熱模鑄管生產(chǎn)工藝課件分析

熱模鑄管生產(chǎn)工藝課件2015.12.15第一部分球墨鑄鐵及其應(yīng)用第二部分離心球墨鑄鐵管第三部分過程質(zhì)量控制

課件提綱

第一部分

球墨鑄鐵及其應(yīng)用

鑄鐵嚴(yán)格意義上講有15種之多，球墨鑄鐵只是其中一種。之所以稱球墨鑄鐵是因?yàn)樵阼F水中添加了球化劑，通過球化處理使鑄鐵中的片狀石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙?，球狀石墨對金屬基體的割裂作用比其它形狀石墨小，克服了片狀石墨對鐵基體連續(xù)性的阻止作用，使其具有了卓越的可延性、柔韌性和抗沖擊性。球墨鑄鐵制造工藝自上世紀(jì)40年代被發(fā)現(xiàn)，之后迅速大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，在壓力管道及配件和汽車、機(jī)床、農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。一、球墨鑄鐵的特點(diǎn)

灰鐵與球鐵在顯微鏡下的組織比對圖例一、球墨鑄鐵的特點(diǎn)1、設(shè)備選擇

1.1熔煉設(shè)備的選用首先是在滿足生產(chǎn)需要的前提下，遵循高效、低耗的原則。感應(yīng)電爐加熱速度快，爐子的熱效率較高，氧化燒損較輕，吸收氣體較少，可避免增硫、磷問題。

1.2球化包的確定為

了提高球化劑的吸收率，

增加球化效果，球化包應(yīng)

比一般鐵液包較深，球高

度與直徑比為≥2：1。

二、球墨鑄鐵獲得條件2、原材料選擇

2.1

選擇球鐵球化劑的加入效果條件是：高碳、低硅、大孕育量。

為了穩(wěn)定化學(xué)成份和有效地控制白口化元素和反球化元素，保證熔煉鐵水的質(zhì)量，其化學(xué)成份為：

C＞3.3％，Si1.25％～1.60％，

Mn≤0.4%P≤0.06％，S≤0.04％。

二、球墨鑄鐵獲得條件

2.2球化劑的選用應(yīng)根據(jù)熔煉設(shè)備的不同及出鐵溫度和鐵液的純凈度（含硫量、氧化程度等）而定，通常選用稀土鎂合金和鈍化鎂粒兩種球化劑。他們最大的差異是加入方式不同，鈍化鎂粒的球化過程反應(yīng)較為劇烈，但吸收率相對較高。

2.3孕育劑是球墨鑄鐵生產(chǎn)過程中必不可少的的一個(gè)因素，它不僅促進(jìn)石墨化，防止自由滲碳體和白口出現(xiàn)，而且有助于球化，并使石墨變得更細(xì)小，更圓整，分布均勻，從而提高球墨鑄鐵的力學(xué)性能。孕育劑的材質(zhì)主要是質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥72%硅鐵合金，必要時(shí)使用添加鈣、鋇的等元素的復(fù)合材料。

二、球墨鑄鐵獲得條件3、爐前控制

3.1控制好硫的含量，是生產(chǎn)球墨鑄鐵的一個(gè)重要條件，原鐵液應(yīng)遵循高碳、低硅、低硫、低磷。

3.2球化反應(yīng)控制的關(guān)鍵是鎂的吸收率，鐵液溫度高，反應(yīng)激烈，時(shí)間短，鎂燒損多，球化效果差；溫度低，反應(yīng)平穩(wěn)，時(shí)間長，鎂吸收率提高。因而球化處理時(shí)要根據(jù)工藝條件合理的控制出鐵溫度區(qū)間。

二、球墨鑄鐵獲得條件

3.3爐前檢驗(yàn)孕育、球化效果好壞，可做光譜分析，根據(jù)成分判良好與否。無光譜條件下，澆注三角試樣冷至暗紅色，淬水冷卻，砸斷后觀察斷口。斷口銀白色，尖端白口，中心有疏松，兩

側(cè)凹縮，同時(shí)砸斷時(shí)有電石氣味，

敲擊聲和鋼相似，則球化良好。

3.4球化完成后由于球化作用有衰退現(xiàn)象，因

此必須在15分鐘內(nèi)將鐵水處理完畢，否則可引起

由衰退導(dǎo)致的球化不良。二、球墨鑄鐵獲得條件1、球化率

根據(jù)球狀石墨個(gè)數(shù)所占石墨總數(shù)的百分比作為球化率，將球化率分為6個(gè)等級。

三、

球化分級評定（顯微鏡100倍觀測）球化級別說明球化率1級石墨呈球狀，少量團(tuán)狀，允許極少量團(tuán)絮狀≥95%2級石墨大部分呈球狀，其余為團(tuán)狀和極少量團(tuán)絮狀90%3級石墨大部分呈團(tuán)狀，其余為團(tuán)絮狀，允許極少量蠕蟲狀80%4級石墨呈分散分布的蠕蟲狀、球狀、團(tuán)狀、團(tuán)絮狀70%5級石墨呈聚集分布的蠕蟲狀、片狀及球狀、團(tuán)狀、團(tuán)絮狀60%6級石墨呈聚集分布的片狀、蠕蟲狀，極少量球狀50%三、

球化分級評定（顯微鏡100倍觀測）2、石墨大小

石墨球的大小對力學(xué)性能的影響很大，減小石墨球徑，增加石墨球在單位面積的個(gè)數(shù)可以明顯地提高球墨鑄鐵的強(qiáng)度、塑性和韌性。石墨球徑的減小，使單位面積上球墨鑄鐵數(shù)量增多，可使抗疲勞強(qiáng)度提高，因此，細(xì)化石墨也是提高抗疲勞強(qiáng)度的一個(gè)要求。根據(jù)GB/T9441-2009可將石墨大小劃分6個(gè)等級：

三、

球化分級評定（顯微鏡100倍觀測）級別在100X下觀察,石墨長度/mm實(shí)際石墨長度/mm3＞25～50＞0.25～0.54＞12～25＞0.12～0.255＞6～12＞0.06～0.126＞3～6＞0.03～0.067＞1.5～3＞0.015～0.038≤1.5≤0.015圖117級圖128級三、

球化分級評定（顯微鏡100倍觀測）第二部分

離心球墨鑄鐵管

1849年，英國人安德魯·遜克（AndrawShank）制造出了第一臺離心鑄管機(jī)，生產(chǎn)了長為3600mm、直徑為75mm的離心鑄鐵管。1947年，英國人煙的莫羅(Morrogh)發(fā)現(xiàn)了鑄態(tài)下存在球狀石墨的鑄鐵，1948年美國國際鎳公司(INCO)加格奈賓(Gagnebin)等通過在鑄鐵中加Mg，并使其殘留量保持在0．04%以上，獲得了球墨鑄鐵，此后將此工藝應(yīng)用到了鑄管生產(chǎn)，制造出球墨鑄鐵管。球鐵管自20世紀(jì)40年代發(fā)明至今僅70余年歷史，以其強(qiáng)度高、韌性好、耐腐蝕、抗震性好、施工方便等多項(xiàng)優(yōu)良特性，成為城鎮(zhèn)供水和低壓供氣的首選管材，是供水管網(wǎng)中使用量最多的一種管材。20世紀(jì)80年代我國開始引進(jìn)離心球墨鑄鐵管生產(chǎn)設(shè)備和工藝，90年代整個(gè)行業(yè)逐步發(fā)展壯大，目前已經(jīng)成為供排水行業(yè)的主流產(chǎn)品。

一、離心球管歷史沿革

1809年，第一個(gè)臥式和立式離心鑄造法獲專利（英國）

1849年，第一臺離心鑄管機(jī)問世（英國）

1914年，水冷金屬型離心鑄管法研究成功（巴西）

1917年，砂型法鑄管開始批量生產(chǎn)（美國）

1947年，球墨鑄鐵被發(fā)現(xiàn)（英國)

1948年，球墨鑄鐵生產(chǎn)技術(shù)發(fā)明（美國）

1950年，耐熱涂料離心鑄造法應(yīng)用（瑞典）

一、離心球管歷史沿革

離心球管生產(chǎn)原理是將熔化的鐵液通過流槽流入旋轉(zhuǎn)的金屬型筒（管模）內(nèi)，在離心力的作用下布滿金屬型筒，最后凝固成鑄鐵管的一種特殊鑄造方法。這種鑄造方法首先要了解鐵液的凝固特點(diǎn)，其次要知道鐵液在摸具內(nèi)的運(yùn)動規(guī)律和離心力的選擇。

二、離心球管生產(chǎn)原理

1、凝固特點(diǎn)

鐵液澆入管模后，受管模壁的激冷作用，在管模附近的鐵液中開始結(jié)晶凝固。隨著結(jié)晶潛熱垂直于管模壁、連續(xù)地通過管模壁向外散發(fā)，使鑄管由外向內(nèi)順序地結(jié)晶凝固—產(chǎn)生定向凝固，離心力的作用又使液態(tài)金屬對流加劇，從而得到按徑向生長的柱狀晶組織。在鑄管外表面結(jié)晶凝固成一層金屬后，在其內(nèi)層的結(jié)晶前沿存在著液固相共存區(qū)。結(jié)晶前沿的金屬液仍按慣性運(yùn)動，與已凝固的金屬層產(chǎn)生相對流（滑）動，使離心鑄管徑向斷面上出現(xiàn)傾斜柱狀晶。柱狀晶的旋轉(zhuǎn)方向與鑄管成形時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向一致，在外層的晶體傾斜度較大，越往內(nèi)層，傾斜度越小，最后轉(zhuǎn)變?yōu)閺较蛑鶢罹?，這種相對滑動還阻礙了樹枝狀晶的發(fā)展，從而使晶粒細(xì)化。

二、離心球管生產(chǎn)原理

1、凝固特點(diǎn)

澆入旋轉(zhuǎn)管模中的球墨鑄鐵鐵液中常夾有密度與鐵液本身不一樣的異相質(zhì)點(diǎn)，如氣泡、渣粒、析出的初生球狀石墨和共晶團(tuán)、不能互溶的金屬組元液體等。密度較小的顆粒會向自由表面移動（內(nèi)浮），密度較大的顆粒則往模壁移動（外沉）。又由于管模高速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的離心力，幫助內(nèi)層未凝固的鐵液浸透入枝晶孔穴，對定向凝固金屬的收縮進(jìn)行補(bǔ)縮，從而獲得致密的鑄件。

二、離心球管生產(chǎn)原理徑向柱狀晶傾斜柱狀晶2、鐵液運(yùn)動規(guī)律

鐵液在臥式離心鑄管管模內(nèi)的流動過程（澆注成形過程）是一個(gè)較為復(fù)雜的運(yùn)動過程，這一運(yùn)動過程中同時(shí)伴隨著鐵液的凝固過程。鐵液進(jìn)入管模后受離心力的作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到一定值時(shí)，便可以克服重力影響形成空腔。（此時(shí)必須嚴(yán)格控制管模的徑跳和轉(zhuǎn)速，否則極易使所形成的空腔上厚薄不均，產(chǎn)生偏心，隨著偏心現(xiàn)象的出現(xiàn)加上鐵液的徑向流動使這種現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重，直至凝固成形。）空腔形成過程中不但產(chǎn)生了徑向運(yùn)動，同時(shí)出現(xiàn)軸向運(yùn)動，即流平現(xiàn)象。

二、離心球管生產(chǎn)原理

2、鐵液運(yùn)動規(guī)律

由于鐵液進(jìn)入管模后分布面擴(kuò)寬，溫降增大，凝固加快，因而必須控制好管模傾斜角度及鐵水注入速度（澆注速度)，確保鐵液運(yùn)動協(xié)調(diào)，

保證厚度均勻性。

二、離心球管生產(chǎn)原理

徑向流動示意軸向流動示意3、離心力

離心力是指鐵液在金屬型筒內(nèi)所受的旋轉(zhuǎn)力，與旋轉(zhuǎn)半徑成正比，與旋轉(zhuǎn)速度的平方成正比。離心力的大小通常使用重力系數(shù)作為依據(jù)，與鐵液的凝固、流動密等密不可分，直接決定著質(zhì)量好壞。為了保證鐵液在金屬型筒內(nèi)有足夠的離心力不產(chǎn)生淋落現(xiàn)象，必須保證具有足夠的離心力使鐵液緊貼管模內(nèi)壁，但同時(shí)要注意到離心力過大會產(chǎn)生兩個(gè)問題直接影響產(chǎn)品質(zhì)量！

二、離心球管生產(chǎn)原理3、離心力

一是管模產(chǎn)生跳動造成鑄管壁厚不均勻，冷卻過程中容易發(fā)生彎曲。

二是造成管壁徑向成份偏析嚴(yán)重，加上軸向流槽鐵液流量的不穩(wěn)定性產(chǎn)生環(huán)裂和縱裂。

實(shí)踐證明，離心球墨鑄鐵管重力系數(shù)通常為30～60，就可以保證得到致密的鑄管。在前輩們的研究過程中提出了很多種計(jì)算公式，我們通常采用的計(jì)算公式有兩個(gè):

二、離心球管生產(chǎn)原理

3、離心力

二、離心球管生產(chǎn)原理

（1）以離心力為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)公式

式中

ρ—金屬液體的密度（N/cm3）；

r—鑄管內(nèi)表面半徑（cm）。

（2）以重力系數(shù)為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)公式

式中

G—重力系數(shù)；

r—鑄管內(nèi)半徑（cm）。

隨著國家對地下管網(wǎng)改造力度的不斷加大和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種材質(zhì)管道云集市場，主要有金屬類和非金屬類兩大產(chǎn)品。球墨鑄鐵管因能夠較為完全的滿足供水管網(wǎng)的功能

要求（1封閉性能高2輸送水質(zhì)佳3水力

條件好4設(shè)備控制靈5建設(shè)投資省）被廣

泛采用，當(dāng)然，任何產(chǎn)品都不可能做到

100%的完美，球墨鑄鐵管也不例外。

三、離心球鐵管的優(yōu)缺點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)：

離心球墨鑄鐵管一問世，就引起了人們的注目，并且發(fā)展極為迅速，其所以如此，主要因?yàn)樗哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：

（1）抗拉強(qiáng)度及耐壓性能與鋼管相當(dāng)，耐腐性能優(yōu)于鋼管。實(shí)踐應(yīng)用證明，其使用壽命可達(dá)50～70年，是鋼管

壽命的3～5倍。與灰鑄鐵管相比其延伸率較

高，具有一定的韌性，克服了灰鑄鐵管的脆性。

三、離心球鐵管的優(yōu)缺點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)：

金屬管材力學(xué)性能比較

三、離心球鐵管的優(yōu)缺點(diǎn)項(xiàng)目離心球墨鑄鐵管灰鑄鐵管鋼管抗拉強(qiáng)度/Pa≥4.2×1081.3729×1084.0207×108水壓試驗(yàn)/Pa≥3.9227×1061.9613×1063.9227×106延伸率（%）≥10024耐蝕性能好差較好1、優(yōu)點(diǎn)：

（2）節(jié)省金屬

球墨鑄鐵管較灰鐵管平均重量輕40%，C級產(chǎn)品的推廣使金屬用量更少，每年可節(jié)約大量鑄造生鐵。

三、離心球鐵管的優(yōu)缺點(diǎn)灰鐵管1、優(yōu)點(diǎn)：

（3）施工簡便、綜合工程造價(jià)經(jīng)濟(jì)

離心球墨鑄鐵管具有一定的強(qiáng)度和

韌性，重量輕，因此在運(yùn)輸和按裝過程

中破損率極低，加上采用柔性接口，較

之鋁麻和焊接等剛性接口按裝更為方便

快捷，大大縮短施工周期，降低了施工

費(fèi)用，同時(shí)維護(hù)成本也相對較低。

三、離心球鐵管的優(yōu)缺點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)：

（4）管網(wǎng)運(yùn)行可靠性高

離心球墨鑄鐵管具有較高的承壓能力和一定的延伸率，又采用柔性接口，因此，供水的安全可靠性得到保障。橡膠圈密封柔性接口的特點(diǎn)是軸向偏移角為3°～5°角（S型最大偏移角為7°），因此，整條管線具有柔性結(jié)構(gòu)性能，具有較強(qiáng)的抗震和防基礎(chǔ)下陷的能力。

三、離心球鐵管的優(yōu)缺點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)：

（5）耐腐蝕性能好，使用壽命長

球墨鑄鐵管在金屬管材中具有良好

的耐腐蝕性能，根據(jù)試驗(yàn)資料顯示，

其壽命是鋼管的2～3倍。

三、離心球鐵管的優(yōu)缺點(diǎn)實(shí)驗(yàn)用管90天自來水中腐蝕（g/cm2）海水中腐蝕（mm/年）72小時(shí)

5%鹽酸溶液（g/cm2）100℃33%硫酸溶液中（mg/cm2/h）球鐵管灰鐵管鋼管0.00900.01030.03960.0660.0730.1300.082100.6899—620470250

2、缺點(diǎn)

（1）產(chǎn)品由液態(tài)變成固態(tài)時(shí)對合金成份不能互熔或凝固初期析出物的密度與金屬液體相差較大，易產(chǎn)生偏析現(xiàn)象，尤其是局部出現(xiàn)時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，形成安全隱患。

（2）產(chǎn)品表面較為粗糙，內(nèi)孔精度不高。

（3）制造成本相對較高，與當(dāng)今市場出現(xiàn)的非金屬管材沒有絕對優(yōu)勢。

三、離心球鐵管的優(yōu)缺點(diǎn)第三部分

過程質(zhì)量控制

球墨鑄鐵管屬壓力管材，不同于普通鑄造，

產(chǎn)品一旦出現(xiàn)問題將造成巨大損失，甚至不可

彌補(bǔ)。因而在大批量流水生產(chǎn)中必須加強(qiáng)對生

產(chǎn)過程的質(zhì)量控制，確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

1、鐵液的化學(xué)成分范圍及其穩(wěn)定性

鐵液的化學(xué)成分控制在一個(gè)相當(dāng)窄的范圍內(nèi)，要求生產(chǎn)中在熔煉設(shè)備、操作工藝和原輔材料質(zhì)量等方面

確?；瘜W(xué)成分的穩(wěn)定性，為球化—孕

育處理工藝和質(zhì)量的穩(wěn)定創(chuàng)造基本條

件，進(jìn)而保證金相組織和力學(xué)性能的

穩(wěn)定。

一、內(nèi)在質(zhì)量控制

1、鐵液的化學(xué)成分范圍及其穩(wěn)定性

球化成份要求

（注：C、Si含量根據(jù)口徑的不同做相對調(diào)整，口徑大，C要低，保證CE受控）

生產(chǎn)過程中鐵液制備方面必須嚴(yán)格控制以下條件：

（1）原輔材料的質(zhì)量

；

（2）熔煉過程；

（3）嚴(yán)格監(jiān)控鐵液的化學(xué)成份。

一、內(nèi)在質(zhì)量控制項(xiàng)

目CSiMnPSCE含量要求（%）3.4~3.81.8~2.4≤0.4≤0.07≤0.0104.0~4.4波動范圍要求≤（%）±0.15±0.15±0.1±0.01±0.005±0.22、微量元素對材質(zhì)的影響

一、內(nèi)在質(zhì)量控制序號元素質(zhì)量影響1銅在共析轉(zhuǎn)變時(shí)能顯著地穩(wěn)定和細(xì)化珠光體，其促進(jìn)珠光體能力為錳的3倍。含有0.4%～0.6%的銅可獲得97%以上的珠光體，離心球墨鑄鐵管中含Cu量應(yīng)＜0.1%。2鉻和釩強(qiáng)烈促進(jìn)碳化物形成，且十分穩(wěn)定。它們又強(qiáng)烈地穩(wěn)定珠光體，其含量超過0.05%時(shí)，就使珠光體數(shù)量大量增加，一般要求Cr＜0.05%，V＜0.03%。3錫強(qiáng)烈穩(wěn)定珠光體，其作用是銅的8～12倍，錫含量為0.04%～0.06%時(shí)，可獲得幾乎100%的珠光體，錫還會阻礙石墨球化，一般要求Sn＜0.02%。4銻可以細(xì)化石墨，改善石墨形態(tài)，超出此限會引起石墨畸變。稀土與銻復(fù)合孕育可以防止產(chǎn)生石墨畸變。銻強(qiáng)烈穩(wěn)定珠光體，當(dāng)其值≥0.03%時(shí)會引起脆性，一般要求Sb＜0.01%。2、微量元素對材質(zhì)的影響

一、內(nèi)在質(zhì)量控制序號元素質(zhì)量影響5硼強(qiáng)烈穩(wěn)定珠光體，0.002%硼就能在晶間形成非常穩(wěn)定的碳化物，它很難通過熱處理將其去除。當(dāng)硼量增加（達(dá)到0.1%～0.2%）時(shí)，會使石墨形狀變?yōu)槠瑺?，一般要求B＜0.005%。6鈦是強(qiáng)烈的球化干擾元素。鈦在球墨鑄鐵中使球狀石墨發(fā)生畸變，球化率降低，嚴(yán)重地影響力學(xué)性能，一般要求其含量Ti≤0.04%。7鉛

強(qiáng)烈地阻礙球狀石墨的形成。當(dāng)其含量超過0.009%時(shí)，會使片狀石墨數(shù)量顯著地增加，而球狀石墨數(shù)量迅速下降，鑄鐵中全部石墨變?yōu)槠瑺?。?dāng)球鐵中有含0.04%Ｔi時(shí)，鉛的反球化作用甚至含量在0.004%時(shí)也會顯示出來。在厚壁球鐵件中，鉛的有害作用特別強(qiáng)烈。2、微量元素對材質(zhì)的影響

一、內(nèi)在質(zhì)量控制序號元素質(zhì)量影響8鉍量超過0.003%時(shí)，會使片狀石墨數(shù)量急劇增加，球墨鑄鐵的力學(xué)性能顯著變壞。其含量超過0.005%時(shí)，可全部阻止球狀石墨的形成。在緩慢的冷卻條件下和存在一定量的鈦時(shí)，0.001%～0.002%鉍量也會出現(xiàn)全部片狀石墨。近期試驗(yàn)證明，少量鉍（Bi=0.01%～0.02%）與稀土復(fù)合作孕育劑時(shí)，由于其十分強(qiáng)烈的增加石墨數(shù)的能力而改善球狀石墨形態(tài)。9砷和鋁均為球化干擾元素，其含量低時(shí)對球化影響不大，一般要求As、Al均要＜0.02%。

鐵液中總干擾元素含量要求:

Ti%+Cr%+Sn%+V%+Sb%+Pb%+Zn%<0.1%3、金相組織檢驗(yàn)

鐵液的化學(xué)成份、球化-孕育處理、冷卻速度和退火處理等都將直接影響鑄管最后的金相組織，而金相組織又決定鑄管的力學(xué)性能。因此為得到合適的力學(xué)性能，對金相組織應(yīng)作如下控制：

（1）嚴(yán)格將球化率控制在3級以內(nèi)，當(dāng)

金相組織中出現(xiàn)4～5級甚至蠕蟲狀石墨后

，使鑄管的力學(xué)性能特別是塑性大為降低，

因此需要作力學(xué)性能檢測和耐水壓試驗(yàn)，

都合格后才能進(jìn)入下道工序。

一、內(nèi)在質(zhì)量控制3、金相組織檢驗(yàn)

（2）石墨大小一般以6級以上，均勻性較好、彌散分布的即可。

（3）球墨鑄鐵管屬鐵素體基體，珠光體過高將降低塑性，因此根據(jù)口徑不同珠光體控制含量也不盡相同，熱模一般控制在25%以內(nèi)。

（4）滲碳體會使鑄件的硬度提高，脆性變大，延伸率大幅降低，當(dāng)超過3%是即會出現(xiàn)上述狀況，因此必須嚴(yán)加控制和消除。

（5）磷共晶降低鑄件的韌性，當(dāng)含量不超過1%時(shí)一般不會對性能產(chǎn)生影響。

一、內(nèi)在質(zhì)量控制4、力學(xué)性能

目前相關(guān)球墨鑄鐵的各種標(biāo)準(zhǔn)中主要以力學(xué)性能為依據(jù)，判斷鑄件的合格與否。

一、內(nèi)在質(zhì)量控制4、力學(xué)性能

一、內(nèi)在質(zhì)量控制鑄件類型最小抗拉強(qiáng)度Rm/Mpa≥最小延伸率A(%)≥布氏硬度HBS≤DN40～2600DN40～1000DN1100～2600離心鑄鐵管420129230管件、附件、非離心鑄鐵管42055250鑄造種類鑄件、試樣厚度試棒方法A試棒方法B公稱直徑/mm公稱面積SO/mm2公稱直徑/mm直徑偏差/mm球墨鑄鐵＜6mm2.552.52±0.016≤e<83.5103.57±0.028≤e<125205.05±0.02≥126306.18±0.034、力學(xué)性能

生產(chǎn)中注意事項(xiàng)：控制好鑄管的化學(xué)成分和金相組織，一般力學(xué)性能不會產(chǎn)生問題，但在實(shí)際生產(chǎn)中力學(xué)性能仍有波動。在質(zhì)量控制中還應(yīng)注意以下兩個(gè)方面：一是管壁內(nèi)側(cè)的夾渣和石墨漂浮問題。鑄管的力學(xué)性能試棒正常在插口部位切取，而工藝特點(diǎn)又決定其斷面的內(nèi)層有較多的夾渣和漂浮石墨的積聚而影響力學(xué)性能的檢測，這除了在生產(chǎn)中嚴(yán)格控制鐵液化學(xué)成分中碳當(dāng)量和鐵液中渣量外，在制取力學(xué)性能試棒時(shí)也應(yīng)盡量避免發(fā)生此類問題。二是終硅量高引起材質(zhì)的低溫脆性問題。不同終硅量的離心球墨鑄鐵管的沖擊韌性也不一樣，尤其在低溫環(huán)境下沖擊韌性大為降低，通過實(shí)驗(yàn)證明，鑄管的終硅量要作必要的控制，一般應(yīng)≤3.0%。

一、內(nèi)在質(zhì)量控制

鑄管的模具主要是管模、芯合等金屬模具，其尺寸精度直接影響鑄管的尺寸精度，因在長期使用中會出現(xiàn)磨損、疲勞等現(xiàn)象，所以必須制定較短周期的檢測，確保使用精度不出現(xiàn)較大偏差。另外鐵液成份、澆注工藝和退火工藝的不確定因素也會導(dǎo)致鑄管尺寸發(fā)生變化。

二、尺寸精度控制1、砂芯對尺寸的影響

大管徑鑄管的承口砂芯由于外形尺寸大，一般采用冷硬樹脂砂法手工制芯。由于砂芯對鑄管的收縮起一定的阻礙作用，實(shí)際設(shè)計(jì)中鑄鐵芯盒的內(nèi)腔尺寸收縮率取0.8%～0.95%較為合適。一般管徑較小的鑄管承口砂芯的芯盒收縮率取上限，管徑較大的鑄管承口砂芯的芯盒收縮率

取下限。此外，為提高鑄管承口內(nèi)腔的表面

光潔度，承口砂芯上涂刷約0.2～0.5mm厚的

涂料，涂料厚度雖對鑄管的尺寸精度影響不

大，但在嚴(yán)格控制鑄管尺寸時(shí)還是應(yīng)當(dāng)考慮

并控制涂料厚度這個(gè)因素。

二、尺寸精度控制2、鐵液成份的影響

鐵液中C、Si是影響鑄管尺寸變化的主要元素，C含量的高低決定了組織中石墨含量的多少，石墨含量越高，形成石墨球的概率越大，體積膨脹越大；Si是促石墨化元素，固溶狀態(tài)的Si對體積的影響較小，它對體積的影響主要是因?yàn)槭饔茫虼薈、Si含量越高，共析轉(zhuǎn)變析出石墨量就越大，尺寸漲大量也高。

二、尺寸精度控制3、澆注工藝的影響

（1）隨流孕育：主要是增加石墨核心，增強(qiáng)石墨化效果，因此，增加隨流孕育劑量鑄管縮尺變大，反之變小。

（2）澆注溫度和冷卻速度：澆注溫度高、冷卻速度慢，容易導(dǎo)致組織疏松，同時(shí)，

石墨球容易長大

，導(dǎo)致鑄態(tài)組織

體積增大，反之

鑄態(tài)組織體積變

小。

二、尺寸精度控制4、熱處理工藝的影響

熱處理的主要作用是促使共晶滲碳體、珠光體分解和轉(zhuǎn)變，使石墨球長大，組織體積膨脹，導(dǎo)致鑄管徑向尺寸變大。熱摸法大管徑鑄管的鑄態(tài)組織中一般沒有共晶滲碳體，大約有40%～60%珠光體，在低溫退火過程中使共析滲碳體分解為石墨

球和鐵素體，導(dǎo)致鑄管體積膨脹，

所以應(yīng)對退火溫度和退火前后的

珠光體量進(jìn)行控制，以保證鑄管

直徑的尺寸穩(wěn)定。

二、尺寸精度控制5、橢圓度的控制

管模制造時(shí)可能出現(xiàn)橢圓、內(nèi)外圓不同心、彎曲、壁厚不均等現(xiàn)象，驗(yàn)收時(shí)必須進(jìn)行把關(guān)。要建立一整套完整的管模進(jìn)貨檢驗(yàn)、使用中質(zhì)量的把關(guān)和跟蹤的制度，使用過的管模上機(jī)前也必須進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測。

大口徑鑄管當(dāng)金

相組織中鐵素體量為

80%～85%時(shí)，放置一

天后橢圓度可超過

10mm。生產(chǎn)過程中

應(yīng)采取以下措施：

二、尺寸精度控制5、橢圓度的控制

（1）在熱態(tài)狀況下，必須不停地轉(zhuǎn)動，直到鑄管冷卻至350℃以下方可靜止。

（2）生產(chǎn)過程中盡可能單層放置，否則會產(chǎn)生上層鑄管壓扁下層鑄管，橢圓度嚴(yán)重超差現(xiàn)象。對于較大孔徑的鑄管入庫后要在插口端做支撐防護(hù)，以防止在儲存和運(yùn)輸過程中變形。

二、尺寸精度控制6、檢驗(yàn)方法

在生產(chǎn)工藝不是非常穩(wěn)定、過程能力指數(shù)較低或剛開始生產(chǎn)的情況下，一般應(yīng)采用全數(shù)檢驗(yàn)的方法，使用的工具可以是卡尺或千分尺，也可以是特制的專用量具如卡板、標(biāo)圓等。大管徑鑄管要逐根經(jīng)過承插口標(biāo)圓來控制尺寸。

在生產(chǎn)工藝相對穩(wěn)定、過程能力指數(shù)較高的情況下，可以采用統(tǒng)計(jì)抽樣檢驗(yàn)的方法，主要檢測插口尺寸和承口主要工作面尺寸，如發(fā)現(xiàn)尺寸有偏差，可通過噴涂厚度和調(diào)整芯合等手段微量調(diào)整鑄管尺寸。

壁厚尺寸可通過控制鑄管重量、控制離心機(jī)翻包轉(zhuǎn)速和主機(jī)行走速度、管模同心度以及在整理線采用壁厚卡板或檢測儀器等逐支檢測及時(shí)調(diào)整。

二、尺寸精度控制

鑄管的外觀質(zhì)量主要指管身外表面、內(nèi)表面及承口內(nèi)表面的粗糙度和均勻一致性。這種外觀質(zhì)量控制條件與離心鑄造工藝有很大關(guān)系，無論采用何種工藝，只要控制不當(dāng)就會影響外觀質(zhì)量甚至造成廢品或重大缺陷。

三、外觀質(zhì)量控制1、外表面

涂料發(fā)氣量：當(dāng)涂料中水份過高而未完全干燥，使管模內(nèi)殘存大量水蒸汽，或當(dāng)涂料中膨潤土含量過高，澆入鐵液時(shí)膨潤土內(nèi)結(jié)晶水大量汽化釋放并受熱膨漲，此時(shí)如果管模排氣孔或涂料與管模壁之間的排氣通道不暢，大量氣體造成巨大壓力使鑄管外表面形成凹坑，或者穿透鐵液時(shí)使鑄管產(chǎn)生氣孔和針孔。

三、外觀質(zhì)量控制1、外表面

涂料強(qiáng)度：當(dāng)涂料中膨潤土含量過低時(shí)，會使涂料強(qiáng)度過低，不足以承受鐵液流動的沖刷而失效。特別是在流槽的前澆點(diǎn)至承口端面這一區(qū)域內(nèi)，鐵液澆入管模時(shí)向前流動，極易沖刷掉該區(qū)域的涂料，在鑄管外表面形成塊狀、條狀或麻坑狀突起塊，使表面光潔度大大降低。被沖刷掉的涂料也裹入鐵液中形成夾渣。

三、外觀質(zhì)量控制1、外表面

涂料層出現(xiàn)螺旋線狀：這是由于涂料噴咀軸向行走速度與管模轉(zhuǎn)速，噴咀噴出的涂料散射角不匹配引起的。這種螺旋線狀涂料層雖對尺寸精度和表面光潔度影響不大，但對鑄管冷卻的凝固速度、結(jié)晶組織和內(nèi)部應(yīng)力產(chǎn)生一定影響，嚴(yán)重時(shí)會使鑄管產(chǎn)生圓周方向的裂紋。

噴涂量：當(dāng)噴涂量過大時(shí)，涂

層表面很粗糙，涂料呈粗大的粒狀

相互粘連在一起，澆后使鑄管的外

觀也很粗糙。

三、外觀質(zhì)量控制管模內(nèi)壁涂料噴涂2、承口內(nèi)表面

鑄管承口內(nèi)表面的光潔度主要決定于承口砂芯的表面涂料。生產(chǎn)中采用水基或醇基石墨涂料及白色防粘砂涂料均可，要求涂刷均勻無流淌、無漏刷及刷痕，否則極易造成粘砂、粘鐵等現(xiàn)象，加大后續(xù)處理難度并影響整體質(zhì)量。

三、外觀質(zhì)量控制3、內(nèi)表面

由于離心力作用，鐵液中的氣體、夾雜物等會集中在鑄管的內(nèi)表面，影響其光潔度。

離心機(jī)轉(zhuǎn)速：如果離心機(jī)達(dá)不到形成自由表面規(guī)定的轉(zhuǎn)速，會使內(nèi)表面形成不規(guī)則形狀，或者當(dāng)澆注

鐵液進(jìn)入管模后，離心機(jī)

高速轉(zhuǎn)動時(shí)間不夠而降速

或停止轉(zhuǎn)動，未凝固的鐵

液會從內(nèi)表面流淌下來，

使表面不光潔。

三、外觀質(zhì)量控制3、內(nèi)表面

冷卻速度和碳當(dāng)量

熱模法由于冷卻速度較慢，內(nèi)表面易產(chǎn)生龜紋片，此時(shí)當(dāng)碳當(dāng)量過高時(shí)，石墨大量析出，產(chǎn)生龜紋片翹起，嚴(yán)重時(shí)翹起量達(dá)3～5mm。在控制碳當(dāng)量的同時(shí)還要加強(qiáng)冷卻，提搞鑄管冷卻強(qiáng)度。

鐵液純凈度：當(dāng)鐵液中渣量大而

未扒凈，或鐵液流中裹有掉下來的耐

火材料、涂料、未熔硅鐵或球化反應(yīng)

物等，均會在鑄管內(nèi)表面聚積，影響

表面粗糙度。

三、外觀質(zhì)量控制較好的光滑內(nèi)壁

球墨鑄鐵管以其優(yōu)良的性能在供水、排水領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，隨著使用領(lǐng)域的不斷拓寬，對管子內(nèi)外防腐涂層提出了更高的要求。為了提高球墨鑄鐵管的生命力，公司多年來一直致力于提高球墨鑄鐵管的使用性能和防腐蝕等級研究，根據(jù)

市場要求開發(fā)了多種內(nèi)、外涂層，

以滿足于不同使用環(huán)境和輸送不

同介質(zhì)的需要。本處重點(diǎn)對鋅防

腐處理進(jìn)行闡述。

四、防腐處理1、已完善的三種不同土壤環(huán)境下的防腐方案：

四、防腐處理防腐級別防腐方案標(biāo)準(zhǔn)防腐層（土壤幾乎沒有腐蝕性或稍有腐蝕性）鋅＋終飾防腐層加厚鋅＋終飾防腐層加強(qiáng)級防腐層（土壤有較強(qiáng)腐蝕性）基本防腐層＋聚乙烯套特殊涂層聚氨酯涂層2、鋅層防腐作用機(jī)理

鋅的活躍性使得鋅層在防腐效果上表現(xiàn)出絕佳的保護(hù)性能；

電化學(xué)保護(hù)：鐵的電位是－0.440mV，而鋅的電位是－0.763mV，比鐵的電位低，氧的電位為1.4mV。這樣鋅氧之間的電位差較大，更易形成原電池，從而將鑄鐵管壁得到保護(hù)。2.3形成穩(wěn)定的保護(hù)層：在與環(huán)境土壤接觸過程中，金屬鋅與土壤中的碳酸鹽等物質(zhì)結(jié)合成不可溶解的碳酸鋅，這層保護(hù)膜緊緊的粘結(jié)在管壁上，形成一層致密連續(xù)的、不可溶解的、不可滲漏的涂層。

鋅層損傷的自我愈合性能：在管道運(yùn)輸或安裝過

程中，可能會發(fā)生局部損傷。鋅在原電池的作用下迅

速轉(zhuǎn)變成鋅離子。鋅離子通過防腐層密封毛孔的作用

遷移并覆蓋損傷，形成穩(wěn)定的和不可溶解的保護(hù)鋅層。

四、防腐處理3、操作過程中的控制

做鋅防腐前檢查管子表面應(yīng)干燥、無銹蝕、無粘附泥土、油脂、污物等，出現(xiàn)異狀應(yīng)提前處理?？傊械那謇怼⒋蚰サ裙ぷ鲬?yīng)在噴鋅之前進(jìn)行，以免破壞鋅層。

嚴(yán)格控制噴鋅過程中的送絲速度及小車行走速度，

噴鋅后管子表面不應(yīng)出現(xiàn)螺旋線條，保證厚度一致。

噴鋅前在管體粘附鐵板或聚酯膜檢測噴鋅后的重

量，確保符合標(biāo)準(zhǔn)要求或合同要求。

噴鋅后的管子應(yīng)盡可能在軟材質(zhì)上作業(yè)，避免鋅

層破壞、受損。

四、防腐處理

球鐵管內(nèi)表面涂層，必須具有好的水力性能，好的防腐性能，因此在選擇球鐵管內(nèi)襯時(shí)就要衡量所要輸送的液體的腐蝕性，水流速度，以及使用的環(huán)境溫度等因素，另外內(nèi)壁的光滑程度也是衡量內(nèi)襯的指標(biāo)之一。作為輸送飲用水的球鐵管道內(nèi)壁防腐層應(yīng)該是無毒的，這是選用內(nèi)襯最基本的要求，公司多年來根據(jù)不同流質(zhì)研制出多種內(nèi)襯方案供市場選擇。本處重點(diǎn)介紹標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)襯的應(yīng)用與制作。

五、內(nèi)襯特殊內(nèi)襯層1、內(nèi)襯種類

★標(biāo)準(zhǔn)級：適用于大多數(shù)的原水和飲用水。

★加強(qiáng)級：用于水質(zhì)對普通水泥具有腐蝕性的情況下（軟水，酸水或者高磨損水質(zhì)）

★特殊涂層：用于非常特殊的案例或者腐蝕性水質(zhì)（工業(yè)排水）

五、內(nèi)襯內(nèi)襯等級管子標(biāo)準(zhǔn)級普通硅酸鹽水泥砂漿內(nèi)襯(封面涂層）加強(qiáng)級高鋁水泥抗硫水泥特殊涂層聚氨酯環(huán)氧陶瓷2、水泥內(nèi)襯

水泥砂漿內(nèi)襯采用離心方法進(jìn)行襯涂。管子一面在離心機(jī)上旋轉(zhuǎn)，一面將經(jīng)過計(jì)算所需規(guī)定厚度的水泥砂漿量倒入管內(nèi)，然后再加速到約30G的離心力下高速旋轉(zhuǎn)，水泥砂漿

就與管子內(nèi)表面充分緊貼，形成一層

厚度均勻的內(nèi)襯，內(nèi)襯厚度根據(jù)

ISO4179、GB/T17457要求執(zhí)行。

五、內(nèi)襯2、