專利名稱：：沖天爐鐵水生產(chǎn)小口徑鑄態(tài)球墨鑄鐵管工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鐵水生產(chǎn)鑄鐵管的工藝，具體說涉及一種用沖天爐鐵水生產(chǎn)小口徑鑄態(tài)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)中各種輸配管網(wǎng)首選優(yōu)良管材，目前我國鑄鐵管90％是用連續(xù)鑄造方法生產(chǎn)的普通灰口鑄鐵管，球墨鑄鐵管的產(chǎn)量僅占10％左右，由于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(yán)重，而城市建設(shè)在向高層發(fā)展，相應(yīng)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(fā)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(rèn)識。近年來，有些廠用連續(xù)鑄造方法生產(chǎn)鑄態(tài)球墨鑄鐵管，如首鋼鑄造廠用電爐采用連續(xù)鑄造方法生產(chǎn)大口徑球墨鑄鐵管，而用連續(xù)鑄造方法生產(chǎn)小口徑球墨鑄鐵管在我國尚屬空白。本發(fā)明的目的在于提供一種投資少、見效快、成品率高、成本低的生產(chǎn)小口徑鑄態(tài)球墨鑄鐵管工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案為沖天爐鐵水生產(chǎn)小口徑鑄態(tài)球墨鑄鐵管工藝，經(jīng)鐵水制備、球化處理工藝、孕育及孕育處理工藝、拉管工藝和管體的后處理工序，其特征在于生產(chǎn)口徑小于300mm的小口徑管采用沖天爐熔煉原鐵水。在上面所說的鐵水制備工藝中選用低硫、低磷的生鐵，焦碳固定含碳量在80％以上的＜0.6％的低硫優(yōu)質(zhì)冶金焦碳或鑄造焦，焦鐵比為1∶6-1∶8，熔煉后使原鐵水出爐溫度達到1460-1510℃，原鐵水的化學(xué)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％，將原鐵水采用沖入法進行球化處理。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％，將球化處理后的鐵水經(jīng)二次倒包沖入法進行孕育處理；在上面所說的拉管工藝過程中，控制好澆注系統(tǒng)的澆注面積，采用大流澆注、快速充型，控制脫模時間，穩(wěn)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(jié)，即加高鐵芯高度或縮短外結(jié)晶器承口部位長度，外結(jié)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(nèi)結(jié)晶器與外結(jié)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(tǒng)中，采用快速大流澆注，澆杯孔數(shù)減少，單位尺寸放大。生產(chǎn)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(wěn)定拉管速度并控制在2.4-2.8米/分鐘，采用快速大流澆鑄，澆杯孔數(shù)及單位尺寸為6-φ8，結(jié)晶器震動頻率為70-85赫茲，結(jié)晶器震幅為5-7mm，管體出模溫度為1000-1050℃。生產(chǎn)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(wěn)定拉管速度并控制在2.3-2.7米/分鐘，采用快速大流澆鑄，澆杯孔數(shù)及單位尺寸為8-φ8.5，結(jié)晶器震動頻率為70-80赫茲，結(jié)晶器震幅為6-8mm，管體出模溫度為1000-1050℃。生產(chǎn)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(wěn)定拉管速度并控制在2.3-2.6米/分鐘，采用快速大流澆鑄，澆杯孔數(shù)及單位尺寸為12-φ9，結(jié)晶器震動頻率為65-75赫茲，結(jié)晶器震幅為6-8mm，管體出模溫度為1000-1050℃。本發(fā)明的優(yōu)點如下(1)、工藝簡單，易于組織批量生產(chǎn)，推廣應(yīng)用前景廣闊；(2)、設(shè)備投資少，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟效益顯著。實際生產(chǎn)按每年3000噸計算，產(chǎn)品平均無稅售價3900÷1.17＝3376.07元/噸，單位產(chǎn)品平均制造成本2424.65元/噸，期間費用300元/噸(包括管理費110元/噸，財務(wù)費100元/噸，產(chǎn)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(chuàng)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(yè)帶來的經(jīng)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(shè)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(wǎng)的輸配壓力和運行安全性。由于球墨鑄鐵管與灰口鑄鐵管石墨形態(tài)不同，所表現(xiàn)出的機械性能差異很大，以直徑為200、300為例對比如下表</tables>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(fā)明的具體實施方式作進一步的詳細(xì)說明采用沖天爐經(jīng)下述工藝步驟生產(chǎn)小口徑鑄態(tài)球墨鑄鐵管鐵水制備選用低硫、低磷的生鐵，固定含碳量在80％以上的低硫優(yōu)質(zhì)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(yán)格過稱，控制塊度，在嚴(yán)格的控制條件下，選用較先進的溫差式熱風(fēng)沖天爐通過連續(xù)熔化，使原鐵水出爐溫度達到1460-1510℃，原鐵水的化學(xué)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(jù)鐵水成分和爐前三角試片情況控制在1.2-1.4％，將原鐵水采用沖入法進行球化處理，在處理過程中，嚴(yán)格各工序的操作質(zhì)量，做到準(zhǔn)確稱量、快速準(zhǔn)確放鐵水、嚴(yán)格準(zhǔn)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(wěn)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，采用二次倒包孕育，將球化處理后的鐵水經(jīng)倒包沖入進行孕育處理；拉管工藝控制好澆注系統(tǒng)澆注孔面積，采用大流澆注，快速充型，控制脫模時間，穩(wěn)定拉管速度，減小震幅，提高震動頻率。由于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(jié)構(gòu)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(jié)，即加高鐵芯高度或縮短外結(jié)晶器承口部位長度，外結(jié)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(nèi)結(jié)晶器與外結(jié)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(jié)的影響，使鐵水趨于順序凝固；在澆注系統(tǒng)中，采用快速大流澆注，為適應(yīng)球鐵水本身的特點，澆杯孔數(shù)減少，單位尺寸放大；由于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(wěn)定的拉管速度是保證拉成的關(guān)鍵，保持平穩(wěn)的拉管液面高度和合理的工藝參數(shù)才能控制平穩(wěn)的拉速，如果時間短，脫模時拉漏，時同長，承口沖型不好，產(chǎn)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。拉管工藝后再經(jīng)抱管、規(guī)圓調(diào)直冷卻、切管定尺、氣壓試驗、水壓試驗、清理磨光、涂油等后處理工序后入庫。下面就生產(chǎn)口徑為100mm、150mm、200mm的球墨鑄鐵管在拉管工藝過程中所采用的具體工藝參數(shù)如下生產(chǎn)直徑為100mm的球墨鑄鐵管，脫模時間控制在18-20秒，穩(wěn)定拉管速度并控制在204-2.8米/分鐘，采用快速大流澆鑄，澆杯孔數(shù)及單位尺寸為6-φ8，結(jié)晶器震動頻率為70-85赫茲，結(jié)晶器震幅為5-7mm，管體出模溫度為1000-1050℃。生產(chǎn)直徑為150mm的球墨鑄鐵管，脫模時間控制在20-22秒，穩(wěn)定拉管速度并控制在2.3-2.7米/分鐘，采用快速大流澆鑄，澆杯孔數(shù)及單位尺寸為8-φ8.5，結(jié)晶器震動頻率為70-80赫茲,結(jié)晶器震幅為6-8mm，管體出模溫度為1000-1050℃。生產(chǎn)直徑為200mm的球墨鑄鐵管，脫模時間控制在22-24秒，穩(wěn)定拉管速度并控制在2.3-2.6米/分鐘，采用快速大流澆鑄，澆杯孔數(shù)及單位尺寸為12-φ9，結(jié)晶器震動頻率為65-75赫茲,結(jié)晶器震幅為6-8mm，管體出模溫度為1000-1050℃。本發(fā)明的工藝簡單，設(shè)備投資少，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟效益顯著，機械性能有顯著的提高，推廣應(yīng)用的前景遠(yuǎn)大，其經(jīng)濟效益和社會效益十分顯著。權(quán)利要求1.一種沖天爐鐵水生產(chǎn)小口徑鑄態(tài)球墨鑄鐵管工藝，經(jīng)鐵水制備、球化處理工藝、孕育及孕育處理工藝、拉管工藝和管體的后處理工序、其特征在于生產(chǎn)口徑小于300mm的小口徑管采用沖天爐熔煉原鐵水。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖天爐鐵水生產(chǎn)小口徑鑄態(tài)球墨鑄鐵管工藝，其特征在于在所說的鐵水制備工藝中選用低硫、低磷的生鐵，焦碳固定含碳量在80％以上的＜0.6％的低硫優(yōu)質(zhì)冶金焦碳或鑄造焦，焦鐵比為1∶6-1∶8，熔煉后，使原鐵水出爐溫度達到1460-1510℃，原鐵水的化學(xué)成份為C3.3-3.8％，Si1.6-2.2％，Mn≤0.5％，P＜0.08％，S＜0.05％；3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖天爐鐵水生產(chǎn)小口徑鑄態(tài)球墨鑄鐵管工藝，其特征在于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％，將原鐵水采用沖入法進行球化處理；4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖天爐鐵水生產(chǎn)小口徑鑄態(tài)球墨鑄鐵管工藝，其特征在于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％，將球化處理后的鐵水經(jīng)二次倒包沖入法進行孕育處理；5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的沖天爐鐵水生產(chǎn)小口徑鑄態(tài)球墨鑄鐵管工藝，其特征在于所說的拉管工藝中，控制好澆注系統(tǒng)的澆注面積，采用大流澆注、快速充型，控制脫模時間，穩(wěn)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(jié)，即加高鐵芯高度或縮短外結(jié)晶器承口部位長度，外結(jié)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(nèi)結(jié)晶器與外結(jié)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(tǒng)中，采用快速大流澆注，澆杯孔數(shù)減少，單位尺寸放大。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的沖天爐鐵水生產(chǎn)小口徑鑄態(tài)球墨鑄鐵管工藝，其特征在于，生產(chǎn)直徑為100mm的球墨鑄鐵管，脫模時間控制在18-20秒，穩(wěn)定拉管速度并控制在2.4-2.8米/分鐘，采用快速大流澆鑄，澆杯孔數(shù)及單位尺寸為6-φ8，結(jié)晶器震動頻率為70-85赫茲，結(jié)晶器震幅為5-7mm，管體出模溫度為1000-1050℃。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的沖天爐鐵水生產(chǎn)小口徑鑄態(tài)球墨鑄鐵管工藝，其特征在于生產(chǎn)直徑為150mm的球墨鑄鐵管，脫模時間控制在20-22秒，穩(wěn)定拉管速度并控制在2.3-2.7米/分鐘，采用快速大流澆鑄，澆杯孔數(shù)及單位尺寸為8-φ8.5，結(jié)晶器震動頻率為70-80赫茲，結(jié)晶器震幅為6-8mm，管體出模溫度為1000-1050℃。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的沖天爐鐵水生產(chǎn)小口徑鑄態(tài)球墨鑄鐵管工藝，其特征在于生產(chǎn)直徑為200mm的球墨鑄鐵管，脫模時間控制在22-24秒，穩(wěn)定拉管速度并控制在2.3-2.6米/分鐘，采用快速大流澆鑄，澆杯孔數(shù)及單位尺寸為12-φ9，結(jié)晶器震動頻率為65-75赫茲，結(jié)晶器震幅為6-8mm，管體出模溫度為1000-1050℃。全文摘要本發(fā)明公開了一種沖天爐鐵水生產(chǎn)小口徑鑄態(tài)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(yōu)質(zhì)冶金焦炭，熔煉后，采用沖入法球化處理，再經(jīng)倒包沖入進行孕育處理后進行拉管，拉管時采用大流量澆承口、穩(wěn)脫模、控制脫模時間、快速拉管并穩(wěn)定拉管速度，生產(chǎn)出管壁薄、機械性能好的小口徑球墨鑄鐵管。本發(fā)明工藝簡單，設(shè)備投資少，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟效益顯著，推廣應(yīng)用前景遠(yuǎn)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(yōu)先權(quán)日1996年10月14日發(fā)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