非標尺球墨鑄鐵管的開發與應用

張海兵，喬秀麗，金建軍（安鋼集團永通球墨鑄鐵管有限責任公司，河南 安陽 455133）

離心球墨鑄鐵管以強度高、韌性好、可靠性高、耐腐蝕性能好等優點正逐步取代灰鐵管，近年來，隨著城市化規模不斷擴大，對管材的需求不斷增加，在國內以及國際各大城市供水管道和管網改造中發揮越來越大的作用，作為這些項目工程的首選材料，被廣泛應用于城建輸水、輸氣等工程上，為離心球墨鑄鐵管提供了巨大的市場。

安鋼永通鑄管公司現有離心機6臺，能夠生產DN80mm～1000mm，長度為5000mm和6000mm規格的球墨鑄鐵管，隨著公司鑄管生產規模的逐步擴大，銷售經營的國內市場與國際市場逐步拓寬，為滿足目前市場需求，提高企業市場競爭力，對相應的新產品開發及工藝創新提出了更高的要求。

1 非標尺球墨鑄鐵管開發的背景

近年來，隨著國際市場的逐步拓寬，出口比例已達30%以上。國際銷售的管子大部分依靠輪船集裝箱運輸，分散裝和集裝兩種方式，但大多數用戶的要求是裝集裝箱運輸，集裝箱的標準長度分5.89 m和11.89 m兩種。公司生產出的球墨鑄鐵管，加上承口長度后為6.084 m～6.145 m之間，要達到裝箱的要求，就需要將6 m長的管子切割成5.7 m長，才能滿足裝箱要求。為了滿足市場需求，提高企業的市場競爭力，進一步提高企業持續盈利能力，公司成立了技術攻關和新產品開發小組，對非標尺球墨鑄鐵管進行研制和開發。

2 非標尺球墨鑄鐵管設計的技術關鍵點

1）根據生產及規格要求確定非標尺球墨鑄鐵管加工的位置。

2）將加工位置進行預熱處理，溫度在250℃～350℃左右，加熱時間不低于2.5 h。

3）堆焊前將焊劑在250℃左右烘焙20h，焊劑可選用SJ261或SJ260。

4）堆焊時焊絲可選用藥芯焊絲，直徑為3.0mm。

5）堆焊時參數調整：焊接電流400A，電壓34 V送絲速度 0.6 cm/s～0.75 cm/s。

6）焊后要進行退火處理，溫度在500℃～600℃時間3 h左右，焊后要保證焊接輪廓光滑，不得有夾渣、氣孔、焊瘤等缺陷。

7）管模車削找正精度應在0.2mm之內，車削后加工面粗糙度應小于3.2μm。

3 開發過程

3.1 開發過程中存在的問題

非標尺球墨鑄鐵管是根據客戶在包裝、運輸、使用等方面的要求而開發的新產品。生產所用管模是用原來引進的管模，如圖1所示，在其插口任意處經過堆焊、退火處理、車削精加工，把管模插口端臺階和鑄造倒角部分在管模內部軸向平移到某一位置改造而成的，改造過程存在如下問題：

1）管模內加管套，而管套材質與管模不一樣，焊絲的材質與管模一樣而與管套不一樣，這樣造成焊接的管套與管模容易開焊而無法生產；

2）由于管模內加管套之后，焊接時看不見里面焊縫，焊接質量差，往往有空洞和夾層，造成拉出的管子有缺陷；

3）車削困難，焊縫由于在里面看不見，另外焊接質量差，造成加工困難，時間長。一般1支管模加工好需4 d（包括焊接和預熱）；

4）成本高，管套費用以DN350為例，約500元。

圖1 原管模剖面圖

3.2 采取的措施

針對以上的問題，采取了如下措施：

1）我們在管模內壁采用埋弧焊，焊絲采用與管模一樣的材質，焊出一道寬100mm高28mm的“人”字型焊縫；

2）上車床車削，把插口端臺階車掉，里面焊縫可以方便地車削，從“人”字型焊縫內邊車出與管模一樣的材質的倒角；

3）對離心機生產參數進行調整。生產參數在原生產參數基礎上把離心機行走參數調整成相應管模有效長度，插口殘鐵采用風管吹的形式清理殘鐵，使鐵水在離心機內只澆鑄5.7 m長，然后停止澆鑄，插口端仍然按原要求澆鑄，確保生產出合格長度為5.7 m的球墨鑄管，這樣不僅可確保鑄管生產線暢通，便于組織生產，而且也大大降低了出口管成本。

對改造研制后的非標尺管模進行工藝和質量上的檢驗，其結果完全符合國際要求規定。改造后的管模，即在管模內插口端加300mm長的管套，見圖2所示。

4 應用效益

4.1 經濟效益

1）砂輪片節約費用

改造后減少了管子切割這一道工序，其砂輪片的成本為65元/片，切割每萬噸管子需用4456片，目前我廠年出口管4.5萬t，其中30%需要切割，合計1年費用減少：

2）管模節約費用

改造后不再要求必須使用可切管模，即新管模，以前一根管模只能在前三磨期生產可切割管子，技術開發后在任何一磨期都可以生產非標尺球墨鑄鐵管。可節約管模費用，一根管模約有15個磨期，每噸管模費用120元，按過去需切管子1.35萬t，后12磨期無法利用，合計1年新管模費用減少：

3）節電效益

改造后省去了切割的多余管子需重新回中頻爐加熱溶化這道工序，每度電的成本：0.51元，管頭溶化耗電量：700kW·t，按過去需切割管子 1.35萬t，每根管需切割管子的1/20，合計1年成本減少：

4）管模粉節約費用

改造管模后，省去了切割多余管子的管模粉，管模粉8800元/t，每噸鑄管生產時需管模粉0.0029 t，按過去需切割管子 1.35萬t，每根管需切割管子的1/20，合計1年成本減少：

5）孕育劑節約費用

新技術運用后，省去了切割多余管子的孕育劑，孕育劑7900元/t，每噸鑄管生產時需管模粉0.0024 t，按過去需切割管子 1.35萬t，每根管需切割管子的1/20，合計一年成本減少：

6）管模改造年消耗

改造一根管模是需要焊絲3盤，每盤0.025 t，價格為2.9萬元/t，需要焊劑0.094 t，價格0.5萬元/t，一年需改造管模45根，為節省管模費用當生產6 m管時需改回原管模，費用一樣，記1年45根，合計1年消耗：

以上六項累計效益見表1。

表1 六項累計效益

4.2 社會效益

1）非標尺球墨鑄鐵管技術開發成功后，減少了切割管的現象，消除了切割滿足不了生產而造成的管子堵生產線這個現象，使生產的順行。同時消除了管子積壓多而堆積的危險因素。

2）非標尺球墨鑄鐵管的技術開發成功后，可以大大減少工人的工作量，從而減少工人的工作壓力，符合“以人為本”的思想指導，創建和諧企業，構建和諧社會。

5 結 論

通過合理設計及工藝實踐論證，經過嚴密的組織生產，新研制開發出來的非標尺球墨鑄鐵管生產工藝降低了生產成本，可以生產出任意長的非標尺球墨鑄鐵管，同時還大大減少了工作量，提高了生產效率，取得了良好的使用效果，更好地滿足了國內、外市場的運輸需求，為公司提出的打造精品鑄管及提高市場競爭力創造了有利條件，市場前景樂觀。

［1］范英俊.離心球墨鑄鐵管工藝及裝備［M］.北京：中國科學技術出版社，2001.

［2］陳耀宗.建筑給水排水設計手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，1992.