熱模法大口徑2GS球鐵管承口夾渣缺陷的防止

盧彥會 李朝暉 李曉勤 白占順

熱模法大口徑2GS球鐵管承口夾渣缺陷的防止

盧彥會 李朝暉 李曉勤 白占順

通過對大口徑球鐵管球化處理及澆注工藝進行研究，確認承口充型時間、承口凝固速度、涂料的強度及覆蓋劑中的鐵屑是形成熱模法球鐵管承口夾渣的主要因素。為避免承口夾渣缺陷，同時進一步降低球化工序成本，對球化處理工藝及澆注工藝進行改進，并用于生產實踐，提高了產品的質量，取得良好的經濟效益。

球墨鑄鐵管 球化 夾渣 覆蓋劑 球化等級

1.原球化處理工藝的缺點

由球化反應的化學過程，我們知道球化劑中的鎂進入鐵液后首先起脫硫去氧作用，當鐵液中的硫量、氧量降至一定值時，鎂開始對石墨的球化起作用，促進石墨長成球狀。鎂的脫硫反應式為：

如果鐵液中氧、硫含量高就會增加球化劑耗量，影響球化效果。我公司在原球化處理工藝中所采用的覆蓋劑為回爐料和鐵屑，但是目前鐵屑采購困難，且氧化嚴重含有大量雜質。而氧化嚴重的鐵屑增加了鐵液中的氧化元素的含量，因此，當氧化嚴重的鐵屑融入鐵液后不僅消耗大量的球化劑，影響球化質量，同時形成大量的氧化物給扒渣操作帶來困難，使鐵液中渣量增加，從而影響球鐵管的內在質量。

2.試驗方法

為了避免承口夾渣缺陷，提高球化質量，我們對球化工藝和澆注工藝進行了改進，取消覆蓋劑中的鐵屑，只用回爐料作覆蓋劑，增加回爐料的用量，調整澆注和噴涂工藝參數增加承口凝固速度和涂料層的強度。

3.試驗結果及分析

我們對大量的管子進行了現場跟蹤試驗，試驗結果見表1、表2。

根據實驗結果我們對承口D3面夾渣的主要原因分析如下：

在3月份出現的D3面夾渣有兩種形式：

表1 球化工藝現場跟蹤試驗結果

表2 澆鑄工藝現場跟蹤試驗結果

3.1 機械夾渣

這部分夾渣管所占的比例比較少，約占全部夾渣管數量的30%。夾渣缺陷產生的主要原因是涂料和隨流孕育不適合生產要求。涂料方面造成承口夾渣的原因是：

（1）噴涂在管模內表面的涂料強度低

導致涂料強度低的原因有兩個方面：一是配置的涂料本身強度低；二是噴涂時風壓、罐壓沒有達到規定的壓力，特別是噴嘴間隙和噴頭角度的調整最為關鍵。

（2）流槽內表面的石墨涂料附著力不夠

潮濕的流槽涂料接觸高溫鐵液時會爆裂脫落，這部分涂料被沖入承口型腔形成夾渣。

（3）承口砂芯上的涂料

如果芯子上的涂料過厚，并且沒有完全干燥，澆注過程中也易造成承口D3面的夾渣缺陷。

3.2 氧化渣

形成這種夾渣的先決條件是：①原鐵水的含碳量過高，大于3.8%；②碳當量大于4.5%；③澆注溫度過高，大于1330℃；④澆注后鐵水凝固的時間大于4分鐘；⑤球化不良和球化衰退；⑥原鐵水氧化嚴重等。我們在3月份出現的大量承口夾渣管主要原因是因為鐵水在承口凝固時間過長造成的，由于2GS管的承口形狀特殊，重量比T型管的承口重量多162公斤，近40mm壁厚的承口完全凝固需3-4分鐘的時間。在此期間會造成球化衰退和石墨漂浮，即便碳當量不高（4.0%-4.2%）在溫度和時間變化較大的情況下，同樣會產生石墨漂浮現象，這是離心鑄造特有的缺陷之一。

4.糾正預防措施的制訂

為防止2GS球鐵管夾渣，制訂如下工藝措施：

4.1 預防承口D3面機械夾渣的措施

（1）嚴格控制配涂的涂料強度、粘度和比重，要控制在工藝規程規定的范圍之內，且必須一次配涂成功。

（2）嚴格控制所用噴嘴的加工質量，噴嘴的涂料出口的孔徑，按1.5mm、2.0mm、2.5mm三種尺寸加工。直徑大于2.5mm的噴嘴不允許使用。

（3）噴涂時的風壓，當風壓低于0.4Mpa時不允許噴涂。

（4）流槽涂料要嚴格按工藝進行涂刷，新補刷流槽涂料后，澆注前流槽溫度要大于150℃，保持此溫度時間大于15分鐘，防止因流槽涂料潮濕造成在澆注過程中引起的涂料脫落。

（5）芯子涂料層的厚度要控制在0.8-0.2mm范圍之內，涂料厚度大于1.2mm的芯子不允許上機使用，制備好的芯子存放時間要大于8小時，小于18小時。

（6）隨流孕育嚴格執行前澆點遲開3秒的規定，隨流孕育劑量嚴格控制在鐵水重量的0.3%-0.4%。

4.2 防氧化夾渣的措施

（1）改變一次球化的工藝，變一次出鐵為兩次出鐵，先出鐵水總量的2/3的鐵水進行球化，待球化反應的鎂光消失后，再出剩余的1/3鐵水。

（2）按兩次出鐵的球化工藝、球化前的鐵水成分與原工藝一致，球化溫度1450-1550℃，出鐵前工頻爐斷電1.5-2分鐘后測溫，扒渣后出鐵球化。

（3）取消球化包內的鐵屑覆蓋工藝，把原鐵屑覆蓋改為回爐料覆蓋，以減少鐵水中的渣量。

（4）球化包的扒渣在撒上聚渣劑后靜置30秒以上，扒渣2-3次。

（5）澆注工藝的變化主要是澆注溫度、噴涂前的管模溫度、澆注轉速、前澆點停留時間、扇型包的翻包速度、澆注后的冷卻速度、推管溫度等進行如下調整：

①澆注溫度控制在1270-1300℃（僅使用于2GS DN1400mm產品）。

②噴涂前的管模溫度控制在180-240℃之間，承口的噴涂溫度≤220℃（管模軸向最大溫差不大于40℃）。

③前澆點的停留時間要嚴格控制在13秒內，超過13秒要及時調整扇型包的翻包速度。

④澆注后的冷卻，要調整外噴水加速承口的冷卻速度，這是防止承口D3 面夾渣和球化衰退及石墨漂浮的重要措施。承口凝固的時間要基本上與管身同步，冷卻速度在2-2.5分鐘之間，特別要注意管身與承口的冷卻速度，防止出現激冷裂紋的現象。

⑤扇型包的翻包速度要不大于65秒，超出此速度要調整。

⑥推管溫度控制在600℃以下。

⑦開外噴水的時間要在澆注車退出管模后立即打開外噴水，內噴水的時間要控制在外噴水停止后打開，水量要成霧狀。

⑧定期調整膠體磨的間隙，保證涂料通過膠體磨時涂料被磨細。

⑨噴涂裝置要定期進行檢修，不允許有跑冒滴漏的現象，對過濾器要定期清洗，包括涂料容易出現沉淀的各個部位。

⑩噴嘴要定期更換，不允許私自改動噴嘴的任何尺寸，涂料的出口直徑最大不可超過2.5mm。超過2.5mm的噴嘴不允許使用。噴嘴出口處應為斜面，不允許使用有臺階的噴嘴。

5.結論

通過嚴格控制涂料的強度，噴嘴的質量。同時改進球化工藝，調整澆注溫度等工藝參數。鑄管的承口夾渣缺陷得到有效控制。采取上述工藝措施后，我公司2GS球鐵管的承口夾渣缺陷明顯降低，夾渣管的比例由原來的4%降至0.5%。

[1]中國機械工程學會鑄造分會編.鑄造手冊第一卷[M].鑄鐵.北京：機械工業出版社，1993.

[2]陸文華等主編.鑄造合金及其熔煉[M].北京: 機械工業出版社，1996.

[3]范英俊編著.離心球墨鑄鐵管工藝及裝備[M].北京：中國科學技術出版社，2001.

（作者單位：新興鑄管股份有限公司）