專利名稱：一種錐形球墨鑄鐵管的拉制工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及金屬管材加工技術領域，尤其是涉及一種錐形球墨鑄鐵管的拉制工藝。
背景技術：
目前，國內和國際上通常選用木質、水泥質和不銹鋼三種材質作為支撐架，用于各 類高低壓電力的傳送，其中木質和水泥材質均存在使用壽命短、脆性大、抵御外力能力差等 缺點，不銹鋼材質則成本高、易變形。 傳統(tǒng)的水冷金屬型離心鑄管工藝生產(chǎn)出來的球墨鑄鐵管，通常為6米，為承插口 內外徑一致的圓柱形管，連接后用來輸送如飲用水類的流體物質，大部分用在水平地帶或 坡度較小的溝凹地區(qū)，通常埋于地下，由于受插入深度限制，很少用于地面支撐，錐形球墨 鑄鐵管可以用于地面支撐，錐形球墨鑄鐵管互相連接后可以作為輸送電力支撐架。而制作 錐形管時需要研究設計不同于圓柱形管的新的制作工藝。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種錐形球墨鑄鐵管的拉制工藝，使錐形球墨 鑄鐵管管身壁厚均勻，內在結構密實，從而符合其使用性能要求。
為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案 本發(fā)明種錐形球墨鑄鐵管的拉制工藝中，錐形球墨鑄鐵管采用包括砂型型芯、鑄 鋼芯架、拔管卡鉗、澆注模具和離心鑄管機在內的設備澆注而成；先將打點后的澆注模具裝 入離心鑄管機，澆注模具外壁通入冷卻水冷卻，將澆注模具裝在離心鑄管機內，砂型型芯裝 在鑄鋼芯架上，鑄鋼芯架擺至澆注模具的承口端內部以阻擋鐵液飛濺，將鐵液經(jīng)過球化、扒 渣處理后倒入離心鑄管機扇形包內等待澆注，然后啟動離心鑄管機的自動拉管系統(tǒng)，鐵液 澆入澆注模具內壁開始拉管；拉制成型后將拔管卡鉗放入錐形球墨鑄鐵管的承口內，張開 拔管卡鉗的鉗塊，將錐形球墨鑄鐵管拔出；鐵液溫度要求1280 132CTC ;砂型型芯采用圓 形單表面型，鑄鋼芯架尺寸與砂型型芯內徑一致；拔管卡鉗的鉗塊采用耐熱鋼鉗塊，鉗塊上
嵌有抗磨體；拉管過程中，離心鑄管機的自動拉管系統(tǒng)的拉制速度曲線采用分段控制，在承 口手動控制段，離心鑄管機的主機行走速度瞬間提速至20 30mm/s，離心鑄管機的主機行 走距離為100 150mm，在管身變加速段，離心鑄管機的主機勻加速直線運動，加速度為2 10mm/V，離心鑄管機的主機行走距離為5895 6200mm，行走速度達到20 50mm/s，在插 口減速段分三次減速，離心鑄管機的主機行走速度自30 40mm/s逐漸降速至0 ;拉管過程 中，隨著錐形球墨鑄鐵管的管徑自承口到插口逐漸減小，澆注旋轉直流電機的旋轉速度逐 漸加快，，澆注旋轉直流電機的轉速變化范圍是800 1700R/min。
進一步，制作澆注模具材質采用21NiMo10。 進一步，采取分段打點方法對澆注模具進行修磨、打點，打點后點的直徑1.5 4mm，點間距0. 5mm，點深度0. 15 0. 4mm。
進一步，對澆注模具，在每段長度1米的距離內，控制打點小車采用不同的行走速 度，速度范圍為1350 350r/min，打點時，澆注模具的旋轉速度為600 750r/min。
本發(fā)明的有益效果是 利用創(chuàng)新的水冷型離心球墨鑄鐵機工藝制造錐形球墨鑄鐵管，使錐形球墨鑄鐵管 管身壁厚均勻，內在結構密實，從而符合其使用性能要求。具體講，該種錐形球墨鑄鐵管有 以下優(yōu)點 (1)力學性能好，具有一定的韌性；
(2)安全可靠性高； (3)便于施工應用，可代替原有的木質、混凝土及鋼性材質，使電力工程的綜合工
程造價更加經(jīng)濟；(4)防變形能力強； (5)耐腐蝕性能好，使用壽命長； (6)制作工藝操作簡便，生產(chǎn)效率較高，產(chǎn)品質量較好控制；
(7)節(jié)約生產(chǎn)成本，提高使用壽命。 本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并 且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可 以從本發(fā)明的實踐中得到教導。本發(fā)明的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書以及附圖 中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。


圖1為拉制成的錐形球墨鑄鐵管示意圖。
圖2是承口砂型型芯示意圖。
圖3是拔管卡鉗的鉗塊示意圖。 圖4是離心鑄管機的自動拉管系統(tǒng)的拉制速度曲線。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步描述。 水冷金屬型離心鑄管工藝是將熔化的鐵液通過流槽流入旋轉的金屬澆注模具內， 在離心力的作用下布滿金屬型管，取后凝固成鑄管的一種鑄造方法；本發(fā)明種錐形球墨鑄 鐵管的拉制工藝即是在水冷金屬型離心鑄管工藝的基礎上的改進。 如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明種錐形球墨鑄鐵管的拉制工藝中，錐形球墨鑄鐵 管1包括承口端3和插口端2，分別對應澆注模具承口和插口，錐形球墨鑄鐵管1采用包括 砂型型芯4、鑄鋼芯架、拔管卡鉗、澆注模具和離心鑄管機在內的設備澆注而成；拔管卡鉗 的扇形鉗塊6，鉗塊6扇設置有抗磨體5。先將打點好的澆注模具裝入離心鑄管機，外壁通 入冷卻水冷卻；將砂芯通過芯架擺入澆注模具承口 ；將成分合格，溫度適當?shù)蔫F液，經(jīng)過球 化、扒渣處理后，倒入離心鑄管機扇形包內等待澆鑄；啟動自動拉管系統(tǒng)，鐵液澆入澆注模 具內壁拉管；拉制成型后用拔管鉗放入鑄管承口內，張開鉗塊，將管子拔出。
具體實施時，錐形球墨鑄鐵管的拉制，由承口用砂型型芯、帶硬質合金鉗口的拔管 卡鉗、離心鑄管機插口用45#普碳鋼端蓋、澆鑄錐形管用模具的加工和自動拉管曲線組成。其中模具裝在離心鑄管機內，型芯裝在芯架上，芯架擺至模具承口大頭內，澆鑄成的鑄管 用拔管卡鉗拔出。 高速旋轉的鐵水靠承口砂芯堵?lián)跻苑乐癸w濺，型芯設計成與管子承口尺寸相當?shù)?單平面型，將水洗砂與酚醛樹脂和聚異氰酸酯均勻混合，填入芯盒緊實，而后吹入三乙胺氣 體使其硬化，制作工藝簡單，砂芯強度高、抗粘砂性、潰散性好。 澆注、離心完成以后，澆注模具停在拔管狀態(tài)，拔管鉗伸入承口部位，張開三個鉗 塊，漲緊鑄管內壁，主電機旋轉，同時離心鑄管機開始向澆鑄方向運動，使得鑄管從澆注模 具中拖出。由于錐形管承口與直管段沒有明顯分界線，拔管鉗鉗塊設計成不帶錐度的直型 鉗塊，材質為YG6X，抗磨體12CrMo，熱處理后的硬度為HB150 179，加工制作工藝簡單，方 便維護。 錐形管要求長度約為6. 27米，普通球墨鑄鐵管長度為6米，將離心鑄管機插口端 加長，以適應澆注模具較正常T型澆注模具長出的部分，加長的長度范圍為10 50mm，加長 端的澆注模具冷卻從外部接入C 20mm冷卻水管，使?jié)沧⒛＞哒w冷卻均勻，延長澆注模具 使用壽命，保證了管子的插口澆鑄質量。 水冷離心鑄管澆注模具在生產(chǎn)中始終處于一個冷熱交替的熱傳導過程，內壁和外
壁的溫度差產(chǎn)生較大的殘余內應力，在拉應力達到強度極限之前，將澆注模具更換下來，進
行修磨、打點，強化工作面，消除拉應力。模具材質采用21NiMolO，由于錐形管自承口到插口
管徑逐漸變小，如采用原來的同一打點速度和電機轉速，會使點間距不一樣，甚至會出現(xiàn)點
與點相重合，影響拉管質量，采取分6段打點方法，每段長度約1米，控制不同的打點小車行
走速度，設定范圍1350 350r/min，澆注模具電機旋轉速度，設定范圍600 750r/min，以
保證打點后點的直徑1. 5 4mm，點間距0. 5mm，點深度0. 15 0. 4mm。 圖4是離心鑄管機的自動拉管系統(tǒng)的拉制速度_時間關系曲線，圖4中曲線7是
正常圓柱形球墨鑄鐵管澆注時的速度曲線。離心鑄管機的主機在O-Al段承口加速運動，管
身A1-B1段行走呈勻速直線運動，離心鑄管機的主機速度為VO，澆注時不需要考慮離心鑄
管機的主機在某一個位置的速度，就能得到壁厚均勻的鑄管，澆注插口 C1-E1段插口先慢
速再快速，E1-G段澆鑄結束，減速停止，扇形包溫度控制在1350 1400°C。 圖4中曲線8為本發(fā)明澆注錐形球墨鑄鐵管時的速度控制曲線。對該曲線說明如
下 (1)承口澆注O-A段。由于錐形管承口需要鐵液量少，利用瞬間將離心鑄管機的主 機行走速度提至20 30mm/s。 (2)管身澆注A-B段。離心鑄管機的主機行走速度直接控制著鑄管壁厚的均勻性， 不同管徑，離心鑄管機的主機行走速度不同，大管速度慢，小管速度快。隨著直徑逐漸變小， 離心鑄管機的主機行走為勻加速直線運動，加速度范圍為2 10mm/s2。
(3)插口 B-F段。為保證錐形管的插口澆注充足，離心鑄管機的主機在此段經(jīng)過三 次減速即VI至V2， V2至V3， V3至V4，保證錐形管插口澆注質量。 (4) F-G段，離心鑄管機的主機速度勻減速降至零，此過程流槽擺出，拉管完成。
整個澆注過程中，隨錐形管的管徑自承口到插口逐漸減小，直流電機澆鑄旋轉速 度隨之加快，以確保鐵水在高速離心作用下，離心力相同，在迅速冷卻過程中，管身壁厚均 勻，內在結構密實，直流電機的轉速變化范圍為800 1700R/min。
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拉制過程中，鐵水的溫度對控制管身的缺陷起著至關重要的作用，溫度高的鐵水 流動性好，錐形管的澆注模具結構為錐形結構，為便于離心鑄管機的主機的運行和拔管，水 冷金屬離心鑄管機行走軌道本身帶有2. 75%。的下行錐度，雙重錐度影響使鐵水由于自重和 慣性的作用，在冷卻前順澆注模具內壁自插口向承口滑動，與后續(xù)流入的鐵液融合不充分， 易產(chǎn)生鑄痕和軸向壁厚不均，質量難以控制，降低鐵水溫度，使鐵水快速冷卻，會減少這種 滑動，扇形包澆注溫度控制范圍為1280 1320°C。 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，本領域普通 技術人員對本發(fā)明的技術方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術方案 的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
一種錐形球墨鑄鐵管的拉制工藝，其特征在于采用包括砂型型芯、鑄鋼芯架、拔管卡鉗、澆注模具和離心鑄管機在內的設備澆注而成；先將打點后的澆注模具裝入離心鑄管機，澆注模具外壁通入冷卻水冷卻，將澆注模具裝在離心鑄管機內，砂型型芯裝在鑄鋼芯架上，鑄鋼芯架擺至澆注模具的承口端內部以阻擋鐵液飛濺，將鐵液經(jīng)過球化、扒渣處理后倒入離心鑄管機扇形包內等待澆注，然后啟動離心鑄管機的自動拉管系統(tǒng)，鐵液澆入澆注模具內壁開始拉管；拉制成型后將拔管卡鉗放入錐形球墨鑄鐵管的承口內，張開拔管卡鉗的鉗塊，將錐形球墨鑄鐵管拔出；鐵液溫度要求1280～1320℃；砂型型芯采用圓形單表面型，鑄鋼芯架尺寸與砂型型芯內徑一致；拔管卡鉗的鉗塊采用耐熱鋼扇形鉗塊，鉗塊上嵌有抗磨體；拉管過程中，離心鑄管機的自動拉管系統(tǒng)的拉制速度曲線采用分段控制，在承口手動控制段，離心鑄管機的主機行走速度瞬間提速至20～30mm/s，離心鑄管機的主機行走距離為100～150mm，在管身變加速段，離心鑄管機的主機勻加速直線運動，加速度為2～10mm/s2，離心鑄管機的主機行走距離為5895～6200mm，行走速度達到20～50mm/s，在插口減速段分三次減速，離心鑄管機的主機行走速度自30～40mm/s逐漸降速至0；拉管過程中，隨著錐形球墨鑄鐵管的管徑自承口到插口逐漸減小，澆注旋轉直流電機的旋轉速度逐漸加快，澆注旋轉直流電機的轉速變化范圍是800～1700R/min。
2. 如權利要求1所述的一種錐形球墨鑄鐵管的拉制工藝，其特征在于制作澆注模具材質采用21NiMo10。
3. 如權利要求1或2所述的一種錐形球墨鑄鐵管的拉制工藝，其特征在于采取分段打點方法對澆注模具進行修磨、打點，打點后點的直徑1. 5 4mm，點間距0. 5mm，點深度0. 15 0. 4mm。
4. 如權利要求3所述的一種錐形球墨鑄鐵管的拉制工藝，其特征是，對澆注模具，在每段長度1米的距離內，控制打點小車采用不同的行走速度，速度范圍為1350 350r/min，打點時，澆注模具的旋轉速度為600 750r/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種錐形球墨鑄鐵管的拉制工藝，采用包括砂型型芯、鑄鋼芯架、拔管卡鉗、澆注模具和離心鑄管機在內的設備澆注而成；先將打點后的澆注模具裝入離心鑄管機，澆注模具外壁通入冷卻水，將澆注模具裝在離心鑄管機內，砂型型芯裝在鑄鋼芯架上，鑄鋼芯架擺至澆注模具的承口端內，將鐵液倒入離心鑄管機扇形包內，然后啟動離心鑄管機的自動拉管系統(tǒng)，拉制成型后用拔管卡鉗將錐形球墨鑄鐵管拔出；拉管過程中，離心鑄管機的自動拉管系統(tǒng)的拉制速度曲線采用分段控制，澆注旋轉直流電機的旋轉速度逐漸加快，澆注旋轉直流電機的轉速變化范圍是800～1700r/min；該工藝使錐形球墨鑄鐵管管身壁厚均勻，內在結構密實，符合其使用性能要求。
文檔編號B22D13/02GK101716666SQ20091022776
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權日2009年12月30日
發(fā)明者關月強, 馮光弼, 葉斌, 孫志軍, 孫濤, 李強, 王海玲, 秦旭升, 郝艷杰, 郭章慶 申請人:安陽鋼鐵股份有限公司