專利名稱：一種球墨鑄鐵管的生產工藝及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于球墨鑄鐵管的生產工藝及裝置這一技術領域，特別屬于用離心 法制備球墨鑄鐵管的生產工藝及裝置這一技術領域。
背景技術：
鑄鐵管的生產和應用雖然已有數(shù)百年的歷史，但球墨鑄鐵管問世后，以其 優(yōu)良的強度、韌性、耐腐蝕性能和節(jié)約金屬、可靠性高等諸多優(yōu)點引起人們的 廣泛關注，并獲得快速發(fā)展。通常球墨鑄鐵管的工序包括熔煉鐵水工序、球化 工序、澆注工序、退火工序、精整工序、包裝工序，球化工序是使鑄鐵管的性 能產生質的飛躍重要手段。球墨鑄鐵的主要球化處理方式有沖入法、蓋包法、 轉包法、型內球化法、喂絲球化法、壓力加鎂法、密封流動法等。目前國內使 用較多的是喂絲法，即采用鋼帶包裹鈍化鎂顆粒與硅鈣、稀土合金的混合物制 成芯線(鎂粉比l: 1.5)，再通過喂絲機定速、定量的輸入鐵水，使球化反應在
包底進行。這種球化工藝的鎂吸收率目前平均約50%，抗干擾球化衰退能力較好，
球化效果穩(wěn)定。喂絲球化工藝環(huán)境污染小、勞動強度低、工藝調整和生產組織 非常靈活、易于調整，可方便的得到穩(wěn)定的球化鐵水成份，適合于連續(xù)生產。 但由于純鎂和合金必須用鋼帶包覆，大量消耗鋼帶，而且鎂粒要經(jīng)過粉碎、篩 選、鈍化、包覆等多道工序加工，制作成本高。
轉包球化工藝在國外鑄造行業(yè)早有成功用于生產球墨鑄鐵管的先例，但可 查到的關于轉包球化的資料只是對工藝過程作了簡單的介紹，沒有任何可供參 考的工藝參數(shù)。同時由于此工藝操作控制相當繁瑣精細，生產節(jié)奏慢，國外使 用轉包球化工藝的鑄造廠一般都使用專用叉車完成轉包的翻轉和運輸動作，每 個轉包配一臺叉車，轉包加料、接鐵、球化、兌鐵的動作都在叉車上完成,不能 大規(guī)模連續(xù)生產。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的內容是提供一種轉包法連續(xù)生產球墨鑄鐵管的生產工藝
及生產裝置。
本發(fā)明解決技術問題的技術方案為一種球墨鑄鐵管的生產工藝，包括熔煉 鐵水工序、球化工序、澆注工序、退火工序、精整工序、包裝工序，所述的球 化工序為先將球化劑加到水平放置的轉包上部反應室中，將鐵水倒入轉包中，
鐵水的溫度控制為1410 153(TC;再將轉包翻轉使鐵水和球化劑反應不小于3 分鐘，即可，
所述的球化劑為鎂、硅鐵、氯化鈣的混合物，鐵水鎂、硅鐵、氯化鈣的
重量比為1000: H.5: 0.001-0.005: 0.01-0.05。
由于鎂與硫、氧化合生成的化合物高溫時化學穩(wěn)定性較差,在放置當中，鐵
水會發(fā)生回硫現(xiàn)象，艮口
2(MgS) +02 f2 (Mg0) +2[S]
球化處理后，鐵水停留過程中鎂也會以0.001 0.004%/min持續(xù)蒸發(fā)，這 兩者均會造成球化不良。
并且純鎂抗干擾能力差，受S、 Bi、 Pb、 Sb、 Ti、 As等反球化元素的影響 大，由于我國的高爐入爐原材料結構、產地比較復雜，部分干擾球化的重金屬 元素含量容易波動，在沒有有效措施控制的情況下極易隨著干擾元素在鑄件中 的偏析造成鑄件球化效果的"偏析"現(xiàn)象。
上述兩種情況容易導致球化的衰退，為了防止球化的衰退，在球化劑中還 可以添加硅鈣、稀土鈰，硅鈣、稀土鈰與鎂的重量比為l: 1.5-3: 2-8。
添加硅鈣可以利用鈣的硫化物、氧化物高溫時穩(wěn)定性好、化學性質不活潑 的特性控制返硫；加入稀土鈰能夠抑制反球化元素作用。
為了避免反應室加料口粘鐵，在球化工序前，轉包溫度不低于700度。
為了減少球化工序中產生的熔渣，鎂的純度不小于99%。
為了使是球墨鑄鐵管力學性能更好，所述的熔煉鐵水工序中所制備的鐵水， 各種成分的重量百分濃度為:碳3.65-3.95%;硅:0.8-1.8%，硫0.006-0.025%， 磷0.08%以下，錳0.1-0.35%。
轉包中，鐵水高徑比為l: 1.25 1.75，鐵水液面高lm 1.4m; 所述的澆注工序為離心澆注。
一種用于球墨鑄鐵管球化工序的生產裝置，包括轉包、翻轉機構、除塵機 構，所述的翻轉機構為以位于包體上部反應室附近的旋轉軸為回轉中心的液壓 缸，液壓缸的一端通過鉸接在其活塞外端的包架與轉包底端的外側相連，液壓 缸的另一端固定于支架座。
為了使轉包翻轉的更平穩(wěn)，所述的旋轉軸位于支架座相應凹槽內
所述的轉包內表面設有耐火料的包襯，包體的一側設有進料口，進料口與 包體可拆卸連接，包體的另一側設有凸出的反應室，反應室蓋位于反應室的頂 部，通過卡緊裝置與反應室密封，反應室與包體通過有孔的隔板分開，包體的 前后兩端位于出料口的附近設有吊軸。
為了使球化反應中反應室內鐵水循環(huán)更加流暢，避免鐵水在反應室中停留 時間過長，降溫過大，隔板設有2個以上的通孔，隔板上部通孔的直徑大于隔板 下部的通孔。
所述的除塵機構包括除塵罩、固定在除塵罩內部的包蓋，與除塵罩固定連接 的除塵管道，除塵管道通過位于除塵罩底座上方的除塵罩旋轉軸與除塵罩座相
連o
為了減少局部降溫所造成的粘鐵，包蓋軸心附近的材料為隔熱耐火石墨磚。
轉包工序的反應過程為轉包翻轉90度后，將反應室至于包的底部，鐵水 通過反應室隔板上預留的反應孔進入反應室，鎂塊遇到高溫鐵水后開始汽化， 在反應室內形成鎂蒸汽壓，鎂蒸汽從反應室上部的小孔逸出進入鐵水，在氣泡 上升過程中被鐵水吸收，同時對鐵水進行強烈攪拌，直至鎂全部消耗完。球化 反應結束，轉包反向翻轉至水平狀態(tài)，即可進行扒渣、取樣、測溫、兌鐵。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，球化工藝使用純鎂塊作為球化劑，球化劑加工成
本低，相對喂絲法節(jié)約了鋼帶的損耗成本，且鎂的吸收率較高，平均60%以上， 最高能達到70%,可以降低球化劑的消耗，是一種低成本、低能耗、低資源消耗
的球化工藝。同時，由于轉包反應室的特殊設置可使球化處理時鎂蒸汽從包的 最底部與鐵水接觸，汽化時的沸騰作用可對鐵水充分攪拌，使球化反應進行的 更加充分徹底，而且不會存在球化劑漂浮造成鐵水球化不均的潛在危險，更適 合對鐵水質量要求苛刻的水冷金屬型離心鑄造工藝。
圖1為本發(fā)明在翻轉時的結構示意圖。
圖2為本發(fā)明所用的轉包的結構示意圖。
圖3為本發(fā)明包蓋的結構示意圖。
在圖1、圖2、圖3中，1為轉包、2為液壓缸、3為包架、4為旋轉軸、5 為包蓋、6為除塵罩、7為除塵罩管道、8為除塵罩旋轉軸、9為除塵罩底座、 IO為支架座、ll為進料口、 12為吊軸、13為包襯、14為包體、15為隔板、16 為反應室、17為反應室蓋、18為鎖緊裝置、19為隔熱耐火石墨磚。
具體實施方式
-
下面結合圖l、圖2、圖3對本發(fā)明做詳細的說明。
實施例1:
如圖所示，本發(fā)明所述的轉包裝置，包括轉包l、翻轉機構、轉包翻轉后相
應的除塵機構，所述的翻轉機構為以包體14上部反應室16附近的旋轉軸4為回 轉中心的液壓缸2，液壓缸2通過鉸接在其活塞外端的包架3與轉包1底端的外 側相連，轉包1固定于支架座10的相應凹槽內。
轉包1內表面設有耐火料的包襯13，包體14的一側設有進料口 11，進料 口 11與包體14通過法蘭連接在一起，包體14的另一側設有凸出的反應室16， 反應室蓋17位于反應室16的頂部，通過卡緊裝置18與反應室17密封，反應 室16與包體14通過有孔的隔板15分開，隔板15設有2個通孔，隔板15上部 通孔的直徑大于隔板下部的通孔，包體14的前后兩端位于出料口 11附近設有 吊軸12
所述的除塵機構包括除塵罩6、固定在除塵罩6內部的包蓋5，與除塵罩6固定連接的除塵管道7，除塵管道7通過位于除塵罩底座9上方的除塵罩旋轉軸 8與除塵罩座9相連。
為了減少局部降溫所造成的粘鐵，包蓋5軸心附近的材料為隔熱耐火石墨磚
19
本發(fā)明通過位于包體14上部反應室15附近的旋轉軸4為回轉中心的液壓 缸2，使轉包l得以翻轉，當包體的軸線與地表垂直時，進料口 11的開口端與 包蓋5形成間隙配合，將反應氣體通過除塵機構排出。為了避免反應室加料口 粘鐵，在球化工序前，轉包溫度不低于700度。為了避免球化反應過于劇烈， 轉包中，鐵水高徑比為l: 1.25 1.75，鐵水液面高lm 1.4m。
實施例2:
一種球墨鑄鐵管的生產工藝，包括熔煉鐵水工序、球化工序、澆注工序、 退火工序、精整工序、包裝工序 熔煉鐵水工序-
控制鐵水中各種成分的重量百分濃度為碳3.65%;硅0.8%，硫0.006%,
磷0.08%，錳0.1%。
球化工序
先將球化劑加到水平放置的轉包上部反應室中，轉包溫度為700度，再將 熔煉好的鐵水倒入轉包中，利用天車放于翻轉機構上，鐵水的溫度為1410°C;
再將轉包翻轉使鐵水和球化劑反應3分鐘，即可；
所述的球化劑為純度為99%鎂、硅鐵、氯化鈣的混合物，鐵水鎂、硅鐵、 氯化鈣的重量比為1000: 1: 0.001: 0.01。 澆注工序
將球化好的鐵水用離心澆注。
將離心澆注好的鑄管現(xiàn)有的技術進行退火、精整、包裝即可。 實施例3:
一種球墨鑄鐵管的生產工藝，包括熔煉鐵水工序、球化工序、澆注工序、
退火工序、精整工序、包裝工序 熔煉鐵水工序
控制鐵水中各種成分的重量百分濃度為碳3.75%;硅1.2%,硫0.015%，
磷0.06%,錳0.25%。
球化工序
先將球化劑加到水平放置的轉包上部反應室中，轉包溫度為900度，再將 熔煉好的鐵水倒入轉包中，利用天車放于翻轉機構上，鐵水的溫度為1480°C;
再將轉包翻轉使鐵水和球化劑反應5分鐘，即可；
所述的球化劑為純度為99.8%鎂、硅鐵、氯化鈣的混合物，鐵水鎂、硅 鐵、氯化鈣的重量比為1000: 1.2: 0,003: 0.03。 澆注工序
將球化好的鐵水用離心澆注。
將離心澆注好的鑄管現(xiàn)有的技術進行退火、精整、包裝即可。
實施例4:
一種球墨鑄鐵管的生產工藝，包括熔煉鐵水工序、球化工序、澆注工序、 退火工序、精整工序、包裝工序 熔煉鐵水工序
控制鐵水中各種成分的重量百分濃度為碳3.95%;硅1.8%,硫0.025%， 磷0.03%，錳0.35%。 球化工序
先將球化劑加到水平放置的轉包上部反應室中，轉包溫度為iooo度，再將
熔煉好的鐵水倒入轉包中，利用天車放于翻轉機構上，鐵水的溫度為1530°C; 再將轉包翻轉使鐵水和球化劑反應6分鐘，即可；
所述的球化劑為純度為99.99%鎂、硅鐵、氯化鈣的混合物，鐵水鎂、硅 鐵、氯化鈣的重量比為1000: 1.5: 0.005: 0.05。 澆注工序
將球化好的鐵水用離心澆注。
將離心澆注好的鑄管現(xiàn)有的技術進行退火、精整、包裝即可。 實施例5:
除在球化劑中添加硅鈣、稀土鈰，硅鈣、稀土鈰與鎂的重量比為l: 1.5: 2 外，其余與實施例3相同。 實施例6:
除在球化劑中添加硅f丐、稀土鈰，硅,丐、稀土鈰與鎂的重量比為1: 3: 8 外，其余與實施例3相同。
實施例l一6的轉包球化鐵水鎂的吸收率平均在59%,含硫量0.00977 — 0.00871%，平均抗拉強度為452.96，特別是實施例5、 6，沒有出現(xiàn)批量球化衰 退的現(xiàn)象。
權利要求
1、一種球墨鑄鐵管的生產工藝，包括熔煉鐵水工序、球化工序、澆注工序、退火工序、精整工序、包裝工序，其特征在于所述的球化工序為先將球化劑加到水平放置的轉包上部反應室中，將鐵水倒入轉包中，鐵水的溫度控制為1410～1530℃；再將轉包翻轉使鐵水和球化劑反應不小于3分鐘，即可，所述的球化劑為鎂、硅鐵、氯化鈣的混合物，鐵水鎂、硅鐵、氯化鈣的重量比為1000∶1-1.5∶0.001-0.005∶0.01-0.05。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種球墨鑄鐵管的生產工藝，其特征在于在球 化劑中添加硅鈣、稀土鈰，硅鈣、稀土鈰與鎂的重量比為l: 1.5-3: 2-8。
3、 根據(jù)權利要求1所述的一種球墨鑄鐵管的生產工藝，其特征在于在球化工序前，轉包溫度不低于700度。
4、 根據(jù)權利要求1所述的一種球墨鑄鐵管的生產工藝，其特征在于鎂的純度不小于99%。鄉(xiāng)、根據(jù)權利要求1所述的一種球墨鑄鐵管的生產工藝，其特征在于所述的熔煉鐵水工序中所制備的鐵水，各種成分的重量百分濃度為碳3.65-3.95%; 硅0.8-1.8%，硫0.006-0.025%，磷0.08%以下，錳0.1-0.35%。/、根據(jù)權利要求6所述的一種球墨鑄鐵管的生產工藝，其特征在于轉包中，鐵水高徑比為l: 1.25 1. 75，鐵水液面高lm 1.4m;。7、用于權利要求1所述的一種用于球墨鑄鐵管生產工藝的轉包裝置，包括轉包(1)、翻轉機構、除塵機構，其特征在于所述的翻轉機構為以位于包體(14)上部反應室(16)附近的旋轉軸(4)為回轉中心的液壓缸(2)，液壓缸(2) 的一端通過鉸接在其活塞外端的包架(3)與轉包(1)底端的外側相連，液壓 缸(2)的另一端固定于支架座(10)。
5、 根據(jù)權利要求8所述的一種用于球墨鑄鐵管的轉包裝置，其特征在于 所述的旋轉軸位(4)于支架座(10)相應凹槽內。 、根據(jù)權利要求8所述的一種用于球墨鑄鐵管的轉包裝置，其特征在于: 所述的轉包(1)內表面設有耐火料的包襯(13)，包體(14)的一側設有進料口 (11)，進料口 (11)與包體(14)可拆卸連接，包體(14)的另一側設有凸 出的反應室(16),反應室蓋(17)位于反應室(16)的頂部，通過卡緊裝置(18) 與反應室(16)密封，反應室(16)與包體(14)通過有孔的隔板(15)分開， 包體(14)前后兩端位于出料口 (11)的附近設有吊軸(12)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種球墨鑄鐵管的生產工藝及裝置，包括熔煉鐵水工序、球化工序、澆注工序、退火工序、精整工序、包裝工序，所述的球化工序為先將球化劑加到水平放置的轉包上部反應室中，將鐵水倒入轉包中，鐵水的溫度控制為1410～1530℃；再將轉包翻轉使鐵水和球化劑反應不小于3分鐘，即可，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，使用純鎂塊作為球化劑，球化劑加工成本低，鎂的吸收率平均60％以上，是一種低成本、低能耗、低資源消耗的球化工藝。同時，由于轉包反應室的特殊設置可使球化處理時鎂蒸汽從包的最底部與鐵水接觸，汽化時的沸騰作用可對鐵水充分攪拌，使球化反應進行的更加充分徹底，，更適合對鐵水質量要求苛刻的水冷金屬型離心鑄造工藝。
文檔編號B22D41/00GK101113482SQ20071002506
公開日2008年1月30日 申請日期2007年7月4日 優(yōu)先權日2007年7月4日
發(fā)明者盧英安, 張同波, 李曉兵, 王桂生, 趙和平, 金時興, 陳江濤, 冶 馬 申請人:蕪湖新興鑄管有限責任公司