一種水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的工業(yè)制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的工業(yè)制備方法，該方法是使用生鐵經(jīng)鐵水制備、鐵水球化、離心澆注、退火、整型以及涂覆工藝后獲得鑄鐵管成品的制備過程，本發(fā)明適用于制備DN80～1000mm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。
【專利說明】-種水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的工業(yè)制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是一種水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的工業(yè)制備方法，具體涉及水冷金屬型 離心球墨鑄鐵管的整個(gè)制備工藝，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(shí)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(shí)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(gè)飛躍發(fā)展的時(shí)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(diǎn)： (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(shí)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(huì)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(huì)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 稀土鎂娃鐵的重量比例為1. 6?2. 0%,鑄鐵管鐵液中含研^量不大于0. 02%,含磷量不大于 0. 08%，含硫量不大于0. 02%，實(shí)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。現(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(gè)步驟之 間增加中間包孕育工藝，實(shí)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(shí)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] (3)在鐵鑄管整型和涂覆過程中操作不當(dāng)，容易造成鐵鑄管使用壽命的縮短?，F(xiàn)有 專利CN102981492A (-種球墨鐵鑄管退火后的處理工藝，2012. 12. 13)揭示了適用于鐵鑄 管的整型處理，能夠?qū)崿F(xiàn)管號(hào)的自動(dòng)化管理，提高產(chǎn)品的質(zhì)量控制水平和產(chǎn)品的可追溯性， 提高效率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0006] 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、整型以及涂覆等進(jìn)行全面改進(jìn)，形成能 穩(wěn)定獲得優(yōu)質(zhì)鑄鐵管的成套生產(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】
[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的工業(yè)制備方法，本方法 揭示了制備優(yōu)質(zhì)水冷金屬型離心球墨鑄鐵管過程中從鐵水制備、鐵水球化、離心澆筑再到 退火、整型以及涂覆工藝的一系列制備工藝，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。
[0008] 本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的工業(yè)制備方 法，該方法是使用生鐵經(jīng)鐵水制備、鐵水球化、離心澆注、退火、整型以及涂覆工藝后獲得鑄 鐵管成品的制備過程，步驟如下： (1) 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(dòng)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?dú)馔ㄈ腓F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(dòng)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； (2) 鐵水球化：所述的鐵水球化包括使用球化劑對鐵水進(jìn)行球化處理，在加入球化劑 的同時(shí)加入孕育劑，按重量百分比計(jì)，經(jīng)球化、孕育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%，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)的酸性漁，提高打壓合格率，同時(shí)， 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， 所述的球化劑為稀土鎂硅球化劑，加入量為32?45m/T，按重量百分比計(jì)，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，加入量為1. 5?2. 5Kg/T，按重量百分比計(jì)，在所述的孕育劑中包含有硅46?50%、 CaL 2?1. 5 %，在本發(fā)明中，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； (3) 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(shí)，澆筑溫度的設(shè)定還應(yīng)滿足以下兩 點(diǎn)，避免澆筑溫度過低（< 13KTC)會(huì)使插口厚度增加，反之（> 1460°C)會(huì)使承口部位壁厚 增加，所述的離心澆筑具有以下步驟： (3. a)用天車將步驟（2)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， (3. b)將步驟（3. a)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， (3. c)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(shí)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(shí)，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(shí)間，時(shí)間控制在0. 36?2s，如果這段時(shí)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(huì)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(shí)，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(shí)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(shí)間和主機(jī)插口減速時(shí)間過長， 插口部分就會(huì)增厚，反之就會(huì)變薄。
[0009] (4)退火：所述的退火包括將步驟（3)制得的鑄鐵管送入退火爐，控制溫度在 920?950°C下進(jìn)行退火處理； (5) 整型：所述的整型是依次使用壓痕、標(biāo)園和校園、切環(huán)、修磨、水壓測試對鑄鐵管進(jìn) 行整型處理； (6) 涂覆工藝：所述的涂覆工藝包括依次通過噴鋅、浙青噴涂對鑄鐵管外壁進(jìn)行的外部 防護(hù)和通過水泥涂襯對鑄鐵管進(jìn)行的內(nèi)壁防護(hù)，所述鋅層的厚度為110?130g/m 2,所述浙 青層的厚度為50?70 μ m，所述水泥涂襯的厚度為3?8 mm。
[0010] 在所述的步驟（2)中，所述的球化處理為沖入球化法，該沖入球化法是將步驟（1) 制備得到的鐵水對準(zhǔn)沒有加入球化劑的堤壩一側(cè)進(jìn)行出鐵，以25?35kg/s的出鐵量至球 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)，獲得球化鐵水，所述的球化鐵水包含有〇. 035%的鎂，其碳當(dāng)量波動(dòng)值< 0. 03%。 [0011] 在所述的步驟（3. b)中，在管模的內(nèi)表面上噴加管模粉后，再將步驟（3. a)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< KKTC， 在實(shí)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100°C，而管模內(nèi)表面溫度在澆 注鐵水后急劇上升，瞬時(shí)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(huì)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(shí)間的延續(xù)，溫度梯度發(fā)生變化，壓應(yīng) 力變?yōu)槔瓚?yīng)力，高溫下管模的拉應(yīng)強(qiáng)度較低，這時(shí)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(bào)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。
[0012] 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(diǎn)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(shí)，管模的磨損尤為 嚴(yán)重，為此，在所述的步驟（3. c)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，不僅能有助于拔管，還能起到瞬時(shí)孕育作用（管模粉中的Si、Ba成分在 能起到瞬時(shí)強(qiáng)化孕育作用）。
[0013] 按重量百分比計(jì)，所述的管模粉包含有6?12%的鋇、1?2% I丐、60?65%的娃， 其粒度< 0.3mm，管模粉除能起到瞬時(shí)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(huì)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(shí)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(gè)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(shí)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(jì)算，所述管模粉的加入量為20?30g/m 2。
[0014] 在所述的步驟（5)中，所述的壓痕是采用鋼珠球在鐵鑄管的插口內(nèi)壁20?40mm處 的位置進(jìn)行壓痕，壓力為4?6MPa，壓痕后鐵鑄管不出現(xiàn)裂紋；所述的修磨是采用氣動(dòng)砂輪 機(jī)對鑄鐵管承插口進(jìn)行修磨，采用砂輪磨桿對鑄鐵管內(nèi)壁進(jìn)行修磨；所述的標(biāo)園和校園是 采用環(huán)規(guī)對鐵鑄管進(jìn)行標(biāo)園和校園；所述的切環(huán)是采用切環(huán)取樣對同批次的鑄鐵管進(jìn)行金 相和性能檢查。
[0015] 進(jìn)一步的，在所述的步驟（6)中，所述的噴鋅是使用噴槍將鋅加熱到熔融狀態(tài)并以 微滴狀噴射到鑄鐵管的外壁以形成鋅涂層，所述鋅涂層的噴涂量為120g/m 2。
[0016] 在所述的步驟（6)中，所述的浙青噴涂是采用噴涂、滾涂或刷涂將浙青涂料涂覆在 鑄鐵管鋅涂層外以形成浙青覆蓋層，按重量百分比計(jì)，所述浙青涂料的固含量< 65%，在實(shí) 際應(yīng)用過程中，浙青覆蓋層與鋅涂層對鑄鐵管具有密不可分的防腐效果。
[0017] 水泥內(nèi)襯不但具有內(nèi)防腐作用，而且具有清潔供水的作用，在所述的步驟（6)中， 所述的水泥內(nèi)襯是將細(xì)砂、水泥、801膠水按配比進(jìn)行拌料后在鑄鐵管內(nèi)壁進(jìn)行涂覆以形成 水泥內(nèi)襯層，以重量比計(jì)，所述的細(xì)砂：水泥：801膠水=2 :(1. 2?I. 5):(0. 12?0. 15)，進(jìn) 一步的，為適用于DN80?IOOOmm的鑄鐵管，所述的水泥內(nèi)襯的厚度應(yīng)滿足3?6mm。
[0018] 進(jìn)一步的，在所述的步驟（6)中，所述的涂覆工藝還包括對鑄鐵管內(nèi)外防護(hù)層進(jìn)行 的養(yǎng)生，步驟如下： (6. a)將經(jīng)噴鋅、浙青噴涂、水泥內(nèi)襯處理后的鑄鐵管自然養(yǎng)生5?15分鐘后送入養(yǎng)生 爐，采用蒸汽壓力彡〇. 15MPa、養(yǎng)生溫度> 30°C、濕度彡85%的條件下對鑄鐵管進(jìn)行養(yǎng)生，養(yǎng) 生時(shí)間> 8小時(shí)； (6. b)對養(yǎng)生完成后的鑄鐵管內(nèi)表面噴涂環(huán)氧陶瓷涂料，在其外表面噴涂環(huán)氧樹脂或 聚氨酯材料。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)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。
[0020] (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(dòng)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?dú)馔ㄈ腓F 水中通過連續(xù)多空塞進(jìn)行脫硫保證，鐵水中硫含量< 〇. 02%，符合制備優(yōu)質(zhì)水冷金屬型離心 球墨鑄鐵管的前提。
[0021] (3)本發(fā)明方法設(shè)計(jì)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(shí)際應(yīng)用效果良好。
[0022] (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(jì)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。
[0023] (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(shí)，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)。
[0024] (6)本發(fā)明可在燒筑前和/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(shí)孕育作用，S卩：管模 粉中的Si、Ba成分在能起到瞬時(shí)強(qiáng)化孕育作用。
[0025] (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(diǎn)，實(shí)踐證明， 按管模內(nèi)表面積計(jì)，管模粉加入量為20?30g/m 2時(shí)，足以滿足鑄鐵管外表面氣孔、針孔的 清除。
[0026] (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(shí)，還可提高鑄鐵管的冷卻速度，提高鑄鐵管的生產(chǎn)效率，實(shí)用性強(qiáng)。
[0027] (9)在本發(fā)明中，經(jīng)整型后的鑄鐵管經(jīng)噴鋅、浙青噴涂、水泥涂襯和養(yǎng)生后獲得鑄 鐵管成品，其中，鋅層厚度為110?130g/m 2,浙青層的厚度為50?70 μ m，水泥涂襯的厚度 為3?8 _，經(jīng)實(shí)踐證明，鋅層和浙青層可在鑄鐵管的外壁形成良好的防腐措施，水泥內(nèi)襯 則可在鑄鐵管的內(nèi)壁起到防腐作用，且還具有清潔供水的作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例2所述球化包的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2所述球化包的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合實(shí)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(shí)施方式不限于此。
[0031] 實(shí)施例1 : 現(xiàn)有涉及鑄鐵管制備的專利文獻(xiàn)有CN102000797A、CN101921945A、CN102981492A等， 其間包括有鑄鐵管制備工藝中涉及的鐵液來源、鐵液球化以及退火等工藝步驟，但針對鑄 鐵管生產(chǎn)工藝而言，其完整的制備過程包括從熔煉、鐵水球化孕育處理、鑄造、熱處理再到 整型以及涂覆等一系列的制作步驟，結(jié)合目前我國對鑄鐵管需求持續(xù)增長的現(xiàn)狀，為獲得 穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)鑄鐵管成品以及滿足當(dāng)前鑄鐵管工業(yè)的迫切需求，本發(fā)明提出了一種水冷金屬 型離心球墨鑄鐵管的工業(yè)制備方法，該方法是使用生鐵經(jīng)鐵水制備、鐵水球化、離心澆注、 退火、整型以及涂覆工藝后獲得鑄鐵管成品的制備過程。
[0032] 在本實(shí)施例中，制備的水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的規(guī)格為DN200mm，其步驟如 下： (1) 鐵水制備：包括使用高爐或沖天爐對生鐵進(jìn)行高溫冶煉，獲得硫含量為〇. 02%、碳 當(dāng)量波動(dòng)值為〇. 1%的鐵水； (2) 鐵水球化：包括使用球化劑對鐵水進(jìn)行球化處理，在加入球化劑的同時(shí)加入孕育 齊U，按重量百分比計(jì)，經(jīng)球化、孕育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%，其中，球化劑為稀土鎂硅球化劑，按重量百分比計(jì)，在 稀土鎂娃球化劑中包含有稀土 18%、鎂20%、娃46%，孕育劑為娃鐵或娃I丐合金，按重量百分 比計(jì)，在孕育劑中包含有硅46%、CaL 2% ; (3) 離心澆筑： (3. a)用天車將步驟（2)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， (3. b)將步驟（3. a)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， (3. c)用拔管機(jī)將成型后的鐵鑄管從管模中拔出； (4) 退火：將步驟（3)制得的鑄鐵管送入退火爐，控制溫度在920°C下進(jìn)行退火處理； (5) 整型：依次使用壓痕、標(biāo)園和校園、切環(huán)、修磨、水壓測試對鑄鐵管進(jìn)行整型處理； (6) 涂覆工藝：依次通過噴鋅、浙青噴涂對鑄鐵管外壁進(jìn)行的外部防護(hù)和通過水泥涂襯 對鑄鐵管進(jìn)行的內(nèi)壁防護(hù)，其中，鋅層的厚度為ll〇g/m 2,浙青層的厚度為50 μ m，水泥涂襯 的厚度為3mm。
[0033] 實(shí)施例2 : 本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：在步驟（2)中，本實(shí)施例涉及的球化處理為沖入球化 法，圖1為球化包的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，圖1中右側(cè)凹槽內(nèi)由下至上依次為球化劑和 孕育劑，圖1中箭頭符號(hào)的方向即為鐵水的沖入方向，該沖入球化法是將步驟（1)制備得到 的鐵水對準(zhǔn)沒有加入球化劑的堤壩一側(cè)進(jìn)行出鐵，以25kg/s的出鐵量至球化包高度的1/2 處，停頓3s，然后以80kg/s的出鐵量出鐵至包滿，獲得球化鐵水，所述的球化鐵水包含有 0. 035%的鎂，其碳當(dāng)量波動(dòng)值0. 03%。
[0034] 實(shí)施例3 : 本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：在步驟（2)中，本實(shí)施例涉及的球化處理為沖入球化 法，圖2為球化包的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，圖2中右側(cè)凹槽內(nèi)由下至上依次為球化劑和 孕育劑，圖2中箭頭符號(hào)的方向即為鐵水的沖入方向，該沖入球化法是將步驟（1)制備得到 的鐵水對準(zhǔn)沒有加入球化劑的堤壩一側(cè)進(jìn)行出鐵，以35kg/s的出鐵量至球化包高度的1/3 處，停頓5s，然后以120kg/s的出鐵量出鐵至包滿，獲得球化鐵水，所述的球化鐵水包含有 0. 035%的鎂，其碳當(dāng)量波動(dòng)值0. 02%。
[0035] 實(shí)施例4 : 本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：在步驟（3. b)中，在管模的內(nèi)表面上噴加管模粉后， 再將步驟（3. a)中流入流槽的鐵水送入管模，管模為耐熱鋼制作而成，主機(jī)冷卻水的溫度為 95。。。
[0036] 按重量百分比計(jì)，本實(shí)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(jì)算，該管模粉的加入量為20g/m2。
[0037] 實(shí)施例5 : 本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：本實(shí)施例涉及DN150mm的水冷金屬型離心球墨鑄鐵 管的制備，在步驟（3. c)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。
[0038] 按重量百分比計(jì)，本實(shí)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(jì)算，該管模粉的加入量為30g/m2。
[0039] 實(shí)施例6 : 本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：本實(shí)施例涉及DN180mm的水冷金屬型離心球墨鑄鐵 管的制備，在步驟（5)中，整型的步驟如下： 壓痕：采用鋼珠球在鐵鑄管的插口內(nèi)壁20_處的位置進(jìn)行壓痕，壓力為4MPa，壓痕后 鐵鑄管不出現(xiàn)裂紋。
[0040] 修磨：采用氣動(dòng)砂輪機(jī)對鑄鐵管承插口進(jìn)行修磨，采用砂輪磨桿對鑄鐵管內(nèi)壁進(jìn) 行修磨。
[0041] 標(biāo)園和校園：采用環(huán)規(guī)對鐵鑄管進(jìn)行標(biāo)園和校園。
[0042] 切環(huán)：采用切環(huán)取樣對同批次的鑄鐵管進(jìn)行金相和性能檢查。
[0043] 實(shí)施例7 : 本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：本實(shí)施例涉及DN450mm的水冷金屬型離心球墨鑄鐵 管的制備，在步驟（6 )中，噴鋅是使用噴槍將鋅加熱到熔融狀態(tài)并以微滴狀噴射到鑄鐵管的 外壁以形成鋅涂層，其中，鋅涂層的噴涂量為120g/m 2;浙青噴涂是采用噴涂、滾涂或刷涂將 浙青涂料涂覆在鑄鐵管鋅涂層外以形成浙青覆蓋層，按重量百分比計(jì)，浙青涂料的固含量 為65% ;水泥內(nèi)襯是將細(xì)砂、水泥、801膠水按配比進(jìn)行拌料后在鑄鐵管內(nèi)壁進(jìn)行涂覆以形 成水泥內(nèi)襯層，以重量比計(jì)，所述的細(xì)砂：水泥：801膠水=2 :1. 2 :0. 12。
[0044] 實(shí)施例8 : 本實(shí)施例與實(shí)施例7的區(qū)別在于：本實(shí)施例涉及DN600mm的水冷金屬型離心球墨鑄鐵 管的制備，在步驟（6)中，涂覆工藝還包括對鑄鐵管內(nèi)外防護(hù)層進(jìn)行的養(yǎng)生，步驟如下： (6. a)將經(jīng)噴鋅、浙青噴涂、水泥內(nèi)襯處理后的鑄鐵管自然養(yǎng)生5分鐘后送入養(yǎng)生爐， 采用蒸汽壓力〇. 15MPa、養(yǎng)生溫度32°C、濕度85%的條件下對鑄鐵管進(jìn)行養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間8. 5 小時(shí)； (6. b)對養(yǎng)生完成后的鑄鐵管內(nèi)表面噴涂環(huán)氧陶瓷涂料，在其外表面噴涂環(huán)氧樹脂或 聚氨酯材料。
[0045] 實(shí)施例9 : 本實(shí)施例涉及DNlOOOmm的水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的制備步驟如下： (1)鐵水制備：使用高爐或沖天爐對生鐵進(jìn)行高溫冶煉，獲得硫含量〇. 01%、碳當(dāng)量波 動(dòng)值0. 05%的鐵水。
[0046] (2)鐵水球化：采用沖入球化法，首先，在步驟（1)制備得到的鐵水中加入球化劑 和孕育劑，然后將其對準(zhǔn)沒有加入球化劑的堤壩一側(cè)進(jìn)行出鐵，以30kg/s的出鐵量至球化 包高度的1/2處，停頓3s，然后以100kg/ S的出鐵量出鐵至包滿，獲得碳當(dāng)量波動(dòng)值0. 03% 的球化鐵水，按重量百分比計(jì)，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(jì)，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(jì)，在孕育劑中包含有硅50%、CaL 5 %。
[0047] (3)離心澆筑： (3. a)用天車將步驟（2)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； (3. b)在管模的內(nèi)表面上噴加管模粉后，再將步驟（3. a)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85°C，按重量百分比計(jì)，本實(shí)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(jì)算，該管模粉的加入量為25g/m2; (3. c)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。
[0048] (4)退火：將步驟（3)制得的鑄鐵管送入退火爐，控制溫度在950°C下進(jìn)行退火處 理； (5)整型：依次使用壓痕、標(biāo)園和校園、切環(huán)、修磨、水壓測試對鑄鐵管進(jìn)行整型處理，過 程如下： 壓痕：采用鋼珠球在鐵鑄管的插口內(nèi)壁40mm處的位置進(jìn)行壓痕，壓力為6MPa，壓痕后 鐵鑄管不出現(xiàn)裂紋； 修磨：采用氣動(dòng)砂輪機(jī)對鑄鐵管承插口進(jìn)行修磨，采用砂輪磨桿對鑄鐵管內(nèi)壁進(jìn)行修 磨； 標(biāo)園和校園：采用環(huán)規(guī)對鐵鑄管進(jìn)行標(biāo)園和校園； 切環(huán)：采用切環(huán)取樣對同批次的鑄鐵管進(jìn)行金相和性能檢查。
[0049] (6)涂覆工藝：依次通過噴鋅、浙青噴涂對鑄鐵管外壁進(jìn)行的外部防護(hù)和通過水泥 涂襯對鑄鐵管進(jìn)行的內(nèi)壁防護(hù)，其中，噴鋅是使用噴槍將鋅加熱到熔融狀態(tài)并以微滴狀噴 射到鑄鐵管的外壁以形成鋅涂層，其中，鋅涂層的噴涂量為130g/m 2;浙青噴涂是采用噴涂、 滾涂或刷涂將浙青涂料涂覆在鑄鐵管鋅涂層外以形成浙青覆蓋層，浙青層的厚度為70 μ m， 按重量百分比計(jì)，浙青涂料的固含量60% ;水泥內(nèi)襯是將細(xì)砂、水泥、801膠水按配比進(jìn)行拌 料后在鑄鐵管內(nèi)壁進(jìn)行涂覆以形成水泥內(nèi)襯層，水泥涂襯的厚度為8 mm，以重量比計(jì)，所述 的細(xì)砂：水泥：801膠水=2 :1. 5 :0. 15。
[0050] 噴涂完成后，對鑄鐵管的內(nèi)外防護(hù)層進(jìn)行的養(yǎng)生，步驟如下： (6. a)將經(jīng)噴鋅、浙青噴涂、水泥內(nèi)襯處理后的鑄鐵管自然養(yǎng)生15分鐘后送入養(yǎng)生爐， 采用蒸汽壓力〇. 2MPa、養(yǎng)生溫度40°C、濕度95%的條件下對鑄鐵管進(jìn)行養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間10 小時(shí)； (6. b)對養(yǎng)生完成后的鑄鐵管內(nèi)表面噴涂環(huán)氧陶瓷涂料，在其外表面噴涂環(huán)氧樹脂或 聚氨酯材料。
[0051] 實(shí)施例10 : 本實(shí)施例涉及DN80mm的水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的制備步驟如下： (1)鐵水制備：使用高爐或沖天爐對生鐵進(jìn)行高溫冶煉，獲得硫含量〇. 02%、碳當(dāng)量波 動(dòng)值〇. 1%的鐵水。
[0052] (2)鐵水球化：采用沖入球化法，首先，在步驟（1)制備得到的鐵水中加入球化劑 和孕育劑，然后將其對準(zhǔn)沒有加入球化劑的堤壩一側(cè)進(jìn)行出鐵，以32kg/s的出鐵量至球化 包高度的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(dòng)值0.02% 的球化鐵水，按重量百分比計(jì)，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(jì)，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(jì)，在孕育劑中包含有硅48%、Cal. 3 %。
[0053] (3)離心澆筑： (3. a)用天車將步驟（2)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； (3. b)在管模的內(nèi)表面上噴加管模粉后，再將步驟（3. a)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(jì)，本實(shí)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(jì)算，該管模粉的加入量為24g/m2; (3. c)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] (4)退火：將步驟（3)制得的鑄鐵管送入退火爐，控制溫度在940°C下進(jìn)行退火處 理； (5)整型：依次使用壓痕、標(biāo)園和校園、切環(huán)、修磨、水壓測試對鑄鐵管進(jìn)行整型處理，過 程如下： 壓痕：采用鋼珠球在鐵鑄管的插口內(nèi)壁26mm處的位置進(jìn)行壓痕，壓力為4. 3MPa，壓痕 后鐵鑄管不出現(xiàn)裂紋； 修磨：采用氣動(dòng)砂輪機(jī)對鑄鐵管承插口進(jìn)行修磨，采用砂輪磨桿對鑄鐵管內(nèi)壁進(jìn)行修 磨； 標(biāo)園和校園：采用環(huán)規(guī)對鐵鑄管進(jìn)行標(biāo)園和校園； 切環(huán)：采用切環(huán)取樣對同批次的鑄鐵管進(jìn)行金相和性能檢查。
[0055] (6)涂覆工藝：依次通過噴鋅、浙青噴涂對鑄鐵管外壁進(jìn)行的外部防護(hù)和通過水泥 涂襯對鑄鐵管進(jìn)行的內(nèi)壁防護(hù)，其中，噴鋅是使用噴槍將鋅加熱到熔融狀態(tài)并以微滴狀噴 射到鑄鐵管的外壁以形成鋅涂層，其中，鋅涂層的噴涂量為120g/m 2;浙青噴涂是采用噴涂、 滾涂或刷涂將浙青涂料涂覆在鑄鐵管鋅涂層外以形成浙青覆蓋層，浙青層的厚度為60 μ m， 按重量百分比計(jì)，浙青涂料的固含量60% ;水泥內(nèi)襯是將細(xì)砂、水泥、801膠水按配比進(jìn)行拌 料后在鑄鐵管內(nèi)壁進(jìn)行涂覆以形成水泥內(nèi)襯層，水泥涂襯的厚度為7mm，以重量比計(jì)，所述 的細(xì)砂：水泥：801膠水=2 :1. 3 :0. 14。
[0056] 噴涂完成后，對鑄鐵管的內(nèi)外防護(hù)層進(jìn)行的養(yǎng)生，步驟如下： (6. a)將經(jīng)噴鋅、浙青噴涂、水泥內(nèi)襯處理后的鑄鐵管自然養(yǎng)生10分鐘后送入養(yǎng)生爐， 采用蒸汽壓力〇. 35MPa、養(yǎng)生溫度45°C、濕度85%的條件下對鑄鐵管進(jìn)行養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間9. 5 小時(shí)； (6. b)對養(yǎng)生完成后的鑄鐵管內(nèi)表面噴涂環(huán)氧陶瓷涂料，在其外表面噴涂環(huán)氧樹脂或 聚氨酯材料。
[0057] 實(shí)施例11 : 本實(shí)施例涉及DN500mm的水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的制備步驟如下： (1)鐵水制備：使用高爐或沖天爐對生鐵進(jìn)行高溫冶煉，獲得硫含量〇. 02%、碳當(dāng)量波 動(dòng)值0. 03%的鐵水。
[0058] (2)鐵水球化：采用沖入球化法，首先，在步驟（1)制備得到的鐵水中加入球化劑 和孕育劑，然后將其對準(zhǔn)沒有加入球化劑的堤壩一側(cè)進(jìn)行出鐵，以35kg/s的出鐵量至球化 包高度的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(dòng)值0. 03% 的球化鐵水，按重量百分比計(jì)，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(jì)，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(jì)，在孕育劑中包含有硅48%、CaL 5%。
[0059] (3)離心澆筑： (3. a)用天車將步驟（2)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； (3. b)在管模的內(nèi)表面上噴加管模粉后，再將步驟（3. a)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85°C，按重量百分比計(jì)，本實(shí)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(jì)算，該管模粉的加入量為28g/m2; (3. c)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。
[0060] (4)退火：將步驟（3)制得的鑄鐵管送入退火爐，控制溫度在940°C下進(jìn)行退火處 理； (5)整型：依次使用壓痕、標(biāo)園和校園、切環(huán)、修磨、水壓測試對鑄鐵管進(jìn)行整型處理，過 程如下： 壓痕：采用鋼珠球在鐵鑄管的插口內(nèi)壁35mm處的位置進(jìn)行壓痕，壓力為5. 5MPa，壓痕 后鐵鑄管不出現(xiàn)裂紋； 修磨：采用氣動(dòng)砂輪機(jī)對鑄鐵管承插口進(jìn)行修磨，采用砂輪磨桿對鑄鐵管內(nèi)壁進(jìn)行修 磨； 標(biāo)園和校園：采用環(huán)規(guī)對鐵鑄管進(jìn)行標(biāo)園和校園； 切環(huán)：采用切環(huán)取樣對同批次的鑄鐵管進(jìn)行金相和性能檢查。
[0061] (6)涂覆工藝：依次通過噴鋅、浙青噴涂對鑄鐵管外壁進(jìn)行的外部防護(hù)和通過水泥 涂襯對鑄鐵管進(jìn)行的內(nèi)壁防護(hù)，其中，噴鋅是使用噴槍將鋅加熱到熔融狀態(tài)并以微滴狀噴 射到鑄鐵管的外壁以形成鋅涂層，其中，鋅涂層的噴涂量為120g/m 2;浙青噴涂是采用噴涂、 滾涂或刷涂將浙青涂料涂覆在鑄鐵管鋅涂層外以形成浙青覆蓋層，浙青層的厚度為65 μ m， 按重量百分比計(jì)，浙青涂料的固含量60% ;水泥內(nèi)襯是將細(xì)砂、水泥、801膠水按配比進(jìn)行拌 料后在鑄鐵管內(nèi)壁進(jìn)行涂覆以形成水泥內(nèi)襯層，水泥涂襯的厚度為3?8 mm，以重量比計(jì)， 所述的細(xì)砂：水泥：801膠水=2 :1. 2 :0. 14。
[0062] 噴涂完成后，對鑄鐵管的內(nèi)外防護(hù)層進(jìn)行的養(yǎng)生，步驟如下： (6. a)將經(jīng)噴鋅、浙青噴涂、水泥內(nèi)襯處理后的鑄鐵管自然養(yǎng)生10分鐘后送入養(yǎng)生爐， 采用蒸汽壓力〇. 3MPa、養(yǎng)生溫度40°C、濕度90%的條件下對鑄鐵管進(jìn)行養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間8. 5 小時(shí)； (6. b)對養(yǎng)生完成后的鑄鐵管內(nèi)表面噴涂環(huán)氧陶瓷涂料，在其外表面噴涂環(huán)氧樹脂或 聚氨酯材料。
[0063] 實(shí)施例12 : 本實(shí)施例涉及DN800mm的水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的制備步驟如下： (1)鐵水制備：使用高爐或沖天爐對生鐵進(jìn)行高溫冶煉，獲得硫含量〇. 015%、碳當(dāng)量波 動(dòng)值0. 05%的鐵水。
[0064] (2)鐵水球化：采用沖入球化法，首先，在步驟（1)制備得到的鐵水中加入球化劑 和孕育劑，然后將其對準(zhǔn)沒有加入球化劑的堤壩一側(cè)進(jìn)行出鐵，以25kg/s的出鐵量至球化 包高度的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(dòng)值0. 03% 的球化鐵水，按重量百分比計(jì)，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(jì)，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(jì)，在孕育劑中包含有硅48%、CaL 5 %。
[0065] (3)離心澆筑： (3. a)用天車將步驟（2)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； (3. b)在管模的內(nèi)表面上噴加管模粉后，再將步驟（3. a)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95°C，按重量百分比計(jì)，本實(shí)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(jì)算，該管模粉的加入量為26g/m2; (3. c)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。
[0066] (4)退火：將步驟（3)制得的鑄鐵管送入退火爐，控制溫度在950°C下進(jìn)行退火處 理； (5)整型：依次使用壓痕、標(biāo)園和校園、切環(huán)、修磨、水壓測試對鑄鐵管進(jìn)行整型處理，過 程如下： 壓痕：采用鋼珠球在鐵鑄管的插口內(nèi)壁40mm處的位置進(jìn)行壓痕，壓力為6MPa，壓痕后 鐵鑄管不出現(xiàn)裂紋； 修磨：采用氣動(dòng)砂輪機(jī)對鑄鐵管承插口進(jìn)行修磨，采用砂輪磨桿對鑄鐵管內(nèi)壁進(jìn)行修 磨； 標(biāo)園和校園：采用環(huán)規(guī)對鐵鑄管進(jìn)行標(biāo)園和校園； 切環(huán)：采用切環(huán)取樣對同批次的鑄鐵管進(jìn)行金相和性能檢查。
[0067] (6)涂覆工藝：依次通過噴鋅、浙青噴涂對鑄鐵管外壁進(jìn)行的外部防護(hù)和通過水泥 涂襯對鑄鐵管進(jìn)行的內(nèi)壁防護(hù)，其中，噴鋅是使用噴槍將鋅加熱到熔融狀態(tài)并以微滴狀噴 射到鑄鐵管的外壁以形成鋅涂層，其中，鋅涂層的噴涂量為110?130g/m 2;浙青噴涂是采 用噴涂、滾涂或刷涂將浙青涂料涂覆在鑄鐵管鋅涂層外以形成浙青覆蓋層，浙青層的厚度 為58 μ m，按重量百分比計(jì)，浙青涂料的固含量65% ;水泥內(nèi)襯是將細(xì)砂、水泥、801膠水按配 比進(jìn)行拌料后在鑄鐵管內(nèi)壁進(jìn)行涂覆以形成水泥內(nèi)襯層，水泥涂襯的厚度為5 mm，以重量 比計(jì)，所述的細(xì)砂：水泥：801膠水=2 :1. 4 :0. 125。
[0068] 噴涂完成后，對鑄鐵管的內(nèi)外防護(hù)層進(jìn)行的養(yǎng)生，步驟如下： (6. a)將經(jīng)噴鋅、浙青噴涂、水泥內(nèi)襯處理后的鑄鐵管自然養(yǎng)生12分鐘后送入養(yǎng)生爐， 采用蒸汽壓力〇. 5MPa、養(yǎng)生溫度50°C、濕度95%的條件下對鑄鐵管進(jìn)行養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間8. 5 小時(shí)； (6. b)對養(yǎng)生完成后的鑄鐵管內(nèi)表面噴涂環(huán)氧陶瓷涂料，在其外表面噴涂環(huán)氧樹脂或 聚氨酯材料。
[0069] 對上述實(shí)施例1?12制備獲得鑄鐵管進(jìn)行檢測，獲得表1所示數(shù)據(jù)。
[0070]表 I
【權(quán)利要求】
1. 一種水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的工業(yè)制備方法，其特征在于：該方法是使用生鐵 經(jīng)鐵水制備、鐵水球化、離心澆注、退火、整型以及涂覆工藝后獲得鑄鐵管成品的制備過程， 步驟如下： (1) 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(dòng)值< ±0. 1%的鐵水； (2) 鐵水球化：所述的鐵水球化包括使用球化劑對鐵水進(jìn)行球化處理，在加入球化劑 的同時(shí)加入孕育劑，按重量百分比計(jì)，經(jīng)球化、孕育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%，所述的球化劑 為稀土鎂硅球化劑，按重量百分比計(jì)，在所述的稀土鎂硅球化劑中包含有稀土 18?20 %、 鎂20?25%、娃46?50%，所述的孕育劑為娃鐵或娃|丐合金，按重量百分比計(jì)，在所述的孕 育劑中包含有硅46?50%、Cal. 2?1. 5 % ; (3) 離心澆筑：所述的離心澆筑具有以下步驟： (3. a)用天車將步驟（2)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， (3. b)將步驟（3. a)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， (3. c)用拔管機(jī)將成型后的鐵鑄管從管模中拔出； (4) 退火：所述的退火包括將步驟（3)制得的鑄鐵管送入退火爐，控制溫度在920? 950°C下進(jìn)行退火處理； (5) 整型：所述的整型是依次使用壓痕、標(biāo)園和校園、切環(huán)、修磨、水壓測試對鑄鐵管進(jìn) 行整型處理； (6) 涂覆工藝：所述的涂覆工藝包括依次通過噴鋅、浙青噴涂對鑄鐵管外壁進(jìn)行的外部 防護(hù)和通過水泥涂襯對鑄鐵管進(jìn)行的內(nèi)壁防護(hù)，所述鋅層的厚度為110?130g/m2,所述浙 青層的厚度為50?70 y m，所述水泥涂襯的厚度為3?8 mm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的工業(yè)制備方法，其特征在 于：在所述的步驟（2)中，所述的球化處理為沖入球化法，該沖入球化法是將步驟（1)制備 得到的鐵水對準(zhǔn)沒有加入球化劑的堤壩一側(cè)進(jìn)行出鐵，以25?35kg/s的出鐵量至球化包 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，獲得球化鐵 水，所述的球化鐵水包含有〇. 035%的鎂，其碳當(dāng)量波動(dòng)值< 0. 03%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的工業(yè)制備方法，其特征在 于：在所述的步驟（3. b)中，在管模的內(nèi)表面上噴加管模粉后，再將步驟（3. a)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。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的工業(yè)制備方法，其特征在 于：在所述的步驟（3. c)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。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的工業(yè)制備方法，其特 征在于：按重量百分比計(jì)，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(jì)算，所述管模粉的加入量為20?30g/m2。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的工業(yè)制備方法，其特征在 于：在所述的步驟（5)中，所述的壓痕是采用鋼珠球在鐵鑄管的插口內(nèi)壁20?40mm處的位 置進(jìn)行壓痕，壓力為4?6MPa ;所述的修磨是采用氣動(dòng)砂輪機(jī)對鑄鐵管承插口進(jìn)行修磨，采 用砂輪磨桿對鑄鐵管內(nèi)壁進(jìn)行修磨。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的工業(yè)制備方法，其特征在 于：在所述的步驟（6)中，所述的噴鋅是使用噴槍將鋅加熱到熔融狀態(tài)并以微滴狀噴射到 鑄鐵管的外壁以形成鋅涂層，所述鋅涂層的噴涂量為120g/m2。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的工業(yè)制備方法，其特征在 于：在所述的步驟（6)中，所述的浙青噴涂是采用噴涂、滾涂或刷涂將浙青涂料涂覆在鑄鐵 管鋅涂層外以形成浙青覆蓋層，按重量百分比計(jì)，所述浙青涂料的固含量<65%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的工業(yè)制備方法，其特征 在于：在所述的步驟（6)中，所述的水泥內(nèi)襯是將細(xì)砂、水泥、801膠水按配比進(jìn)行拌料后 在鑄鐵管內(nèi)壁進(jìn)行涂覆以形成水泥內(nèi)襯層，以重量比計(jì)，所述的細(xì)砂：水泥：801膠水=2 :(1. 2 ?1. 5) :(0? 12 ?0? 15)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7?9任一項(xiàng)所述的一種水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的工業(yè)制備方 法，其特征在于：在所述的步驟（6)中，所述的涂覆工藝還包括對鑄鐵管內(nèi)外防護(hù)層進(jìn)行的 養(yǎng)生，步驟如下： (6. a)將經(jīng)噴鋅、浙青噴涂、水泥內(nèi)襯處理后的鑄鐵管自然養(yǎng)生5?15分鐘后送入養(yǎng)生 爐，采用蒸汽壓力彡〇. 15MPa、養(yǎng)生溫度> 30°C、濕度彡85%的條件下對鑄鐵管進(jìn)行養(yǎng)生，養(yǎng) 生時(shí)間> 8小時(shí)； (6. b)對養(yǎng)生完成后的鑄鐵管內(nèi)表面噴涂環(huán)氧陶瓷涂料，在其外表面噴涂環(huán)氧樹脂或 聚氨酯材料。
【文檔編號(hào)】C22C37/10GK104480381SQ201510033556
【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