本發(fā)明設計一種高性能耐低溫球鐵消防栓組件的鑄造生產方法，屬于是鑄造生產技術領域。

背景技術：

由于社會經濟的快速發(fā)展，城市安全越來越重要，其火災的防范更是重中之重，而消防栓是防范火災的必備設施。目前我國所使用的消防栓各組件大多數采用的是HT200普通灰鑄鐵材質，該材料在低溫情況下性能較差，在-5℃環(huán)境下會出現(xiàn)硬脆現(xiàn)象而容易發(fā)生開裂，存在著極大的安全隱患，尤其是在我國的北部地區(qū)問題更為嚴重。

球墨鑄鐵具有優(yōu)良的力學性能、加工性能、耐磨性能、吸震性能及制造成本低等優(yōu)點，在各行業(yè)得到越來越廣泛地應用。重要的機車車輛結構件、汽車結構件、遠洋集裝箱鎖具以及近幾年快速發(fā)展的風機鑄件等不僅要求較高的常溫性能而且要有良好的低溫抗沖擊性能，以避免在低溫環(huán)境下運行時發(fā)生脆性斷裂。高性能耐低溫球墨鑄鐵的出現(xiàn)很好的克服了以上問題，通過對原生鐵和廢鋼材料的化學成分進行試驗優(yōu)化與生產過程質量的控制，得到的耐低溫球墨鑄鐵可以達到拉伸強度≥400MPa，屈服強度≥240MPa，球化率≥90%，延伸率≥18%，抗低溫沖擊≥17J，在-20℃至-40℃環(huán)境下仍具有良好的韌性。采用此高性能耐低溫球墨鑄鐵材料通過獨特的工藝設計生產消防栓的各組件，既滿足鑄件的機械性能要求又克服了消防栓低溫條件下硬脆現(xiàn)象，不僅沒有增加生產成本且壽命大大提高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明正是針對傳統(tǒng)消防栓存在的問題，提供一種高性能耐低溫球鐵材料消防栓組件的鑄造生產方法。

為解決以上問題本發(fā)明所采取的技術方案為：

一種消防栓組件生產用高性能耐低溫球墨鑄鐵材料，其成分組成為（重量百分比）：C：3.6-3.9%，Si：1.9-2.3%，Mn<0.2%，P<0.04%，S<0.015%，Cu<0.05%，Cr<0.04%，Mg_殘：0.040-0.045%，RE：0.01-0.02%，其余為Fe。

一種高性能耐低溫球鐵材料消防栓組件的鑄造生產方法包括以下幾個步驟：

步驟一：造型

使用剛度較高的金屬模造型，采用發(fā)氣量小污染少的優(yōu)質呋喃樹脂自硬砂代替?zhèn)鹘y(tǒng)的粘土砂，同時生產時通過螺栓緊固砂箱以確保砂型緊實度足夠大，從而充分利用石墨的二次膨脹和滿足均衡凝固理論的自補縮條件，以便實現(xiàn)組織致密、內部無縮孔疏松的優(yōu)質鑄件。

步驟二：設計澆注系統(tǒng)

本發(fā)明所使用材料為球墨鑄鐵，具有良好的凝固自補縮能力且鑄件為薄壁件，故不需要設置冒口，將傳統(tǒng)的冒口改為出氣孔；生產時采用半封閉半開放式澆注系統(tǒng)即澆口比S_內：S_直：S_橫=1:1.2:1.5；為達到更好的阻渣效果，在直澆道的底部加設碳化硅過濾網。

步驟三：孕育、球化

此發(fā)明方案需要對鐵液進行一次球化及三次孕育處理。其首次孕育是在鐵水出爐時進行隨流孕育，選擇添加Al、Mg元素的特殊孕育劑；采用沖入法同時進行二次孕育與球化處理，球化劑選擇稀土含量低的稀土硅鐵鎂球化劑代替原來的稀土含量高球化劑，孕育劑仍然選擇添加Al、Mg元素的特殊孕育劑，將球化劑、孕育劑、覆蓋劑依次從底到上放在處理包底部凹槽內，澆入鐵水隨之鐵液球化和孕育；覆蓋劑選擇低成本的無氧化的硅鋼片代替原來的鐵屑材料；三次孕育采用的是喂入孕育法，孕育劑依然選擇是添加Al、Mg元素的特殊孕育劑。三次孕育劑加入總量共為鐵液的0.55%~0.6%，球化劑加入量為鐵液的1.0%~1.05%。

步驟四：結構優(yōu)化

本發(fā)明結構改變之處主要是密封部位，將原先的平面密封改為錐形密封，采用圓錐臺形加襯膠（丁腈橡膠）方式密封代替原消防栓閥芯加環(huán)形橡膠墊片密封方式，改善其密封效果提高產品壽命。

作為本發(fā)明的進一步改進在于：用高性能耐低溫球墨鑄鐵材料生產消防栓各組件，以克服其灰鑄鐵低溫硬脆現(xiàn)象。其成分組成為（重量百分比）：C：3.6-3.9%，Si：1.9-2.3%，Mn<0.2%，P<0.04%，S<0.015%，Cu<0.05%，Cr<0.04%，Mg_殘：0.040-0.045%，RE：0.01-0.02%，其余為Fe。

作為本發(fā)明的進一步改進在于：在造型時使用剛度較高的金屬模造型，采用發(fā)氣量小污染少的優(yōu)質呋喃樹脂自硬砂代替?zhèn)鹘y(tǒng)的粘土砂，確保鑄型有足夠的剛度。

作為本發(fā)明的進一步改進在于：去掉傳統(tǒng)冒口，設置改為出氣孔，從而改善鑄件質量、提高工藝出品率。

作為本發(fā)明的進一步改進在于：澆注系統(tǒng)采用半封閉半開放形式，即澆口比S_內：S_直：S_橫=1:1.2:1.5，并在直澆道底部設置碳化硅過濾網，雙重阻渣，保證阻渣效果凈化鐵水。

作為本發(fā)明的進一步改進在于：所選用的孕育劑是添加Al、Mg元素的特殊孕育劑，分三次孕育且加入孕育劑總量為鐵水量的0.55%~0.6%。

作為本發(fā)明的進一步改進在于：所選用的球化劑是稀土含量低的稀土硅鐵鎂球化劑代替原來稀土含量高的球化劑，以達到更好的球化效果。

作為本發(fā)明的進一步改進在于：選用低成本的無氧化硅鋼片覆蓋劑代替原來的鐵屑覆蓋劑，提高球化劑的吸收率，降低球化劑加入量。

作為本發(fā)明的進一步改進在于：將原先的平面密封改為錐形密封，采用圓錐臺形加襯膠方式密封代替原消防栓閥芯加環(huán)形橡膠墊片密封方式，改善其密封效果提高壽命。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術比較，實施效果如下：

本發(fā)明所述的一種高性能耐低溫球鐵消防栓組件的鑄造生產方法，在造型時使用金屬膜造型，采用呋喃樹脂自硬砂保證鑄型足夠的剛度，以便于球墨鑄鐵自補縮的進行；將傳統(tǒng)冒口改為出氣孔既改善鑄件質量又提高了鑄件的工藝出品率；選擇添加Al、Mg元素的特殊孕育劑、稀土含量低的稀土硅鐵鎂球化劑、硅鋼片覆蓋劑以達到更好的球化效果，確保2級球化率；改善密封結構提高產品使用壽命，降低成本。

附圖說明

圖1耐低溫球墨鑄鐵金相顯微圖，

圖2結構優(yōu)化改進圖。

具體實施方式

一種消防栓組件生產用高性能耐低溫球墨鑄鐵，其成分組成為（重量百分比）：C：3.6-3.9%，Si：1.9-2.3%，Mn<0.2%，P<0.04%，S<0.015%，Cu<0.05%，Cr<0.04%，Mg_殘：0.040-0.045%，RE：0.01-0.02%，其余為Fe。

一種高性能耐低溫球鐵消防栓組件的鑄造生產方法包括以下幾個步驟：

步驟一：造型

使用剛度較高的金屬模造型，采用發(fā)氣量小污染少的優(yōu)質呋喃樹脂自硬砂代替?zhèn)鹘y(tǒng)的粘土砂，同時生產時通過螺栓緊固砂箱以確保砂型緊實度足夠大，以充分利用石墨的二次膨脹和滿足均衡凝固理論的自補縮條件，以便實現(xiàn)組織致密、內部無縮孔疏松的優(yōu)質鑄件。

步驟二：設計澆注系統(tǒng)

本發(fā)明所使用材料為球墨鑄鐵，具有良好的凝固自補縮能力且鑄件為薄壁件，故將傳統(tǒng)的冒口改為出氣孔；生產時采用半封閉半開放式澆注系統(tǒng)即澆口比S_內：S_直：S_橫=1:1.2:1.5；為達到更好的阻渣效果，在直澆道的底部加設碳化硅過濾網。

步驟三：孕育、球化

此方案需要對鐵液進行一次球化及三次孕育處理。其首次孕育是在鐵水出爐時進行隨流孕育，選擇添加Al、Mg元素的特殊孕育劑，加入量為鐵液量的0.2%；二次孕育與球化同時采用沖入法進行處理，球化劑選擇稀土含量低的稀土硅鐵鎂球化劑代替原來的稀土含量高的球化劑，加入量為鐵液量的1.0%，孕育劑仍然選擇添加Al、Mg元素的特殊孕育劑，加入量為鐵液量的0.25%，將球化劑、孕育劑、覆蓋劑依次放在處理包底部凹槽內，鐵水澆入后發(fā)生球化和孕育；覆蓋劑選擇低成本無氧化硅鋼片代替原來的鐵屑材料；三次孕育采用的是喂入孕育法，孕育劑依然選擇添加Al、Mg元素的特殊孕育劑，加入量為鐵液量的0.1%。

步驟四：結構優(yōu)化

本發(fā)明對消防栓的密封部位進行優(yōu)化，將原先的平面密封改為錐形密封，采用圓錐臺形加襯膠（丁腈橡膠）方式密封代替原消防栓閥芯加環(huán)形橡膠墊片密封方式，改善其密封效果提高產品壽命。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明的范圍內。本發(fā)明要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界。