離心球墨鑄鐵管，實現(xiàn)了離心球墨鑄鐵管的批量生產(chǎn)，當(dāng)然，由于離心球墨鑄鐵管 優(yōu)良的使用性能，很快就被供水系統(tǒng)采用，至今已成為供水管首選材料，并且像其他工業(yè)發(fā) 達(dá)國家一樣，在很短時間內(nèi)就完成了從灰鑄鐵到球墨鑄鐵、從連續(xù)鑄造工藝到離心鑄造工 藝的轉(zhuǎn)變，可以說，進(jìn)入90年代以來，我國的鑄鐵管生產(chǎn)已經(jīng)進(jìn)入了一個飛躍發(fā)展的時期。
[0003] 國際標(biāo)準(zhǔn)IS02531291對球墨鑄鐵管的力學(xué)性能有非常嚴(yán)格的要求，包括有：抗拉 強(qiáng)度彡420MPa，屈服強(qiáng)度彡300MPa，伸長率彡10% (對于管徑規(guī)格DMO?DN1000)，表面 硬度< 230HB。近幾年來，我國的鑄鐵管生產(chǎn)企業(yè)通過從國外引進(jìn)和國內(nèi)的不斷研制，已建 成了總生產(chǎn)能力達(dá)40萬噸/年的水冷金屬型離心鑄造球鐵管生產(chǎn)設(shè)備，但由于工藝措施不 當(dāng)，所生產(chǎn)的球鐵管能符合國際標(biāo)準(zhǔn)IS02531291要求的僅10余萬噸，只占國內(nèi)鑄鐵管總產(chǎn) 量10%左右，而對于現(xiàn)有的球墨鑄鐵管生產(chǎn)工藝而言，還具有如下工藝難點： (1)根據(jù)鑄鐵管管徑的不同，合理控制鐵液中的碳當(dāng)量和微量元素，在實際生產(chǎn)工藝 中，碳當(dāng)量可以提高球墨鑄鐵的石墨化程度，但過高的碳當(dāng)量又會引起石墨漂??；微量元素 硅是促進(jìn)石墨化元素，微量元素硫會對球化元素進(jìn)行消耗等。現(xiàn)有專利文獻(xiàn)CN102000797A (一種以釩鈦磁鐵礦為原料生產(chǎn)球墨鑄鐵管件的方法）為例，該專利文獻(xiàn)揭示了一種以以 釩鈦磁鐵礦為原料的鑄鐵管生產(chǎn)工藝，半鋼鐵化水中碳含量控制在3. 5?3. 8%，球化劑中 稀土鎂硅鐵的重量比例為1. 6?2. 0%，鑄鐵管鐵液中含礬量不大于0. 02%，含磷量不大于 0. 08%，含硫量不大于0. 02%，實現(xiàn)了釩鈦磁鐵礦資源的合理利用，達(dá)到了節(jié)約資源的目的。
[0004] (2)在生產(chǎn)過程中，對鐵液進(jìn)行脫硫、球化和孕育的處理工藝不當(dāng)，嚴(yán)重的影響了 鐵鑄管的質(zhì)量?，F(xiàn)有專利文獻(xiàn)CN101921945A(球墨鑄鐵管用鐵水孕育工藝，2010. 08. 31)揭 示了一種鐵水孕育工藝，該孕育工藝包括：在原有的球化包孕育和隨流孕育這兩個步驟之 間增加中間包孕育工藝，實現(xiàn)對鐵水的長效孕育，能夠有效降低球化鐵水中殘鎂含量，提高 抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，同時為降低高溫退火溫度，穩(wěn)定球墨鑄鐵管成品的尺寸創(chuàng)造條件。
[0005] 基于上述情況，結(jié)合目前我國對鑄鐵管需求的持續(xù)增長，在此基礎(chǔ)上，對鑄鐵管生 產(chǎn)工藝：從熔煉、鐵水球化孕育處理、鑄造、熱處理等進(jìn)行全面改進(jìn)，形成能穩(wěn)定獲得優(yōu)質(zhì)鑄 鐵管成型件的生產(chǎn)工藝，以滿足當(dāng)前鑄鐵管工業(yè)的迫切需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種適用于制備水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的成型工藝， 該工藝方法揭示了制備優(yōu)質(zhì)水冷金屬型離心球墨鑄鐵管成型品過程中從鐵水制備、鐵水球 化、離心澆筑再到退火過程的一系列制備工藝，適用于DN80?IOOOmm的鑄鐵管的制備，不 僅適用范圍廣，還具有外觀質(zhì)量高、材料組織細(xì)密、生產(chǎn)效率高以及使用壽命長等諸多優(yōu) 勢。
[0007] 本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種適用于制備水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的成 型工藝，所述的成型工藝包括使用生鐵經(jīng)鐵水制備、鐵水球化、離心澆筑、退火后獲得鑄鐵 管成型品的制備過程，步驟如下： A :鐵水制備：所述的鐵水制備包括使用高爐或沖天爐對生鐵進(jìn)行高溫冶煉，獲得硫含 量< 0. 02%、碳當(dāng)量波動值< ±0. 1%的鐵水，鐵水成分穩(wěn)定，在制備過程中，為控制硫的含 量，通常加入脫硫劑，并用氮氣通入鐵水中通過連續(xù)多空塞進(jìn)行脫硫保證，在本發(fā)明中，為 提高鐵液的流動相，鐵水中的碳當(dāng)量通常選擇4. 3?4. 4%，不僅能有效的促進(jìn)鎂吸收率的 提高，還能改善球化效果； B :鐵水球化：將步驟A制得的鐵水送入球化站，通過球化站的球化送絲機(jī)構(gòu)將鐵水對 入球化包進(jìn)行球化處理，經(jīng)球化后獲得的鐵水包含有：碳3. 2?3. 6%、硫< 0. 01%，硅2. 3? 2. 38%、磷< 0. 075%、鎂多0. 035%、錳< 0. 3%、錸< 0. 025%，對入鐵水前，在球化包內(nèi)依次加 入球化劑和孕育劑，由上述組份可知，經(jīng)球化后獲得的鐵水微量元素含量較低，特別是硅、 錳等微量元素的合理控制，不僅能有效的降低球化劑的消耗，還能降低成本，減少硅帶進(jìn)的 酸性渣，提高打壓合格率，同時，由于球化后的鐵水的含硫量小于0. 01%，更利于生產(chǎn)出質(zhì)量 穩(wěn)定、合格率更高的鑄鐵管，各組份配比適當(dāng)，通常情況下，對于DN80?IOOOmm的鑄鐵管， 其球化溫度為1460?1520°C ; C :離心澆筑：為適應(yīng)較高的生產(chǎn)節(jié)奏，提高生產(chǎn)效率，溫度較高(如：1460?1520°C) 的鐵水球化后其澆筑溫度也較高（1310?1460°C )，同時，澆筑溫度的設(shè)定還應(yīng)滿足以下兩 點，避免澆筑溫度過低（< 1310°C)會使插口厚度增加，反之（> 1460°C)會使承口部位壁厚 增加，所述的離心澆筑具有以下步驟： (C. 1)用天車將步驟B制得的鐵水分別對入中間包和扇形包，使用翻包機(jī)構(gòu)將中間包 和扇形包內(nèi)的鐵水等速翻入流槽， (C. 2)將步驟（C. 1)中流入流槽的鐵水送入管模，在管模中旋轉(zhuǎn)并通過主機(jī)冷卻水成型 后，獲得鐵鑄管， (C. 3)用拔管機(jī)將成型后的鐵鑄管從管模中拔出； 在上述離心澆筑步驟中，合理的安排澆筑時間以及澆筑速度等控制參數(shù)還能進(jìn)一步的 減少鑄鐵管的質(zhì)量缺陷，避免出現(xiàn)承口澆不足或過厚，插口澆不足或插口端壁薄、壁厚，鑄 鐵管軸向壁不均勻等情況，通常情況下，在離心澆注開始時，球化鐵水充滿承口型腔的過程 中需要有一段主機(jī)（即：離心加速機(jī)）減速時間，時間控制在〇. 36?2s，如果這段時間控制 過長，則在承口已充滿的情況下與承口相連的直管部分澆注了過多的鐵液。會造成這部分 壁厚增大；反之，則有可能造成承口型腔不能充滿，承口部分壁厚較薄，在澆注直管部分主 機(jī)均勻行走，在澆注結(jié)束時，為使鑄管插口充分成型，主機(jī)最后需要一段慢行距離，并與翻 包（中間包和扇形包）回落時間相匹配，中間包和扇形包的翻轉(zhuǎn)速度為1?2. 5 r/min，出鐵 量為60?80kg/s，在慢行距離一定的情況下，若翻包回落時間和主機(jī)插口減速時間過長， 插口部分就會增厚，反之就會變薄。
[0008] D :退火：將步驟C制得的鑄鐵管送入退火爐，依次經(jīng)加熱、保溫、快冷、緩冷后送出 退火爐，控制鑄鐵管經(jīng)過退火爐的時間為40?60min，送出退火爐的鑄鐵管經(jīng)空氣冷卻后 作為鑄鐵管成型品。
[0009] 球化劑和孕育劑的加入能有效的提高鐵鑄管的力學(xué)性能，金相組織中石墨呈球 狀，與普通鐵管的片狀石墨相比，其基體的割裂破壞作用小很多，鐵水經(jīng)球化、離心澆筑、退 火可使基體的鐵素體大于85%，最終使其制備得到的鑄鐵管具有抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸 率等機(jī)械性能表現(xiàn)優(yōu)異等諸多優(yōu)勢，在本發(fā)明中，所述球化包的底部和球化包堤壩的一側(cè) 形成容納球化劑和孕育劑的凹槽，所述的鐵水由球化送絲機(jī)構(gòu)沿未形成凹槽一側(cè)的球化包 堤現(xiàn)進(jìn)彳丁出鐵。
[0010] 本發(fā)明采用沖入球化法，由電助平車將球化包送入球化反室，并在球化反室內(nèi)通 過球化站的球化送絲機(jī)構(gòu)出鐵，在實際操作過程中，所述的球化送絲機(jī)構(gòu)以25?35kg/s的 出鐵量進(jìn)行出鐵，出鐵至球化包高度的1/2?1/3處，停頓3?5s，然后以80?120kg/s的 出鐵量出鐵至包滿(球化包裝滿)。
[0011] 為更好的實現(xiàn)本發(fā)明，所述的球化劑為稀土鎂硅球化劑，按重量百分比計，在所述 的稀土鎂硅球化劑中包含有稀土 18?20 %、鎂20?25%、硅46?50 ;所述的孕育劑為硅 鐵或硅鈣合金，按重量百分比計，在所述的孕育劑中包含有硅46?50%、CaL 2?1. 5 %。
[0012] 進(jìn)一步的，經(jīng)球化后獲得的鐵水包含有0. 035%的鎂，其碳當(dāng)量波動值< 0. 03%。
[0013] 在所述的步驟C中，在管模的內(nèi)表面上噴加管模粉后，再將步驟（C. 1)中流入流槽 的鐵水送入管模，所述的管模為耐熱鋼制作而成，所述的主機(jī)冷卻水的溫度< l〇〇°C，在實 際應(yīng)用過程中，由于管模外表面的主機(jī)冷卻水溫度低于l〇〇°C，而管模內(nèi)表面溫度在澆注鐵 水后急劇上升，瞬時溫度可達(dá)750°C左右，而后又逐漸下降，如此反復(fù)，產(chǎn)生的巨大循環(huán)熱 應(yīng)力會對管模產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞作用，熱應(yīng)力超過(屈服極限)，管模內(nèi)表面隨即進(jìn)入塑性變 形范圍，內(nèi)表面產(chǎn)生的應(yīng)力最初是壓應(yīng)力，隨著時間的延續(xù)，溫度梯度發(fā)生變化，壓應(yīng)力變 為拉應(yīng)力，高溫下管模的拉應(yīng)強(qiáng)度較低，這時拉應(yīng)力很容易超過材料的抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生細(xì) 微的裂紋，多次澆注產(chǎn)生的反復(fù)熱循環(huán)使裂紋不斷擴(kuò)展，最后形成熱裂(龜裂)，在離心澆筑 過程中，龜裂最嚴(yán)重的地方在最先接觸鐵液的管模承口處，龜裂超過某一特定的深度，就要 進(jìn)行修復(fù)或報廢，為此，本發(fā)明涉及的管模應(yīng)采用具備較高熱強(qiáng)度、導(dǎo)熱性好、熱膨脹系數(shù) 小等特性的耐熱鋼材料制作而成，如21CrMolO、20CrMo、30CrMo等耐熱鋼。
[0014] 管模在拔管過程中承受著嚴(yán)重的磨損，在拔管過程中鑄鐵管的自重及表面麻點對 管模產(chǎn)生較大的摩擦力，特別是當(dāng)鑄管表面出現(xiàn)白口層或當(dāng)溫度過低時，管模的磨損尤為 嚴(yán)重，為此，在所述的步驟（C. 3)中，用拔管機(jī)將成型后的鐵鑄管從管模中拔出前，在管模的 內(nèi)表面噴加管模粉。
[0015] 按重量百分比計，所述的管模粉包含有6?12%的鋇、1?2%鈣、60?65%的硅， 其粒度< 0. 3mm，管模粉除能起到瞬時孕育的作用外，還可以消除鑄鐵管外表面的氣孔和 孔，由于鑄鐵管冷卻后在鑄鐵管與管模之間形成氣隙以及拔管后氣體在管模內(nèi)壁的迅速附 著會造成氣體進(jìn)入鑄管外壁鐵液而形成氣孔，尤其是在管模龜裂時更為嚴(yán)重，加入管模粉 不但可以填充裂紋驅(qū)趕氣體，減少外界氣體侵入管壁鐵水，而且可以在鐵水與管模內(nèi)壁形 成一個界層面，還原鐵層中部分過飽和的氧，減少鐵液氧化，減少了氣孔的形成，實踐證明， 管模粉的加入量與管模內(nèi)表面的龜裂程度和鑄鐵管外壁產(chǎn)生的麻坑、氣孔呈正比，按所述 管模的內(nèi)表面積計算，所述管模粉的加入量為20?30g/m 2。
[0016] 所述的退火爐主要由依次設(shè)置的加熱段、保溫段、快冷段以及緩冷段組成，所述加 熱段的長度為13?14m、保溫段的長度為8?9m、快冷段的長度為4?5m、緩冷段的長度為 15 ?16m〇
[0017] 所述保溫段的溫度控制在960?980°C、所述快冷段的溫度控制在700?730°C、 所述緩冷段的溫度控制在560?680 °C。
[0018] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果： (1)本發(fā)明適用于制備DN80?IOOOmm的優(yōu)質(zhì)水冷金屬型離心球墨鑄鐵管，制備過程包 括有鐵水制備、鐵水球化、離心澆筑、退火、整型以及涂覆工藝等一系列操作過程，制備工藝 簡單，制備獲得的鑄鐵管具有外觀質(zhì)量高、材料組織細(xì)密、生產(chǎn)效率高以及使用壽命長等特 性，且較現(xiàn)有的鋼管和灰鐵管而言，具有更好的耐腐蝕性能和抗拉性能。
[0019] (2)本發(fā)明使用高爐或沖天爐對生鐵進(jìn)行高溫冶煉，獲得碳當(dāng)量波動值< ±0. 1% 的鐵水，鐵水成分穩(wěn)定，在制備過程中，為控制硫的含量，通常加入脫硫劑，并用氮氣通入鐵 水中通過連續(xù)多空塞進(jìn)行脫硫保證，鐵水中硫含量< 0. 02%，符合制備優(yōu)質(zhì)水冷金屬型離心 球墨鑄鐵管的前提。
[0020] (3)本發(fā)明方法設(shè)計合理，根據(jù)所制備鑄鐵管的口徑大小，在滿足較高生產(chǎn)節(jié)奏 和鑄鐵管質(zhì)量的前提下，選擇球化溫度和離心澆筑溫度依次為1460?1520°C和1340? 1460 °C，其實際應(yīng)用效果良好。
[0021] (4)本發(fā)明在鐵水球化過程中，利用球化劑和孕育劑的加入能有效的提高鐵鑄管 的力學(xué)性能，球化劑和孕育劑的各組分配比設(shè)計合理，金相組織中石墨呈球狀，與普通鐵管 的片狀石墨相比，其基體的割裂破壞作用小很多，鐵水經(jīng)球化、離心澆筑、退火可使基體的 鐵素體大于85%，最終使其制備得到的鑄鐵管具有抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率等機(jī)械性能 表現(xiàn)優(yōu)異等諸多優(yōu)勢。
[0022] (5)在本發(fā)明中，經(jīng)球化后獲得的鐵水微量元素含量較低，特別是硅、錳等微量元 素的合理控制，不僅能有效的降低球化劑的消耗，還能降低成本，減少硅帶進(jìn)的酸性渣，提 高打壓合格率，同時，由于球化后的鐵水的含硫量小于0. 01%，更利于生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定、合格 率更高的鑄鐵管，各組份配比適當(dāng)。
[0023] (6 )本發(fā)明可在澆筑前和/或拔管前向管模內(nèi)表面噴加管模粉，管模粉包含有6? 12%的鋇、1?2%鈣、60?65%的硅，不僅能有助于拔管，還能起到瞬時孕育作用，S卩：管模 粉中的Si、Ba成分在能起到瞬時強(qiáng)化孕育作用。
[0024] (7)本發(fā)明涉及的管模粉還具有消除鑄鐵管外表面氣孔、針孔的特點，實踐證明， 按管模內(nèi)表面積計，管模粉加入量為20?30g/m 2時，足以滿足鑄鐵管外表面氣孔、針孔的 清除。
[0025] (8)本發(fā)明在離心澆筑過程中，采用的主機(jī)冷卻水溫度< 100°C，為適應(yīng)DN80? IOOOmm鑄鐵管的制備，通常采用10?12組噴淋冷卻管進(jìn)行均勻冷卻，在保證冷卻效果的同 時，還可提高鑄鐵管的冷卻速度，提高鑄鐵管的生產(chǎn)效率，實用性強(qiáng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明實施例1所述球化站的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖2為本發(fā)明實施例1所述球化站的側(cè)視圖。
[0028] 圖3為本發(fā)明實施例2所述球化包的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖4為本發(fā)明實施例3所述球化包的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖5為本發(fā)明實施例9所述退火爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 圖6為本發(fā)明實施例9所述退火爐的溫度曲線圖。
[0032] 其中，1一球化送絲機(jī)構(gòu)，2-球化反室，3-球化包，4一電助平車，5-凹槽，6-引 風(fēng)機(jī)。

【具體實施方式】
[0033] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0034] 實施例1 : 本發(fā)明提出了一種適用于制備水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的成型工藝，包括使用生鐵 經(jīng)鐵水制備、鐵水球化、離心澆筑、退火后獲得鑄鐵管成型品的制備過程，不僅適用范圍廣， 還具有外觀質(zhì)量高、材料組織細(xì)密、生產(chǎn)效率高以及使用壽命長等諸多優(yōu)勢。
[0035] 在本實施例中，制備的水冷金屬型離心球墨鑄鐵管成型品的規(guī)格為DN200mm，其步 驟如下： A :鐵水制備：使用高爐或沖天爐對生鐵進(jìn)行高溫冶煉，獲得硫含量為0. 02%、碳當(dāng)量波 動值為〇. 1%的鐵水； B :鐵水球化：將步驟A制得的鐵水送入球化站，圖1、圖2為球化站的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖 1、 圖2所示，球化包3由電助平車4送入球化站的球化反室2內(nèi)，鐵水通過球化站的球化送 絲機(jī)構(gòu)1對入球化包3進(jìn)行球化處理，經(jīng)球化后獲得的鐵水包含有：碳3. 2%、硫< 0. 01%，硅 2. 3%、磷0. 07%、鎂0. 03%、錳0. 25%、錸0. 02%，對入鐵水前，在球化包3內(nèi)依次加入球化劑和 孕育劑； C :離心澆筑： (C. 1)用天車將步驟B制得的鐵水分別對入中間包和扇形包，使用翻包機(jī)構(gòu)將中間包 和扇形包內(nèi)的鐵水等速翻入流槽， (C. 2)將步驟（C. 1)中流入流槽的鐵水送入管模，在管模中旋轉(zhuǎn)并通過主機(jī)冷卻水成型 后，獲得鐵鑄管， (C. 3)用拔管機(jī)將成型后的鐵鑄管從管模中拔出； D :退火：將步驟C制得的鑄鐵管送入退火爐，依次經(jīng)加熱、保溫、快冷、緩冷后送出退火 爐，控制鑄鐵管經(jīng)過退火爐的時間為40min，送出退火爐的鑄鐵管經(jīng)空氣冷卻后作為鑄鐵管 成型品。
[0036] 實施例2 : 本實施例與實施例1的區(qū)別在于：本實施例涉及的球化處理為沖入球化法，球化包3的 結(jié)構(gòu)如圖3所示，球化包3的底部和球化包堤壩的一側(cè)形成容納球化劑和孕育劑的凹槽5， 對入鐵水前，在球化包3的凹槽5內(nèi)依次加入球化劑和孕育劑，在實際操作時，鐵水由球化 送絲機(jī)構(gòu)1沿未形成凹槽5 -側(cè)的球化包堤壩進(jìn)行出鐵，即圖3中箭頭符號所示。
[0037] 實施例3 : 本實施例與實施例1的區(qū)別在于：本實施例涉及的球化處理為沖入球化法，球化包3的 結(jié)構(gòu)如圖4所示，球化包3的底部和球化包堤壩的一側(cè)形成容納球化劑和孕育劑的凹槽5， 對入鐵水前，在球化包3的凹槽5內(nèi)依次加入球化劑和孕育劑，在實際操作時，鐵水由球化 送絲機(jī)構(gòu)1沿未形成凹槽5 -側(cè)的球化包堤壩進(jìn)行出鐵，即圖4中箭頭符號所示。
[0038] 實施例4 : 本實施例與實施例1的區(qū)別在于：在本實施例中，球化送絲機(jī)構(gòu)1以25kg/s的出鐵量 進(jìn)行出鐵，出鐵至球化包3高度的1/2處，停頓3s，然后以80kg/s的出鐵量出鐵至包滿。
[0039] 實施例5 : 本實施例與實施例1的區(qū)別在于：在本實施例中，球化劑為稀土鎂硅球化劑，按重量百 分比計，在該稀土鎂硅球化劑中包含有稀土 18%、鎂20%、硅46% ;孕育劑為硅鐵或硅鈣合金， 按重量百分比計，在該孕育劑中包含有硅46%、CaL 2%。
[0040] 實施例6 : 本實施例與實施例1的區(qū)別在于：在本實施例中，經(jīng)球化后獲得的鐵水包含有0.035% 的鎂，其碳當(dāng)量波動值為〇. 03%。
[0041] 實施例7: 本實施例與實施例1的區(qū)別在于：在步驟C中，在管模的內(nèi)表面上噴加管模粉后，再將 步驟（C. 1)中流入流槽的鐵水送入管模，所述的管模為耐熱鋼制作而成，所述的主機(jī)冷卻水 的溫度95°C。
[0042] 按重量百分比計，本實施例涉及的管模粉包含有6%的鋇、1%鈣、60%的硅，其粒度 為0. 3mm，按管模的內(nèi)表面積計算，該管模粉的加入量為20g/m2。
[0043] 實施例8 : 本實施例與實施例1的區(qū)別在于：本實施例涉及DN150mm的水冷金屬型離心球墨鑄鐵 管成型品的制備，在步驟（C. 3)中，用拔管機(jī)將成型后的鐵鑄管從管模中拔出前，在管模的 內(nèi)表面噴加管模粉。
[0044] 按重量百分比計，本實施例涉及的管模粉包含有12%的鋇、2%鈣、65%的硅，其粒度 為0. 2mm，按管模的內(nèi)表面積計算，該管模粉的加入量為30g/m2。
[0045] 實施例9 : 本實施例與實施例1的區(qū)別在于：本實施例涉及的退火爐如圖5所示，由圖5可知，退 火爐主要由依次設(shè)置的加熱段、保溫段、快冷段以及緩冷段組成，加熱段的長度為13m、保溫 段的長度為8m、快冷段的長度為4m、緩冷段的長度為15m。
[0046] 如圖6所示，保溫段的溫度應(yīng)控制在960?980°C、快冷段的溫度應(yīng)控制在700? 730°C、緩冷段的溫度應(yīng)控制在560?680°C，在實際操作過程中，加熱段前端設(shè)置預(yù)熱段， 用于預(yù)熱進(jìn)入退火爐的鑄鐵管的管體溫度，以保證管體的均布加熱，緩冷段的前后兩端分 別采用引風(fēng)機(jī)6進(jìn)行控溫操作，位于緩冷段前端的引風(fēng)機(jī)6在控制鑄鐵管管體溫度的同時， 還能保證共析轉(zhuǎn)變鐵素體生成，緩冷段同樣采用引風(fēng)機(jī)6控制鑄鐵管的出爐溫度。
[0047] 實施例10 : 本實施例涉及DNlOOOmm的水冷金屬型離心球墨鑄鐵管成型品的制備，步驟如下： A :鐵水制備：使用高爐或沖天爐對生鐵進(jìn)行高溫冶煉，獲得硫含量0. 01%、碳當(dāng)量波動 值0. 05%的鐵水。
[0048] B :鐵水球化：采用沖入球化法，首先，在球化包3的凹槽5內(nèi)依次加入球化劑和孕 育劑，使用電助平車4將球化包3送入球化反室2,然后將球化送絲機(jī)構(gòu)1對準(zhǔn)沒有加入球 化劑的球化包堤壩一側(cè)進(jìn)行出鐵，以35kg/s的出鐵量至球化包3高度的1/3處，停頓5s， 然后以120kg/s的出鐵量出鐵至包滿，獲得碳當(dāng)量波動值0. 03%的球化鐵水，按重量百分比 計，經(jīng)球化、孕育后獲得的鐵水包含有：碳3. 6%、硫0. 008%，硅2. 38%、磷0. 06%、鎂0. 035%、 錳0. 2%、錸0. 015%，其中，球化劑為稀土鎂硅球化劑，按重量百分比計，在稀土鎂硅球化劑 中包含有稀土 20 %、鎂25%、硅50%，孕育劑為硅鐵或硅鈣合金，按重量百分比計，在孕育劑 中包含有硅50%、CaL 5 %。
[0049] C :離心澆筑： (c. 1)用天車將步驟B制得的鐵水分別對入中間包和扇形包，使用翻包機(jī)構(gòu)將中間包 和扇形包內(nèi)的鐵水等速翻入流槽； (C. 2)在管模的內(nèi)表面上噴加管模粉后，再將步驟（C. 1)中流入流槽的鐵水送入管模， 在管模中旋轉(zhuǎn)并通過主機(jī)冷卻水成型后，獲得鐵鑄管，管?？刹捎媚蜔徜撝谱鞫?，主機(jī)冷 卻水的溫度設(shè)定為85°C，按重量百分比計，本實施例涉及的管模粉包含有8%的鋇、1. 5%鈣、 62%的硅，其粒度0. 3mm，按管模的內(nèi)表面積計算，該管模粉的加入量為25g/m2; (C. 3)在管模的內(nèi)表面噴加管模粉，然后用拔管機(jī)將成型后的鐵鑄管從管模中拔出。
[0050] D :退火：送入退火爐的鑄鐵管依次經(jīng)退火爐的加熱段、保溫段、快冷段以及緩冷 段進(jìn)行退火處理，其中，加熱段的長度為14m、保溫段的長度為9m、快冷段的長度為5m、緩冷 段的長度為16m，在進(jìn)行退火處理時，保持保溫段的溫度控制在980°C、快冷段的溫度控制 在730°C、緩冷段的溫度控制在680°C，同時，根據(jù)鑄鐵管管徑的大小適當(dāng)調(diào)整鑄鐵管通過 各溫度段的時間，在本實施例中，鑄鐵管通過退火爐的時間設(shè)置為60min，以保證鑄鐵管成 型品的質(zhì)量要求。
[0051] 實施例11 : 本實施例涉及DN80mm的水冷金屬型離心球墨鑄鐵管成型品的制備，步驟如下： A :鐵水制備：使用高爐或沖天爐對生鐵進(jìn)行高溫冶煉，獲得硫含量0. 02%、碳當(dāng)量波動 值0. 1%的鐵水。
[0052] B :鐵水球化：采用沖入球化法，首先，在球化包3的凹槽5內(nèi)依次加入球化劑和孕 育劑，使用電助平車4將球化包3送入球化反室2,然后將球化送絲機(jī)構(gòu)1對準(zhǔn)沒有加入球 化劑的球化包堤壩一側(cè)進(jìn)行出鐵，以32kg/s的出鐵量至球化包3高度的1/2處，停頓4s， 然后以90kg/s的出鐵量出鐵至包滿，獲得碳當(dāng)量波動值0. 02%的球化鐵水，按重量百分比 計，經(jīng)球化、孕育后獲得的鐵水包含有：碳3. 5%、硫0. 06%，硅2. 35%、磷0. 07%、鎂0. 035%、錳 0. 25%、錸0. 022%，其中，球化劑為稀土鎂硅球化劑，按重量百分比計，在稀土鎂硅球化劑中 包含有稀土 19%、鎂22%、硅48%，孕育劑為硅鐵或硅鈣合金，按重量百分比計，在孕育劑中包 含有硅 48%、CaL 3 %。
[0053] C :離心澆筑： (c. 1)用天車將步驟B制得的鐵水分別對入中間包和扇形包，使用翻包機(jī)構(gòu)將中間包 和扇形包內(nèi)的鐵水等速翻入流槽； (C. 2)在管模的內(nèi)表面上噴加管模粉后，再將步驟（C. 1)中流入流槽的鐵水送入管模， 并在管模中旋轉(zhuǎn)并通過主機(jī)冷卻水成型后，獲得鐵鑄管，管?？刹捎媚蜔徜撝谱鞫?，主機(jī) 冷卻水的溫度設(shè)定為70°C，按重量百分比計，本實施例涉及的管模粉包含有10%的鋇、1. 6% 鈣、63%的硅，其粒度0. 3mm，按管模的內(nèi)表面積計算，該管模粉的加入量為24g/m2; (C. 3)在管模的內(nèi)表面噴加管模粉，然后用拔管機(jī)將成型后的鐵鑄管從管模中拔出。
[0054] D :退火：送入退火爐的鑄鐵管依次經(jīng)退火爐的加熱段、保溫段、快冷段以及緩冷 段進(jìn)行退火處理，其中，加熱段的長度為13m、保溫段的長度為8. 5m、快冷段的長度為4. 5m、 緩冷段的長度為15. 5m，在進(jìn)行退火處理時，保持保溫段的溫度控制在970°C、快冷段的溫 度控制在710°C、緩冷段的溫度控制在600°C，同時，根據(jù)鑄鐵管管徑的大小適當(dāng)調(diào)整鑄鐵 管通過各溫度段的時間，在本實施例中，鑄鐵管通過退火爐的時間設(shè)置為40min，以保證鑄 鐵管成型品的質(zhì)量要求。
[0055] 實施例12 : 本實施例涉及DN500mm的水冷金屬型離心球墨鑄鐵管成型品的制備，步驟如下： A :鐵水制備：使用高爐或沖天爐對生鐵進(jìn)行高溫冶煉，獲得硫含量0. 02%、碳當(dāng)量波動 值0. 03%的鐵水。
[0056] B :鐵水球化：采用沖入球化法，首先，在球化包3的凹槽5內(nèi)依次加入球化劑和孕 育劑，使用電助平車4將球化包3送入球化反室2,然后將球化送絲機(jī)構(gòu)1對準(zhǔn)沒有加入球 化劑的球化包堤壩一側(cè)進(jìn)行出鐵，以28kg/s的出鐵量至球化包3高度的1/3處，停頓5s， 然后以llOkg/s的出鐵量出鐵至包滿，獲得碳當(dāng)量波動值0. 03%的球化鐵水，按重量百分比 計，經(jīng)球化、孕育后獲得的鐵水包含有：碳3. 5%、硫< 0. 01%，硅2. 36%、磷0. 07%、鎂0. 035%、 錳0. 25%、錸0. 01%，其中，球化劑為稀土鎂硅球化劑，按重量百分比計，在稀土鎂硅球化劑 中包含有稀土 20%、鎂24%、硅48%，孕育劑為硅鐵或硅鈣合金，按重量百分比計，在孕育劑中 包含有硅48%、CaL 5%。
[0057] C :離心澆筑： (c. 1)用天車將步驟B制得的鐵水分別對入中間包和扇形包，使用翻包機(jī)構(gòu)將中間包 和扇形包內(nèi)的鐵水等速翻入流槽； (C. 2)在管模的內(nèi)表面上噴加管模粉后，再將步驟（C. 1)中流入流槽的鐵水送入管模， 并在管模中旋轉(zhuǎn)并通過主機(jī)冷卻水成型后，獲得鐵鑄管，管?？刹捎媚蜔徜撝谱鞫?，主機(jī) 冷卻水的溫度設(shè)定為85°C，按重量百分比計，本實施例涉及的管模粉包含有8%的鋇、2%鈣、 65%的硅，其粒度0. 3mm，按管模的內(nèi)表面積計算，該管模粉的加入量為28g/m2; (C. 3)在管模的內(nèi)表面噴加管模粉，然后用拔管機(jī)將成型后的鐵鑄管從管模中拔出。
[0058] D :退火：送入退火爐的鑄鐵管依次經(jīng)退火爐的加熱段、保溫段、快冷段以及緩 冷段進(jìn)行退火處理，其中，加熱段的長度為13. 45m、保溫段的長度為9m、快冷段的長度為 4. 5m、緩冷段的長度為15. 2m，在進(jìn)行退火處理時，保持保溫段的溫度控制在960°C、快冷段 的溫度控制在720°C、緩冷段的溫度控制在650°C，同時，根據(jù)鑄鐵管管徑的大小適當(dāng)調(diào)整 鑄鐵管通過各溫度段的時間，在本實施例中，鑄鐵管通過退火爐的時間設(shè)置為50min，以保 證鑄鐵管成型品的質(zhì)量要求。
[0059] 實施例13 : 本實施例涉及DN800mm的水冷金屬型離心球墨鑄鐵管成型品的制備，步驟如下： A :鐵水制備：使用高爐或沖天爐對生鐵進(jìn)行高溫冶煉，獲得硫含量0. 015%、碳當(dāng)量波 動值0. 05%的鐵水。
[0060] B :鐵水球化：采用沖入球化法，首先，在球化包3的凹槽5內(nèi)依次加入球化劑和孕 育劑，使用電助平車4將球化包3送入球化反室2,然后將球化送絲機(jī)構(gòu)1對準(zhǔn)沒有加入球 化劑的球化包堤壩一側(cè)進(jìn)行出鐵，以30kg/s的出鐵量至球化包3高度的1/2處，停頓4s， 然后以llOkg/s的出鐵量出鐵至包滿，獲得碳當(dāng)量波動值0. 03%的球化鐵水，按重量百分比 計，經(jīng)球化、孕育后獲得的鐵水包含有：碳3. 3%、硫0. 05%，硅2. 38%、磷0. 069%、鎂0. 035%、 錳0. 29%、錸0. 022%，其中，球化劑為稀土鎂硅球化劑，按重量百分比計，在稀土鎂硅球化劑 中包含有稀土 19%、鎂25%、硅50%，孕育劑為硅鐵或硅鈣合金，按重量百分比計，在孕育劑中 包含有硅48%、CaL 5 %。
[0061] C :離心澆筑： (C. 1)用天車將步驟B制得的鐵水分別對入中間包和扇形包，使用翻包機(jī)構(gòu)將中間包 和扇形包內(nèi)的鐵水等速翻入流槽； (C. 2)在管模的內(nèi)表面上噴加管模粉后，再將步驟（C. 1)中流入流槽的鐵水送入管模， 并在管模中旋轉(zhuǎn)并通過主機(jī)冷卻水成型后，獲得鐵鑄管，管模可采用耐熱鋼制作而成，主機(jī) 冷卻水的溫度設(shè)定為95°C，按重量百分比計，本實施例涉及的管模粉包含有10%的鋇、2% 鈣、64%的硅，其粒度0. 3mm，按管模的內(nèi)表面積計算，該管模粉的加入量為26g/m2; (C. 3)在管模的內(nèi)表面噴加管模粉，然后用拔管機(jī)將成型后的鐵鑄管從管模中拔出。
[0062] D :退火：送入退火爐的鑄鐵管依次經(jīng)退火爐的加熱段、保溫段、快冷段以及緩冷 段進(jìn)行退火處理，其中，加熱段的長度為13. 5m、保溫段的長度為8m、快冷段的長度為4. 5m、 緩冷段的長度為15. 5m，在進(jìn)行退火處理時，保持保溫段的溫度控制在980°C、快冷段的溫 度控制在730°C、緩冷段的溫度控制在680°C，同時，根據(jù)鑄鐵管管徑的大小適當(dāng)調(diào)整鑄鐵 管通過各溫度段的時間，在本實施例中，鑄鐵管通過退火爐的時間設(shè)置為55min，以保證鑄 鐵管成型品的質(zhì)量要求。
[0063] 將上述實施例1?13制備獲得的鑄鐵管成型品投入生產(chǎn)，在相等條件下，依次經(jīng) 整型和涂覆工藝后獲得鑄鐵管成品，對實施例1?13制備獲得的鑄鐵管成品進(jìn)行檢測，獲 得如表1所示數(shù)據(jù)。
[0064] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種適用于制備水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的成型工藝，其特征在于：所述的成型 工藝包括使用生鐵經(jīng)鐵水制備、鐵水球化、離心澆筑、退火后獲得鑄鐵管成型品的制備過 程，步驟如下： A :鐵水制備：所述的鐵水制備包括使用高爐或沖天爐對生鐵進(jìn)行高溫冶煉，獲得硫含 量< 0. 02%、碳當(dāng)量波動值< ±0. 1%的鐵水； B :鐵水球化：將步驟A制得的鐵水送入球化站，通過球化站的球化送絲機(jī)構(gòu)（1)將鐵水 對入球化包（3)進(jìn)行球化處理，經(jīng)球化后獲得的鐵水包含有：碳3. 2?3. 6%、硫< 0. 01%，硅 2. 3?2. 38%、磷< 0. 075%、鎂彡0. 035%、錳< 0. 3%、錸< 0. 025%，對入鐵水前，在球化包（3) 內(nèi)依次加入球化劑和孕育劑； C :離心澆筑： (C. 1)用天車將步驟B制得的鐵水分別對入中間包和扇形包，使用翻包機(jī)構(gòu)將中間包 和扇形包內(nèi)的鐵水等速翻入流槽， (C. 2)將步驟（C. 1)中流入流槽的鐵水送入管模，在管模中旋轉(zhuǎn)并通過主機(jī)冷卻水成型 后，獲得鐵鑄管， (C. 3)用拔管機(jī)將成型后的鐵鑄管從管模中拔出； D :退火：將步驟C制得的鑄鐵管送入退火爐，依次經(jīng)加熱、保溫、快冷、緩冷后送出退火 爐，控制鑄鐵管經(jīng)過退火爐的時間為40?60min，送出退火爐的鑄鐵管經(jīng)空氣冷卻后作為 鑄鐵管成型品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于制備水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的成型工藝， 其特征在于：所述球化包（3)的底部和球化包堤壩的一側(cè)形成容納球化劑和孕育劑的凹槽 (5)，所述的鐵水由球化送絲機(jī)構(gòu)（1)沿未形成凹槽（5) -側(cè)的球化包堤壩進(jìn)行出鐵。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于制備水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的成型工藝，其 特征在于：所述的球化送絲機(jī)構(gòu)（1)以25?35kg/s的出鐵量進(jìn)行出鐵，出鐵至球化包（3) 高度的1/2?1/3處，停頓3?5s，然后以80?120kg/s的出鐵量出鐵至包滿。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于制備水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的成型工藝，其 特征在于：所述的球化劑為稀土鎂硅球化劑，按重量百分比計，在所述的稀土鎂硅球化劑中 包含有稀土 18?20 %、鎂20?25%、硅46?50 ;所述的孕育劑為硅鐵或硅鈣合金，按重量 百分比計，在所述的孕育劑中包含有硅46?50%、Cal. 2?1. 5 %。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?4任一項所述的一種適用于制備水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的成 型工藝，其特征在于：經(jīng)球化后獲得的鐵水包含有0. 035%的鎂，其碳當(dāng)量波動值< 0. 03%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于制備水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的成型工藝，其 特征在于：在所述的步驟C中，在管模的內(nèi)表面上噴加管模粉后，再將步驟（C. 1)中流入流 槽的鐵水送入管模，所述的管模為耐熱鋼制作而成，所述的主機(jī)冷卻水的溫度< l〇〇°C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于制備水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的成型工藝，其 特征在于：在所述的步驟（C. 3)中，用拔管機(jī)將成型后的鐵鑄管從管模中拔出前，在管模的 內(nèi)表面噴加管模粉。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7任一項所述的一種適用于制備水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的成 型工藝，其特征在于：按重量百分比計，所述的管模粉包含有6?12%的鋇、1?2%鈣、60? 65%的硅，其粒度< 0. 3mm，按所述管模的內(nèi)表面積計算，所述管模粉的加入量為20?30g/ m2〇
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于制備水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的成型工藝，其 特征在于：所述的退火爐主要由依次設(shè)置的加熱段、保溫段、快冷段以及緩冷段組成，所述 加熱段的長度為13?14m、保溫段的長度為8?9m、快冷段的長度為4?5m、緩冷段的長度 為15?16m〇
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種適用于制備水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的成型工藝， 其特征在于：所述保溫段的溫度控制在960?980°C、所述快冷段的溫度控制在700? 730°C、所述緩冷段的溫度控制在560?680°C。
【文檔編號】B22D13/10GK104480380SQ201510033491
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2015年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月23日
【發(fā)明者】李曉兵, 許順, 鮮其祥, 劉杲 申請人:四川省川建管道有限公司