程宇

摘 要：目前國內(nèi)、國際市場對于大口徑球墨鑄鐵管的需求量越來越大，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來越高，但由于鑄管生產(chǎn)線具有連續(xù)性特點(diǎn)，一定程度上限制了生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大。研究發(fā)現(xiàn)，大口徑球墨鑄鐵管在生產(chǎn)中存在的主要問題是穩(wěn)定性差，橢圓變形率高等。通過對熱模離心機(jī)、抱管機(jī)、退火爐等設(shè)備進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了熱模法大口徑鑄管產(chǎn)能的大幅提升，管材品質(zhì)亦得到了顯著改善。

關(guān)鍵詞：大口徑;球墨鑄鐵管;熱模法;產(chǎn)能;質(zhì)量; 提升

1 前言

離心球墨鑄鐵管是我國八十年代新興的一種工業(yè)產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、城建、城市供排水工程、燃?xì)夂洼斢凸艿赖戎T多工業(yè)及民用領(lǐng)域。球墨鑄鐵管具有強(qiáng)度高、塑性好、重量輕（壁厚為灰鑄鐵管的2/3-1/2）、耐壓、抗震能力大，耐腐蝕、安裝方便、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，因此，球墨鑄鐵管產(chǎn)品具有良好的市場前景，隨著近年來工藝、設(shè)備技術(shù)的不斷更新，用戶對球墨鑄鐵管產(chǎn)品的質(zhì)量及規(guī)格也有了更高要求。據(jù)建設(shè)部有關(guān)資料和市場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)、國際市場對于大口徑球墨鑄鐵管（DN2200—DN2600）的需求量是非常巨大的，但由于球墨鑄鐵管生產(chǎn)線的連續(xù)性特點(diǎn)，一定程度上限制了生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大。通過調(diào)查了解到，在一些大型球墨鑄鐵管工程項(xiàng)目中，要求生產(chǎn)能力滿足DN2200—DN2600大口徑鑄管產(chǎn)品的情況較多。因此，開發(fā)并優(yōu)化生產(chǎn)該規(guī)格產(chǎn)品的工藝裝備技術(shù)，具有良好的社會價(jià)值。

2 技術(shù)改進(jìn)條件

本次項(xiàng)目升級改造實(shí)踐依托山東球墨鑄鐵管有限公司的搬遷工程，實(shí)施球墨鑄鐵管生產(chǎn)線的工藝、設(shè)備技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模化大型化。其中，重點(diǎn)針對大規(guī)格鑄鐵管的生產(chǎn)效率和質(zhì)量提升進(jìn)行研究，對傳統(tǒng)熱模法離心機(jī)、抱管機(jī)、退火爐等進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，使其主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、整體裝備技術(shù)水平、自動化程度等方面均達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

3 存在問題

目前，大口徑球墨鑄鐵管生產(chǎn)中存在主要問題是：⑴熱模離心機(jī)產(chǎn)管質(zhì)量穩(wěn)定性不佳，這是決定大規(guī)格鑄管質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)，是決定其質(zhì)量好壞的前提。⑵高溫鑄鐵管的橢圓問題。這一問題的技術(shù)難題是在于從離心機(jī)拔出來的鑄管，因?yàn)橹睆捷^大、溫度較高，容易產(chǎn)生橢圓變形，造成廢品較多，增加了生產(chǎn)成本。

4 改進(jìn)措施

4.1熱模法離心機(jī)

為了保證熱模法離心機(jī)生產(chǎn)鑄管的質(zhì)量，進(jìn)行如下改進(jìn)：

（1）采用可橫向移動的澆注小車和噴涂小車。

球化鐵水澆注到轉(zhuǎn)動的鑄管管模上，由于合金鋼制管模溫度低，直徑大，如果在澆注鐵水時(shí)澆注到管模上的鐵水不均勻，則容易產(chǎn)生鑄管厚度不均勻的現(xiàn)象，在旋轉(zhuǎn)凝固過程中結(jié)晶滲碳體的產(chǎn)生不理想，容易產(chǎn)生廢品。而采用移動澆注小車后，鐵水冷卻速度的可以通過移動小車速度控制、管模轉(zhuǎn)動速度控制、鐵水澆注量控制相結(jié)合的方式，較好地控制澆鑄質(zhì)量，并根據(jù)鑄管直徑大小進(jìn)行系列化選擇調(diào)整，有效改進(jìn)鐵水在旋轉(zhuǎn)凝固過程中較為理想得產(chǎn)生結(jié)晶滲碳體。

而噴涂小車具有噴涂均勻和自動清理兩種功能，保證噴涂在管模內(nèi)壁上的涂料膜均勻，保證涂料膜隔熱均勻，也減少對鐵水凝固結(jié)晶的影響，保證鑄造球墨鑄鐵管的質(zhì)量。電動機(jī)構(gòu)可清理澆鑄后殘留的涂料，提高涂料清理的效率，降低勞動強(qiáng)度。

（2）配置自動上芯裝置

因該系統(tǒng)鑄管和設(shè)備直徑較大，從安全操作上考慮，設(shè)置自動上芯系統(tǒng)，將上芯、取芯、運(yùn)芯、翻芯等動作全部為機(jī)械化自動作業(yè)，提高上芯效率，達(dá)到快速、準(zhǔn)確效果。

（3）澆注鐵水系統(tǒng)的鐵水孕育方式為隨流孕育加型內(nèi)孕育

為使鐵水在凝固過程中析出的石墨由片狀轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙?，獲得球狀石墨鑄鐵，提高球墨鑄鐵的塑性和韌性，鐵水需要經(jīng)過球化處理。鑄造鐵水中添加球化劑球化處理后，鐵水的過冷傾向增大，為了抑制共晶滲碳體析出，促進(jìn)石墨化，提高產(chǎn)品的塑性和韌性，必須在澆注鐵水過程中進(jìn)行孕育處理。而此種方式是在傳統(tǒng)隨流孕育基礎(chǔ)上增加了管模內(nèi)壁均勻涂加孕育劑，因?yàn)閲娡啃≤嚨母倪M(jìn)，可以保證管模內(nèi)壁孕育劑噴涂均勻，提高了孕育處理效果，并隨澆注位置的變化自動調(diào)控，是保證大規(guī)格鑄管產(chǎn)品質(zhì)量的重要部分。

4.2 鑄管橢圓變形問題

4.2.1旋轉(zhuǎn)抱管機(jī)構(gòu)

由于剛剛拔出的大直徑鑄管，外部是結(jié)晶硬殼，內(nèi)部還沒有完全凝固，極易產(chǎn)生橢圓變形。因此在離心機(jī)區(qū)域、退火爐區(qū)域和精整線區(qū)域之間管子的轉(zhuǎn)運(yùn)，采用旋轉(zhuǎn)抱管裝置。即在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，始終保證鑄態(tài)的鑄鐵管處于一定速度的旋轉(zhuǎn)，使其受力均勻，同時(shí)起到均勻風(fēng)冷的作用。抱管裝置與天車的大車組裝，替代天車小車，增加了升降裝置、抱管機(jī)和管子旋轉(zhuǎn)裝置。具體技術(shù)優(yōu)化措施如下：

（1）管子起吊后，旋轉(zhuǎn)托輪通過壓力檢測，以及防爆變頻電機(jī)的控制，保證鑄態(tài)鑄管的壓力精準(zhǔn)，保證熱管始終旋轉(zhuǎn)，防止發(fā)生橢圓變形。

（2）托輪轉(zhuǎn)速采用變頻器進(jìn)行調(diào)整，以方便起吊不同管徑的鑄管;

（3）抱管臂周邊采用隔熱保溫層;

（4）通過加裝旋轉(zhuǎn)編碼器，可自動檢測吊具高度。

4.2.2退火爐優(yōu)化改進(jìn)

臺式小車是用于運(yùn)送由熱模法生產(chǎn)的鑄管進(jìn)出退火爐的裝置，為了避免管子產(chǎn)生橢圓變形，小車上采用旋轉(zhuǎn)的托輪來支撐高溫鑄管。臺式小車支撐托輪均為風(fēng)冷驅(qū)動輪的結(jié)構(gòu)形式，風(fēng)冷驅(qū)動裝置放在平臺下面，平臺采用隔熱材料，保證驅(qū)動裝置的環(huán)境溫度，確保其在高溫環(huán)境中正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在退火時(shí)鑄管不會產(chǎn)生停轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

5 結(jié)語

本次技術(shù)升級改造完成后，實(shí)現(xiàn)熱模法大口徑鑄管（DN2200—DN2600）生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力超過設(shè)計(jì)能力10%以上，生產(chǎn)率和成品率均大幅提高，管材品質(zhì)得到顯著改善，具有良好的技術(shù)推廣和應(yīng)用價(jià)值，成為我國球墨鑄鐵管行業(yè)升級改造十分可借鑒的一項(xiàng)成功案例。對于我國鑄造行業(yè)而言，技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展始終是核心問題，該項(xiàng)目中的新技術(shù)研究及應(yīng)用，對提高鑄造行業(yè)產(chǎn)質(zhì)量水平、自動化水平，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益具有重大意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 范英俊.球墨鑄鐵管制造技術(shù)研究與應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2001