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大口径离心铸造球墨铸铁管开发

  我厂原只有两台水冷金属型离心铸造机,最大规格为DN700,每年可生产DN100-DN700球墨铸铁管约5万吨。我厂根据市场调查发现,DN800以上大口径球管管的需求量相当大,因此曾在97年自行设计了一台DN800-DN1200水冷金属型离心浇注机,但由于当时我们为合资企业,外商暂时不准备再投资,因此将此事搁浅。99年,我们通过计算冷却水的流量,设计将原DN400-DN700离心机进行了改造,使其达到生产DN800球管的能力,并且效果良好。虽然这样,但仍不能满足DN1000及以上球管的需求,因此我厂研究决定,分两期开发大口径球管。第一期先上DN1000-DN1600管,(包括T型接口 DN1000、 DN1200.DN1400, K型接口DN1000、 DN1200、DN1400、DN1600),在DN1000-DN1600管取得成功之后继续上DN1800-DN2200管,年生产能力最终达到5万吨以上。

  离心铸造机是生产离心铸管的关键设备。现今离心铸管有以下二种生产方法:一是水冷金属型离心铸管法;二是热模法离心铸管法。热模法又可分为涂料金属型离心铸管法和树脂砂型离心铸管法。水冷金属型离心铸管法的优点是:铸管的外表面质量较高,生产率较高,机械化、自动化水平很高。但缺点是:对控制系统的精度要求较高,管模寿命不高,铸管需要进行高温石墨化退火,铸管成本相对较高,首次投资比较大。热模法的优点是:铸管成本低,铸管不需要进行高温石墨化退火。缺点是生产率不高,表面质量稍差。按着我厂一期预计年产2万吨的产量,我厂选择涂料金属型离心铸造法并新上一台DN1000-DN1600涂料热模法离心机。由于大口径离心机的管模已经重达20-40吨,为保证离心机运行平稳而采用了管模固定旋转的形式。

  同时,为提高生产效率而设置了三个生产工位,这三个生产工位分别是;涂料喷涂工位、离心浇注工位、拨管工位。喷涂料工位有固定式的旋转机构,和带有长柄的喷涂料小车。在喷涂料需前先将管模预热到220-260℃然后开始喷涂,喷涂后的涂料厚度为1-1. 5毫米。用行车将喷完涂料的管转移到下一工位,离心浇注工位。离心浇注工位也设置固定旋转机构和浇注小车。浇注工位的固定旋转机构可使管模可在其上高速旋转。浇铸小车设置有行走机构、扇形包倾翻装置、浇铸流槽、孕育剂加入装置。铁水浇入管模后3-5分钟,向管模内部喷水雾强化冷却。在管模内铸管的温度达到700℃以下后,停止管模转动并将管模吊运到下一工位,拨管工位。此工位设有一个拨管小车。在此工位拨管后,由行车吊运到退火炉,铸管结束。

  我厂准备了一台15吨/小时的水冷无炉衬长效冲天炉,每筑一次炉可日夜不停地开炉30天,可以保证大管连续生产的需要。在15吨冲天炉开炉期间,多余的铁水可向原生产一部转移(生产一部生产DN100-800)。同时生产二部备有一台45吨电炉,功率为2500KW。冲天炉熔化后的铁水由转运小车送到45吨电炉并在电炉内继续升温、调成份和贮存。

  为了形成管子承口部分的内部形状,在管模承口端需要放置砂芯,即每浇铸一根管子就消耗一个砂芯。按每天30支到60支的产量,我厂选用自硬树脂砂手工造型来生产砂芯并按每种规格设计了两套芯盒并配制了专用的铸铁芯骨。配套的设备还有一台转子式混砂机,2座简易砂芯加热炉。砂芯的生产工艺流程是:将称量的石英砂投入混砂机中,然后开动混砂机并将称量好的固化剂缓缓倒入并继续混30秒钟,然后再将称量后的树脂倒入并继续混30秒钟后出砂。出砂后,先将芯骨端面填满树脂然后合紧芯盒并继续捣紧剩余余部分。砂芯捣紧之后,先将芯盒吊到烘干炉上烘烤15分钟,然后开模取芯。最后将表面修整后的砂芯刷涂上石墨涂料并点燃烘干,然后就可直接送到离心工位使用了。采用以上工艺后,砂芯可现用现做,并保证了生产的连续性。

  在采用涂料金属型生产的管的基体中几乎没有因激冷而产生的渗碳体,因此不需要进行高温石墨化退火,而只需要进行低温石墨化退火来减少基体中珠光体的含量。因此我厂新上了两台台车式退火炉,燃料是液化石油气,两台炉子每天可退30-60支管,基本上能满足生产连续性的需要。

  我厂在精整工序配置了磨承插口、磨内壁、切环倒角、水压试验、水泥涂衬、现场金相等设备,可以满足对铸管的全面的修整和检验。铸管在进行水泥涂村后由吊车放入水泥养生池进行养护,并将每一支管的两端用帆布封死后插入蒸汽管并通入蒸汽,保持管内温度在40-60℃养护6-8小时。铸管水泥内衬经养护后即可从养生池中吊出并送到喷漆线。

  喷漆线有一台单工位喷锌机、一台两工位表面树脂漆喷漆机。将喷漆后的管子的表面喷标记与商标。至此完成整个生产过程。

  自大管生产线投产以来,产品一直供不应求,已取得了良好的经济效益。产品陆续应用到无锡、扬州、常熟、宁波、青岛、烟台、厦门、武汉、石家庄等一些大中城市的输水重点工程。通过使用,我们发现,以下可以有利于球管的安装:

  1、在出厂前必须在插口打上木撑,防止铸管插口在运输和贮存中椭圆变形。两支管安装完毕正确连接之后方可打掉插口木撑,打本撑过早容易造成安装上的困难。

  2.大管插口端一定要正确倒角,斜面与端面过度要圆滑,倒角过小或不倒角都容易影响安装,因此在大省安装前一定要检查插口倒角是否满足安装要求。

  3.为了便于管道安装,在安装前要对管道及胶圈密封面处涂上一层润滑脂。该润滑脂不得含有任何有毒成份且应有良好的润滑性能,对输送介质也不应有污染。我们通过对此实用发现,使用动物油因其呈球型颗粒状,与植物油相比,更有利于DN800及以上大口径球管的安装。

  由于我们现在大口径管的产量不能满足订单的需求,现正在新上一台可生产DN1000-DN2200T型或K型大管的单工位铸管机,同时对原有的设备(退火炉、制芯设备、精整设备等)进行扩容改造。预计今年8月底就可投入生产。二期工程投产后,我厂大管的生产规模将翻一翻且生产规格最大可达到DN2200。

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