大口径树脂砂球墨铸铁管的组织及其工艺优化的研究

论文摘要

离心球铁管具有强度高,塑性好,使用寿命长,施工费用低等优点,广泛应用于城市和工业供排水。热摸法离心球铁管因其直径大、管子重等因素,其球化衰退现象比较严重,导致了大口径球铁管质量不稳定。本文根据从生产线上取得的不同管径的金相试样,对影响热摸法离心铸造大口径球铁管质量的因素进行了分析。并在生产现场进行实验,对球化剂、孕育剂、球化孕育工艺、热处理工艺等进行了优化设计,确定了适合热摸法离心铸造球铁管生产使用的球花剂、孕育剂成分,并生产出合格的DN1200的球铁管。研究表明,管径从DN800增加到DN1200,随着管径的增大,球化质量呈现下降趋势;石墨球数量减少,直径变大,基体中铁素体量减少,珠光体量增加。对相同管径的球铁管,从管子的外壁到内壁,球化质量呈下降趋势;沿径向向内壁石墨球数量减少,直径变大,球化率减少,铁素体含量也逐步减少。选用稀土硅铁镁合金作为球化剂,并对球化剂中的Ca、Ba含量进行了优化设计。结果表明:成分为Ca3.6Ba2.5和Ca2.0Ba3.5的两种球化剂抗衰退能力比较强,能比较明显的提高石墨球数量,减少石墨球直径,基本不出现严重畸变的石墨球,使用这两种成分球化剂的式样的力学性能也有明显的提高。选用硅铁作为孕育剂,并在孕育剂中添加Zr元素,对Zr元素对球墨铸铁组织的影响进行了研究分析。结果表明:当Zr加入量在0.1%--0.3%时,对球化质量有比较好的影响。当Zr含量增加到0.8%时,基体组织几乎全部是珠光体。在前面实验分析的基础上,进行了生产性实验,确定了适合球铁管生产的球化剂、孕育剂。根据改进生产后球铁管的组织情况对热处理工艺进行了改进。对渗碳体含量不同的球铁管采用不同的退火工艺。退火成本有了很大程度的降低,使得球铁管成本有了比较大的下降。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 文献综述
• 1.1 绪论
• 1.2 球墨铸铁管的发展史
• 1.3 国内外离心球墨铸铁管应用概况
• 1.3.1 国外离心球墨铸铁管的概述
• 1.3.2 国内离心球墨铸铁管的概述
• 1.4 离心球墨铸铁管的生产技术
• 1.4.1 离心铸造技术的分类
• 1.4.2 产品规格及特点
• 1.5 离心球铁管生产工艺
• 1.5.1 铁液的熔炼、球化孕育处理
• 1.5.2 球铁管的铸造工艺
• 1.5.3 热处理和精整
• 1.6 我国离心铸管发展现状及与国外的比较
• 1.6.1 我国铸管行业的现状
• 1.6.2 我国铸管行业未来发展趋势
• 1.7 课题背景
• 1.7.1 课题的来源
• 1.7.2 课题的意义
• 1.7.3 研究内容
• 2 实验内容与研究方法
• 2.1 鞍钢集团铸管厂生产工艺流程
• 2.1.1 生产工艺流程图
• 2.1.2 铁液的制备及质量控制
• 2.1.3 铁液的球化处理工艺及球化质量控制
• 2.1.4 球铁管的铸造工艺及控制
• 2.1.5 芯砂混制工艺、制芯工艺及控制
• 2.1.6 热处理工艺及控制
• 2.1.7 精整加工及水压试验
• 2.1.8 沥青喷涂工艺及控制
• 2.2 球化剂、孕育剂成分的实验
• 2.3 金相显微分析
• 2.4 力学性能的测试
• 3 相同管子不同管壁组织性能及其影响因素分析
• 3.1 同一管径球铁管管壁组织的变化规律
• 3.2 影响球铁管管壁组织变化的因素分析
• 3.2.1 离心旋转的影响
• 3.2.2 氧化的影响
• 3.2.3 异质晶核的减少
• 3.2.4 孕育衰退的影响
• 3.2.5 过冷度的影响
• 3.3 管径变化对铸铁管组织的影响
• 3.4 管径变化对铸铁管组织的影响因素
• 3.5 本章小结
• 4 球化剂和孕育剂的长效性研究
• 4.1 含钡、钙对球墨铸铁组织与性能的影响
• 4.1.1 钡、钙在球墨铸铁管中的作用
• 4.1.2 含钡、钙球化剂对球墨铸铁管组织性能影响的研究
• 4.1.3 含钡、钙球化剂对球墨铸管组织性能的影响分析
• 4.2 关于含锆孕育剂对球墨铸管组织影响的研究
• 4.2.1 含锆孕育剂对球墨铸管组织影响的实验
• 4.2.2 含锆孕育剂对球墨铸管组织影响的分析
• 4.3 本章小结
• 5 球墨铸铁管热处理工艺变化对组织性能的影响
• 5.1 球墨铸铁管退火工艺曲线对比
• 5.2 退火工艺对组织影响的研究
• 5.3 防止大口径球铁管退火时变形的工艺措施
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢