大口徑球墨鑄鐵管產能和質量提升實踐

程宇

摘 要：目前國內、國際市場對于大口徑球墨鑄鐵管的需求量越來越大，對產品質量的要求也越來越高，但由于鑄管生產線具有連續性特點，一定程度上限制了生產規模的擴大。研究發現，大口徑球墨鑄鐵管在生產中存在的主要問題是穩定性差，橢圓變形率高等。通過對熱模離心機、抱管機、退火爐等設備進行技術優化改進，實現了熱模法大口徑鑄管產能的大幅提升，管材品質亦得到了顯著改善。

關鍵詞：大口徑;球墨鑄鐵管;熱模法;產能;質量; 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產品，廣泛應用于冶金、化工、城建、城市供排水工程、燃氣和輸油管道等諸多工業及民用領域。球墨鑄鐵管具有強度高、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、使用壽命長等優點，因此，球墨鑄鐵管產品具有良好的市場前景，隨著近年來工藝、設備技術的不斷更新，用戶對球墨鑄鐵管產品的質量及規格也有了更高要求。據建設部有關資料和市場調查發現，國內、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線的連續性特點，一定程度上限制了生產規模的擴大。通過調查了解到，在一些大型球墨鑄鐵管工程項目中，要求生產能力滿足DN2200—DN2600大口徑鑄管產品的情況較多。因此，開發并優化生產該規格產品的工藝裝備技術，具有良好的社會價值。

2 技術改進條件

本次項目升級改造實踐依托山東球墨鑄鐵管有限公司的搬遷工程，實施球墨鑄鐵管生產線的工藝、設備技術改進和創新，實現生產規?；笮突?。其中，重點針對大規格鑄鐵管的生產效率和質量提升進行研究，對傳統熱模法離心機、抱管機、退火爐等進行技術改進，使其主要技術經濟指標、整體裝備技術水平、自動化程度等方面均達到國內領先水平。

3 存在問題

目前，大口徑球墨鑄鐵管生產中存在主要問題是：⑴熱模離心機產管質量穩定性不佳，這是決定大規格鑄管質量的關鍵點，是決定其質量好壞的前提。⑵高溫鑄鐵管的橢圓問題。這一問題的技術難題是在于從離心機拔出來的鑄管，因為直徑較大、溫度較高，容易產生橢圓變形，造成廢品較多，增加了生產成本。

4 改進措施

4.1熱模法離心機

為了保證熱模法離心機生產鑄管的質量，進行如下改進：

（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，如果在澆注鐵水時澆注到管模上的鐵水不均勻，則容易產生鑄管厚度不均勻的現象，在旋轉凝固過程中結晶滲碳體的產生不理想，容易產生廢品。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、管模轉動速度控制、鐵水澆注量控制相結合的方式，較好地控制澆鑄質量，并根據鑄管直徑大小進行系列化選擇調整，有效改進鐵水在旋轉凝固過程中較為理想得產生結晶滲碳體。

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晶的影響，保證鑄造球墨鑄鐵管的質量。電動機構可清理澆鑄后殘留的涂料，提高涂料清理的效率，降低勞動強度。

（2）配置自動上芯裝置

因該系統鑄管和設備直徑較大，從安全操作上考慮，設置自動上芯系統，將上芯、取芯、運芯、翻芯等動作全部為機械化自動作業，提高上芯效率，達到快速、準確效果。

（3）澆注鐵水系統的鐵水孕育方式為隨流孕育加型內孕育

為使鐵水在凝固過程中析出的石墨由片狀轉變為球狀，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，促進石墨化，提高產品的塑性和韌性，必須在澆注鐵水過程中進行孕育處理。而此種方式是在傳統隨流孕育基礎上增加了管模內壁均勻涂加孕育劑，因為噴涂小車的改進，可以保證管模內壁孕育劑噴涂均勻，提高了孕育處理效果，并隨澆注位置的變化自動調控，是保證大規格鑄管產品質量的重要部分。

4.2 鑄管橢圓變形問題

4.2.1旋轉抱管機構

由于剛剛拔出的大直徑鑄管，外部是結晶硬殼，內部還沒有完全凝固，極易產生橢圓變形。因此在離心機區域、退火爐區域和精整線區域之間管子的轉運，采用旋轉抱管裝置。即在轉運過程中，始終保證鑄態的鑄鐵管處于一定速度的旋轉，使其受力均勻，同時起到均勻風冷的作用。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、抱管機和管子旋轉裝置。具體技術優化措施如下：

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

（2）托輪轉速采用變頻器進行調整，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）通過加裝旋轉編碼器，可自動檢測吊具高度。

4.2.2退火爐優化改進

臺式小車是用于運送由熱模法生產的鑄管進出退火爐的裝置，為了避免管子產生橢圓變形，小車上采用旋轉的托輪來支撐高溫鑄管。臺式小車支撐托輪均為風冷驅動輪的結構形式，風冷驅動裝置放在平臺下面，平臺采用隔熱材料，保證驅動裝置的環境溫度，確保其在高溫環境中正常運轉，在退火時鑄管不會產生停轉的現象。

5 結語

本次技術升級改造完成后，實現熱模法大口徑鑄管（DN2200—DN2600）生產線的生產能力超過設計能力10%以上，生產率和成品率均大幅提高，管材品質得到顯著改善，具有良好的技術推廣和應用價值，成為我國球墨鑄鐵管行業升級改造十分可借鑒的一項成功案例。對于我國鑄造行業而言，技術創新發展始終是核心問題，該項目中的新技術研究及應用，對提高鑄造行業產質量水平、自動化水平，提高企業的經濟效益和社會效益具有重大意義。

參考文獻：

[1] 范英俊.球墨鑄鐵管制造技術研究與應用[M].北京：冶金工業出版社，2001