热模铸管生产工艺课件分析.ppt

第一部分球墨铸铁及其应用，第二部分离心球墨铸铁管，第三部分过程质量控制，课件概述，第一部分球墨铸铁及其应用，严格意义上的铸铁多达15种，球墨铸铁只是其中之一。球墨铸铁之所以被称为球墨铸铁，是因为在铁水中加入了球化剂，通过球化处理，铸铁中的片状石墨变成了球状。球形石墨对金属基体的分裂作用小于其他石墨形状，从而克服了片状石墨对铁基体连续性的阻碍作用，使其具有优异的延展性、柔韧性和抗冲击性。球墨铸铁制造工艺是在20世纪40年代发现的。此后，它迅速大规模生产，并应用于许多领域，如压力管道和配件，汽车，机床，农业等。1、球墨铸铁的特点，灰口铸铁和球墨铸铁显微组织的比较显微镜下图例，1、球墨铸铁的特点，1、设备选型1.1冶炼设备的选择是在满足生产需要的前提下，遵循高效低耗的原则。该感应炉加热速度快，热效率高，氧化烧损小，吸收气体少，避免了增加硫和磷的问题。1.2球化包的确定为了提高球化剂的吸收率，提高球化效果，球化包应比普通铁水包深，球高与球径之比应 2: 1。(2)获得球墨铸铁的条件，(2)原材料的选择，(2)原材料的选择，(1)添加球墨铸铁球化剂的条件：高碳、低硅、大孕育量。为了稳定化学成分，有效控制白化和抗球化元素，保证铁水质量，化学成分为：碳 3.3%，硅1.25% 1.60%，锰 0.4%，磷 0.06%，硫 0.04%。2、球墨铸铁条件下，2.2球化剂的选择应根据不同的熔炼设备和铁水温度及铁水的纯度(硫含量、氧化程度等)而定。)，通常选用稀土镁合金和钝化镁颗粒两种球化剂。它们之间最大的区别是不同的添加方法。钝化镁颗粒的球化反应更强烈，但吸收率相对较高。2.3孕育剂是球墨铸铁生产过程中的重要因素。它不仅促进石墨化，防止游离渗碳体和白口，而且有助于球化，使石墨更细、更圆、分布更均匀，从而改善球墨铸铁的力学性能。孕育剂主要由质量分数72%的硅铁合金制成，必要时使用钙、钡等元素的复合材料。(2)获得球墨铸铁的条件，(3)控制炉前硫含量(3.1)是生产球墨铸铁的重要条件。原始铁水应遵循高碳、低硅、低硫、低磷的原则。3.2控制球化反应的关键是镁的吸收率、铁水温度高、反应剧烈、时间短、镁烧损大、球化效果差。温度低，反应稳定，时间长，提高了镁的吸收率。因此，在球化处理过程中，应根据工艺条件合理控制铁的温度区间。2、球墨铸铁条件下，3.3炉检孕育、球化效果好坏，可做光谱分析，根据成分判断好坏。在无光谱条件下，将铸态三角形试样冷却至暗红色，淬火冷却，断裂后观察断口。断口呈银白色，尖端为白色，中心疏松，两边呈锯齿状，同时断口处有碳化物气味，敲击声类似钢，球化效果好。3.4球化完成后，由于球化的退化，铁水必须在15分钟内进行处理，否则可能会造成退化造成的球化不良。(2)获得球墨铸铁的条件，(1)球化率根据s数的百分比根据GB/T9441-2009，石墨粒度可分为6个等级：3。球化等级评定(显微镜下观察100次)，图117等级，图128等级，3。球化分级评价(显微镜下观察100次)，第二部分离心球墨铸铁管。1849年，英国人安德劳申克制造了第一台离心铸管机，并生产了一根长度为3600毫米、直径为75毫米的离心铸铁管。1947年，英国的莫罗发现了铸态下带有球状石墨的铸铁。1948年，美国国际镍公司(INCO)加涅宾和其他人通过在铸铁中添加镁并保持其残留量在0.04%以上来获得球墨铸铁。之后，将该工艺应用于铸管生产，生产球墨铸铁管。自从它在20世纪40年代被发明以来，它只有70多年的历史。它具有强度高、韧性好、耐腐蚀、抗冲击性能好、施工方便等优良特性，已成为城市供水和低压供气的首选管材，是供水管网中应用最广泛的管材。20世纪80年代，中国开始引进离心球墨铸铁管生产设备和技术。20世纪90年代，整个行业逐渐发展壮大。目前，它已成为给排水行业的主流产品。首先，离心球管的历史演变。1809年，第一种水平和垂直离心铸造方法在1849年获得专利(英国)，第一台离心铸造机在1914年被引进(英国)，水冷金属离心铸造方法在1917年被成功研究(巴西)，砂型铸造方法在1947年开始大规模生产(美国)，球墨铸铁在1948年被发现(英国)，球墨铸铁生产技术在1950年被发明(美国)。离心铸造法在耐热涂料中的应用(瑞典)。首先，离心球管的历史演变。离心球管的生产原理是一种特殊的铸造方法，在这种方法中，铁水通过流槽流入旋转的金属圆筒(管型)，在离心力的作用下被金属圆筒充满，最后凝固成铸铁管。这种铸造方法必须首先了解铁水的凝固特性，然后了解铁水在结晶器中的运动规律和离心力的选择。2、离心球的生产原理，1、凝固特性铁水倒入管模后，受管模壁的激冷作用，结晶凝固开始于管模附近的铁水中。由于结晶潜热垂直于管模壁并通过管模壁不断向外辐射，铸管从外向内依次结晶凝固，产生定向凝固，离心力加强液态金属的对流，从而获得径向生长的柱状晶体结构。在铸管的外表面结晶并凝固成一层金属后，在其内层的结晶前沿有一个液固相共存区。结晶前沿的熔融金属仍按惯性运动，并与凝固金属层产生相对流动(滑动)运动，导致离心铸管径向截面出现倾斜柱状晶体。在成形过程中，柱状晶体的旋转方向与铸管的旋转方向相同。外层晶体的倾斜度较大，当它朝向内层时倾斜度较小。最后，柱状晶体转变成放射状柱状晶体。这种相对滑动也阻碍了树枝状晶体的发展，从而细化了晶粒。(2)离心球管的生产原理，(1)凝固特性倒入旋转管型的球墨铸铁铁水通常含有密度不同于铁水本身的不均匀颗粒，如气泡、炉渣颗粒、沉淀的初生球形石墨和共晶团、不混溶的金属组分液体等。密度较低的粒子将向自由表面移动(向内浮动)，而密度较高的粒子将向模具壁移动(向外下沉)。管模高速旋转产生的离心力有助于未凝固铁水内层渗入枝晶腔，补充定向凝固金属的收缩，从而获得致密铸件。(2)生产公关)在空腔形成过程中，不仅会发生径向运动，还会发生轴向运动，即调平现象。2、离心球生产原理，2、铁水的运动规律由于铁水进入管模分布面变宽，温度下降增加，凝固速度加快，所以必须控制管模倾角和铁水注入速度(浇注速度)，保证铁水运动的协调，保证厚度均匀。2、离心球产生原理，径向流示意图，轴向流示意图，3、离心力离心力指的是金属圆筒中铁水的旋转力，与旋转半径成正比，与旋转速度的平方成正比。离心力的大小通常基于重力系数，重力系数与铁水的凝固和流动密切相关，并直接决定质量。为了保证铁水在金属筒内有足够的离心力以避免滴落，有必要保证有足够的离心力使铁水紧贴在管模内壁上，但同时必须注意，过大的离心力会导致两个问题，直接影响产品质量！2、离心球管生产原理，3、离心力是由于铸管壁厚不均匀造成的管模跳动，在冷却过程中容易弯曲。二是造成管壁径向成分严重偏析，轴向流道内铁水流速不稳定，产生环向裂纹和纵向裂纹。实践证明，离心球墨铸铁管的重力系数通常为30 60，可以保证铸管的致密性。前人在研究过程中提出了多种计算公式。我们通常采用两个计算公式：2，离心球产生原理，3，离心力，2，离心球产生原理，(1)基于离心力的经验公式中的-金属液体密度(n/cm3)；r-铸管内表面的半径(厘米)。(2)重力系数基于重力系数的经验公式中的重力系数；r-铸管的内径(厘米)。随着国家对地下管网的不断完善和科学技术的快速发展，各种材料制成的管道已经聚集在市场上，主要包括金属和非金属产品。球墨铸铁管被广泛使用，因为它们可以完全满足供水网络的功能要求(1)高密封性能，2)良好的输送水质，3)良好的水力条件，4)设备控制，5)节省建设投资。当然，没有一种产品可以100%完美，球墨铸铁管也不例外。离心球墨铸铁管的优缺点1。优点：离心球墨铸铁管一问世，就引起了人们的注意，发展非常迅速。其原因主要是因为它们具有以下优点：(1)抗拉强度和耐压性能与钢管相当，耐腐蚀性能优于钢管。实践证明，其使用寿命可达50 70年，是钢管的3 5倍。与灰铸铁管相比，它具有较高的延伸率和一定的韧性，克服了灰铸铁管的脆性。离心球管的优缺点1。优点：金属管机械性能比较3。离心球管的优缺点1。优点：(2)金属球墨铸铁管比灰铸铁管重量轻40%。推广丙级产品将减少金属消耗，每年节约大量铸铁。(3)离心球墨铸铁管的优缺点，灰铸铁管，(1)优点：(3)施工简单，经济综合工程造价离心球墨铸铁管具有一定的强度和韧性，重量轻，所以在运输和装配过程中破损率极低。另外，采用柔性接头，比铝麻、焊接等刚性接头更方便快捷，大大缩短了工期，降低了施工成本，同时维护成本相对较低。离心球墨铸铁管的优缺点1。优点：(4)管网运行可靠性高离心球墨铸铁管具有较高的承载能力和一定的延伸率，并采用柔性接头，保证了供水的安全性和可靠性。橡胶圈密封灵活3.离心球形铁管的优缺点2。缺点(1)当产品由液态变为固态时，合金成分不能相互熔化，或者凝固初期析出物的密度与金属液体的密度相差很大，容易造成偏析现象，特别是局部出现时，不能及时发现，形成安全隐患。(2)产品表面粗糙，内孔精度不高。(3)制造成本相对较高，与当今市场上出现的非金属管材相比没有绝对优势。3、离心球铁管的优缺点，第三部分工艺质量控制，球墨铸铁管是一种压力管，不同于普通铸造，一旦产品出现问题会造成巨大损失，甚至无法挽回。因此，必须加强生产过程的质量控制，以确保大规模生产中产品质量稳定可靠。1、铁水的化学成分范围及其稳定性铁水的化学成分控制在一个相对较窄的范围内，这就要求在冶炼设备、操作工艺和生产中的原辅材料质量方面保证化学成分的稳定性，为球化孕育过程和质量的稳定创造基本条件，并进一步保证相结构和力学性能的稳定性。(1)内部质量控制。1)铁水化学成分的范围及其稳定球化成分的要求(注：碳、硅含量根据不同口径相对调整。口径大，C低，以确保CE控制)。在生产过程中制备铁水必须严格控制以下条件：(1)原辅料质量；(2)熔炼过程；(3)严格监控铁水的化学成分。1，内部质量控制，2，微量元素对材料的影响，1，内部质量控制，2，微量元素对材料的影响，1，内部质量控制，2，微量元素对材料的影响，1，内部质量控制，铁水中总干扰元素的含量要求33，360% ti %，Cr%，sn%，v%，sb%，Pb%，Zn%，0.1%，3，铁水化学成分的金相检验，球化-孕育处理， 冷却速度和退火处理将直接影响铸管的最终金相组织，金相组织决定铸管的力学性能。因此，为了获得合适的力学性能，应对金相组织进行如下控制：(1)球化度应严格控制在3级以内。 当金相组织中出现4 5级甚至蠕虫状石墨时，铸管的力学性能，特别是塑性大大降低。因此，在进入下一工序之前，需要进行机械性能测试和耐水压测试。(1)内部质量控制，(3)金相检验，(2)石墨粒度一般在6级以上，均匀性好，分布分散。(3)球墨铸铁管属于铁素体基体，珠光体含量过高会降低塑性，所以珠光体的控制含量因管径不同而不同，热锻模一般控制在25%以内。(4)渗碳可以提高铸件的硬度，增加脆性，大大降低延伸率。当百分比超过3%时，就会出现上述情况，因此必须严格控制和消除。(5)磷共晶降低铸件的韧性，当含量不超过1%时，性能不受影响。(1)内部质量控制，(4)机械性能目前，在与球墨铸铁相关的各种标准中，机械性能是判断铸件是否合格的基础。(1)内部质量控制，(4)机械性能，(1)内部质量控制，(4)机械性能生产中的注意事项：如果铸管的化学成分和金相组织得到很好的控制，一般机械性能不会造成问题，但机械性能在实际生产中仍会波动。在质量控制中，还应注意以下两个方面：第一，夹渣和石墨漂浮在管壁内。铸管力学性能测试杆通常在承口处切割，工艺特点决定了夹渣和上浮较多(1)内部质量控制。铸管模具主要是金属模具，如管模和芯模。它们的尺寸精度直接影响铸管的尺寸精度。由于长期使用过程中的磨损和疲劳等现象，必须进行短期检查，以确保使用精度没有大的偏差。此外，铁水成分、铸造工艺和退火工艺的不确定性也将导致铸管尺寸的变化。(2)尺寸精度控制，(1)砂芯对大直径铸管承插砂芯尺寸的影响，由于其外部尺寸较大，一般采用冷硬树脂砂法手工制作砂芯。由于砂芯对铸管的收缩有一定的阻挡作用，在实际设计中，取铸铁芯盒内腔尺寸的0.8% 0.95