球墨管生产工艺

1、铁水制备（采用高炉―中频炉双联工艺):

生产球墨铸铁管所用铁水的制备有二种方式，一是直接利用高炉铁水，二是用冲天炉或其它方法来熔化铸铁。

高炉的入炉原料主要为烧结矿、球团矿、块矿、焦碳、石灰石和部分渣铁;高炉铁水的出炉温度一般为1400-1450°c，经炉外脱硫、倒包等工序后，到中频电炉的铁水温度为1300℃左右;使用高炉铁水生产离心球墨铸铁管，对高炉的铁水成份要求控制如下:

( 1）主要元素含量:c3.9 ~4.2 % ;si1.2-2.0 % ;

Mn<0.05 % ;P≤0.07 %;s≤0.03 %。

(2）非主要元素含量: Cu < 0.10%; Cr < 0.1 %; Ti ≤0.08 % ;

v≤0.015 %; Mg ≤0.015 %;As ≤0.01 %;Ca ≤0.15 %;Sn ≤0.01 %; Ni ≤0.25 %; Sb≤0.01 %。

直接用高炉铁水生产球墨铸铁管，硫含量一般是不能满足要求的。为降低铁水中的硫含量，对高炉铁水需进行炉外脱硫处理;炉外脱硫的工艺有:炉前脱硫法、倒包法、机械搅拌法、喷吹法、镁焦脱硫法和电磁搅拌法等五种。具体选用视炉前操作方式而定。

脱硫后的高炉热铁水经铁水罐一铁水包转送至10T中频电炉内。由于高炉铁水在多数情况下属碳高硅低，因此电炉铁水要达到出铁要求，必须对电炉内的原铁水要进行调质处理，铁水调质是通过往电炉内加废钢和硅铁来对电炉铁水进行降碳和增硅。

电炉铁水为满足浇注要求，还必须进行升温处理。

采用高炉一中频炉双联工艺来制备铁水，具有产量高、成本低的优势;能节约能源。

2．球化处理:

在国内球墨铸铁管生产中，铁水球化主要有冲入法和喂丝法两种形式，公司在以前的生产中是采用冲入法，在新建项目的前期生产中拟采用冲入法，待投产初具规模后拟采用喂丝法。

冲入法球化处理操作:

把块度15-25mm的球化剂堆放在预热至暗红色的球化包内一侧的凹坑内（或堤坝内)，稍加紧实，并根据铁水出铁温度的不同而加不同的覆盖剂

在进行球化处理时，一般先注入铁水总量的2/3—3/4，让球化剂在铁水包内进行充分反应，待铁水翻腾现象基本停止后，再注入余量铁水，同时可冲入一定量的孕育剂进行铁水一次孕育处理。

球化处理完毕后，迅速将铁水内的浮渣扒净，然后转入离心机处进行浇注。

采用冲入法进行球化处理时，只能使用合金球化剂，即稀土镁合金球化剂（ FeSiMg8Re3-B)，其加入量为1.0~1.6%;使用的孕育剂为75SiFe,其加入量为0.4~0.6 %;

冲入法的特点是:操作简便，安全可靠，处理铁水量灵活，不受容量限制，且不需特殊的工艺装备。

3．离心浇注:

离心铸管机的特点:水冷金属型离心铸管机是采用一个封闭水套将铸型（管模）浸泡在水套中;在水套内通入循环冷却水，水温控制较为严格(要求:入水温度为30-35°C，出水温度≤55°C );工作时离心铸管机的上芯、浇注、拨管等工序是在一个工位上完成，管模是在一个整体水套中边旋转、边浇注、边冷却;水套中的冷却水是采取连续供排方式;离心机的动作是通过液压传动，靠计算机来控制。

离心机铸管工艺:球化后的铁水由行车吊运到离心机工位上;将铁水倒入浇注机的扇形包内;当进行再次扒渣后，离心机在液压驱动下上行并随之铸型（管模）开始转动，同时液压浇注机构将扇形包内的铁水以适当的速度开始倾翻;当离心机上行至上限位置时，离心机的转速已达到一定值（浇注速度)，此时从扇形包内流出来的铁水经落槽、流槽，再流入到铸

型内;铁水先浇注管子承口;待承口浇好后，离心机在液压驱动下边浇注球管的直管部分边作返回移动，同时铁水在离心力的作用下快速成形并凝固;待管子凝固后（管体温度600 °C左右)和离心机停止转动时，开动拔管机即将管子从铸型中拔出;在拔管过程中，离心机上行至浇注上限位置，同时人工在芯架上安放一个承口砂芯;再次启动离心机，将进行下一根铸管的浇注循环。

离心机的浇注过程全部为自动，其返回移动的速度和扇形包倾翻的速度决定着铸管壁厚的均匀程度。

水冷金属型离心铸管工艺特点:

(1）金属型由封闭冷却水浸泡，冷却速度快，生产效率高。( 2）采用扇形定量包和长流槽浇注，铸管璧厚均匀。

( 3）管模内表面无涂层保护，铸管外表面质量好。

( 4）机械化、自动化程度高，劳动强度小，但对系统控制要求高。( 5）铸型（管模）更换频繁，使用寿命低。

(6）它适用于批量生产，特别对生产DN1000mm 以下规格的铸管有较

大的优势。

4．退火处理:

水冷法生产的球墨铸铁管需经过退火处理，铸管的退火过程是为了消除管体内的渗碳体以达到基体铁素体化，提高铸管的机械性能。

公司在新建项目中，建造的为蓄热式连续退火炉。退火炉的炉体呈卧式;退火炉的长度为45米;炉内分加热、保温、急冷、缓冷、后冷五个温度区域，其各区段的温度主要靠调节煤气烧嘴来加以控制。

在退火炉前有专门的对中机构使管子排列整齐进炉;退火炉中间用幕墙将退火炉各区段隔开;炉子两端进、出口处悬挂有门帘，并设置有风募来隔热。

退火炉的输送链由电机传动装置带动，电机可调速，传动链上装有推爪，节距为330mm;小口径管子每个节距放一根，中型口径管子则间隔2-5个节距放一根.

在退火炉的炉膛底部设有耐热钢轨，起支承管子并使管子在其上面滚动前进;另外在炉子的中部还有几个液压推杆间歇工作，起对中作用，使管子在炉内排列整齐。

离心球墨铸铁管退火后的出炉温度一般要求不高于650°C,整个退火时间为55—60min。

球墨铸铁管进行退火处理的目的是为了在高温退火状态下消除渗碳体，在低温退火状态下消除珠光体，最后得到以铁素体为基体的金相组织。

球墨铸铁管经过退火处理后，可以改善其力学性能，从而达到所要求的机械性能指标要求。

5．精整:

精整部分包括喷锌、三磨、切环、倒角、试压等工序，精整线的生产是采用流水线作业，其各工序的特点如下:

( 1）喷锌:

喷锌过程是在球铁管的外表面上均匀喷上一层锌层，它可以增强管子的抗土壤腐蚀能力。

一般情况下，球铁管是按IS02531标准要求进行喷锌;特殊情况下，也可以依用户要求而定。

按IS02531标准规定，喷锌时要用99.9%的金属锌进行喷涂，喷涂后的管子的表面覆盖锌层应不少于130g/m2。

进行锌层喷涂的喷锌机为铸管生产专用设备，锌丝是采用电弧熔化，其生产过程为自动控制。

( 2)打磨:

a、清理承口、插口:

清除承口、插口两端的飞边、毛刺;清除承口内腔的残渣和粘砂;用钢丝刷和气动砂轮机将承口、插口的内、外表面打磨光滑，并清理干净。

b、内壁修磨:

开动修磨机清理管子内壁的毛刺。磨管机从铸管两端进入管内，工作时修磨机边打磨边移动，它能使铸管内表面都能磨到。

c、铸管检查:

每根铸管都需要检查。铸管的承口内径和插口外径用标园来测量，在检查时当发现管子有承口内径小或插口外径大时，需进行修磨处理;当发现管子有椭圆、变形超过规定时，则用整园机进行校正。

铸管的平直度用肉眼来检查，发现不直的管子要抽出并送压力机进行校正处理。

(3)切环、倒角:

对于有插口浇不足、插薄、插厚现象的管子;或水压试验时，管子的插口部位有渗、漏水现象;对这类管子进行切环处理时能使管子的有效长度达到5.5M;这类管子需进行切环处理。

另外，按组批取样要求，对退火管作机械性能检验时，需在管子的插口端部切取一截样环。

经切环后的管子，其插口端部需进行倒角处理,管子的插口倒角要控制严格，倒角尺寸要符合标准要求。

(4)水压试验:

生产的铸管每根都需要进行水压试验。

水压试验的工艺过程为:铸管从滚道上滚至水压试验机的管子托架上,管子托架升起;待托架升起到水压试验的压紧工位时，夹紧油缸前进并将管子固定住;管子承、插口两端与水压机固定盘间是采用密封圈进行密封;

( 5）煤气管生产:

输送煤气的球铁管与输水管相比，生产时要增设内、外加工机床、磨削机床以及多孔钻床。

由于输送煤气的管子内壁不涂水泥，故要对内壁进行打磨以保证管子内表面光滑;为保证煤气管的密封性能，其密封部位需打磨和进行车削处理;煤气管法兰端面的螺孔需用多孔钻进行打孔。

每根煤气管除必须进行水压试验外，还必须进行气密试验检查;进行气密试验时，是将管子通入6×103Pa的压缩空气，将其浸入水中以观察其不漏气为合格。

6．水泥涂衬;

水泥涂衬是在铸管内表面衬上一层较薄的水泥砂浆，以增强铸管内表面的抗腐蚀性能，并提高铸管内表面的光洁度，以减少输水压力。

涂水泥衬层的工艺过程:

先将铸管放在布料工位;装上承、插口堵头，以免离心脱水时，水泥砂桨流出;插口堵头是套在管子上;承口端是将堵头放入承口内，其端面紧贴在管口处;堵头是靠人工充气来将其套牢。

堵头装好后，水泥灰桨通过布料小车上的布料泵，由布料杆将其均匀布在铸管的内腔内，布好料的管子通过步进输送机被送到离心脱水工位。

在离心脱水工位上，装有厚橡胶滚轮;铸管放在滚轮上，管子的上部有橡胶压轮;工作时滚轮转动并带动管子高速旋转，在离心力的作用下，水泥砂浆中的水份被分离出来。

水泥内衬层涂好后，步进输送机动作将管子移出离心脱水工位;人工拆除管子两端上的堵头，倾斜管子将管内的水倒出;将管子两端修理干净

并检查，涂好水泥衬层的管子被运送至养生坑。

衬层养生:

涂水泥内衬的管子先在养生坑内自然养生2小时以上（常温状态下),然后往养生坑内通蒸汽进行养生，蒸汽养生温度控制在 35-50°C之间，相对温度为80-90%，养生时间控制在8-12小时之间。

7．喷漆包装:

在铸管外表面涂上沥青漆（煤气管内、外表面均需涂沥青漆）是为了增强铸管外表面的抗腐蚀性能，提高铸管的外表面质量。

喷涂沥青漆有预热—喷涂―烘干三个过程。

将待喷漆管先经过预热炉预热到一定温度后，由输送链送到喷涂工位。喷涂工位上有内喷和外喷两道工序;一般情况下，水管只进行外喷即可。管子在喷涂工位喷好漆后，即通过步进输送机将其送到烘干炉中的输送链上，管子通过烘干炉将其漆膜烘干，漆膜表面坚硬，以保证管子下线后，其漆膜不会被破坏。沥青喷涂生产是采用流水线生产作业方式。

烘干后的铸管应喷标识，喷标识依IS02531-1998 (E)标准要求，标识作为永久性标记应清晰。

标识喷好后，经检验人员进行最终检验合格后即可入库，对于DN200以下规格的合格铸管应进行打捆处理，以免管子有碰伤、变形、装卸及运输等困难问题。

注：图文来源于网络