大口径球墨铸铁管产能和质量提升实践

程宇

摘 要：目前国内、国际市场对于大口径球墨铸铁管的需求量越来越大，对产品质量的要求也越来越高，但由于铸管生产线具有连续性特点，一定程度上限制了生产规模的扩大。研究发现，大口径球墨铸铁管在生产中存在的主要问题是稳定性差，椭圆变形率高等。通过对热模离心机、抱管机、退火炉等设备进行技术优化改进，实现了热模法大口径铸管产能的大幅提升，管材品质亦得到了显著改善。

关键词：大口径;球墨铸铁管;热模法;产能;质量; 提升

1 前言

离心球墨铸铁管是我国八十年代新兴的一种工业产品，广泛应用于冶金、化工、城建、城市供排水工程、燃气和输油管道等诸多工业及民用领域。球墨铸铁管具有强度高、塑性好、重量轻（壁厚为灰铸铁管的2/3-1/2）、耐压、抗震能力大，耐腐蚀、安装方便、使用寿命长等优点，因此，球墨铸铁管产品具有良好的市场前景，随着近年来工艺、设备技术的不断更新，用户对球墨铸铁管产品的质量及规格也有了更高要求。据建设部有关资料和市场调查发现，国内、国际市场对于大口径球墨铸铁管（DN2200—DN2600）的需求量是非常巨大的，但由于球墨铸铁管生产线的连续性特点，一定程度上限制了生产规模的扩大。通过调查了解到，在一些大型球墨铸铁管工程项目中，要求生产能力满足DN2200—DN2600大口径铸管产品的情况较多。因此，开发并优化生产该规格产品的工艺装备技术，具有良好的社会价值。

2 技术改进条件

本次项目升级改造实践依托山东球墨铸铁管有限公司的搬迁工程，实施球墨铸铁管生产线的工艺、设备技术改进和创新，实现生产规模化大型化。其中，重点针对大规格铸铁管的生产效率和质量提升进行研究，对传统热模法离心机、抱管机、退火炉等进行技术改进，使其主要技术经济指标、整体装备技术水平、自动化程度等方面均达到国内领先水平。

3 存在问题

目前，大口径球墨铸铁管生产中存在主要问题是：⑴热模离心机产管质量稳定性不佳，这是决定大规格铸管质量的关键点，是决定其质量好坏的前提。⑵高温铸铁管的椭圆问题。这一问题的技术难题是在于从离心机拔出来的铸管，因为直径较大、温度较高，容易产生椭圆变形，造成废品较多，增加了生产成本。

4 改进措施

4.1热模法离心机

为了保证热模法离心机生产铸管的质量，进行如下改进：

（1）采用可横向移动的浇注小车和喷涂小车。

球化铁水浇注到转动的铸管管模上，由于合金钢制管模温度低，直径大，如果在浇注铁水时浇注到管模上的铁水不均匀，则容易产生铸管厚度不均匀的现象，在旋转凝固过程中结晶渗碳体的产生不理想，容易产生废品。而采用移动浇注小车后，铁水冷却速度的可以通过移动小车速度控制、管模转动速度控制、铁水浇注量控制相结合的方式，较好地控制浇铸质量，并根据铸管直径大小进行系列化选择调整，有效改进铁水在旋转凝固过程中较为理想得产生结晶渗碳体。

而喷涂小車具有喷涂均匀和自动清理两种功能，保证喷涂在管模内壁上的涂料膜均匀，保证涂料膜隔热均匀，也减少对铁水凝固结晶的影响，保证铸造球墨铸铁管的质量。电动机构可清理浇铸后残留的涂料，提高涂料清理的效率，降低劳动强度。

（2）配置自动上芯装置

因该系统铸管和设备直径较大，从安全操作上考虑，设置自动上芯系统，将上芯、取芯、运芯、翻芯等动作全部为机械化自动作业，提高上芯效率，达到快速、准确效果。

（3）浇注铁水系统的铁水孕育方式为随流孕育加型内孕育

为使铁水在凝固过程中析出的石墨由片状转变为球状，获得球状石墨铸铁，提高球墨铸铁的塑性和韧性，铁水需要经过球化处理。铸造铁水中添加球化剂球化处理后，铁水的过冷倾向增大，为了抑制共晶渗碳体析出，促进石墨化，提高产品的塑性和韧性，必须在浇注铁水过程中进行孕育处理。而此种方式是在传统随流孕育基础上增加了管模内壁均匀涂加孕育剂，因为喷涂小车的改进，可以保证管模内壁孕育剂喷涂均匀，提高了孕育处理效果，并随浇注位置的变化自动调控，是保证大规格铸管产品质量的重要部分。

4.2 铸管椭圆变形问题

4.2.1旋转抱管机构

由于刚刚拔出的大直径铸管，外部是结晶硬壳，内部还没有完全凝固，极易产生椭圆变形。因此在离心机区域、退火炉区域和精整线区域之间管子的转运，采用旋转抱管装置。即在转运过程中，始终保证铸态的铸铁管处于一定速度的旋转，使其受力均匀，同时起到均匀风冷的作用。抱管装置与天车的大车组装，替代天车小车，增加了升降装置、抱管机和管子旋转装置。具体技术优化措施如下：

（1）管子起吊后，旋转托轮通过压力检测，以及防爆变频电机的控制，保证铸态铸管的压力精准，保证热管始终旋转，防止发生椭圆变形。

（2）托轮转速采用变频器进行调整，以方便起吊不同管径的铸管;

（3）抱管臂周边采用隔热保温层;

（4）通过加装旋转编码器，可自动检测吊具高度。

4.2.2退火炉优化改进

台式小车是用于运送由热模法生产的铸管进出退火炉的装置，为了避免管子产生椭圆变形，小车上采用旋转的托轮来支撑高温铸管。台式小车支撑托轮均为风冷驱动轮的结构形式，风冷驱动装置放在平台下面，平台采用隔热材料，保证驱动装置的环境温度，确保其在高温环境中正常运转，在退火时铸管不会产生停转的现象。

5 结语

本次技术升级改造完成后，实现热模法大口径铸管（DN2200—DN2600）生产线的生产能力超过设计能力10%以上，生产率和成品率均大幅提高，管材品质得到显著改善，具有良好的技术推广和应用价值，成为我国球墨铸铁管行业升级改造十分可借鉴的一项成功案例。对于我国铸造行业而言，技术创新发展始终是核心问题，该项目中的新技术研究及应用，对提高铸造行业产质量水平、自动化水平，提高企业的经济效益和社会效益具有重大意义。

参考文献：

[1] 范英俊.球墨铸铁管制造技术研究与应用[M].北京：冶金工业出版社，2001