非標(biāo)尺球墨鑄鐵管的開發(fā)與應(yīng)用

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

離心球墨鑄鐵管以強(qiáng)度高、韌性好、可靠性高、耐腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)正逐步取代灰鐵管，近年來，隨著城市化規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)管材的需求不斷增加，在國內(nèi)以及國際各大城市供水管道和管網(wǎng)改造中發(fā)揮越來越大的作用，作為這些項(xiàng)目工程的首選材料，被廣泛應(yīng)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(chǎng)。

安鋼永通鑄管公司現(xiàn)有離心機(jī)6臺(tái)，能夠生產(chǎn)DN80mm～1000mm，長(zhǎng)度為5000mm和6000mm規(guī)格的球墨鑄鐵管，隨著公司鑄管生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，銷售經(jīng)營的國內(nèi)市場(chǎng)與國際市場(chǎng)逐步拓寬，為滿足目前市場(chǎng)需求，提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)相應(yīng)的新產(chǎn)品開發(fā)及工藝創(chuàng)新提出了更高的要求。

1 非標(biāo)尺球墨鑄鐵管開發(fā)的背景

近年來，隨著國際市場(chǎng)的逐步拓寬，出口比例已達(dá)30%以上。國際銷售的管子大部分依靠輪船集裝箱運(yùn)輸，分散裝和集裝兩種方式，但大多數(shù)用戶的要求是裝集裝箱運(yùn)輸，集裝箱的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度分5.89 m和11.89 m兩種。公司生產(chǎn)出的球墨鑄鐵管，加上承口長(zhǎng)度后為6.084 m～6.145 m之間，要達(dá)到裝箱的要求，就需要將6 m長(zhǎng)的管子切割成5.7 m長(zhǎng)，才能滿足裝箱要求。為了滿足市場(chǎng)需求，提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)一步提高企業(yè)持續(xù)盈利能力，公司成立了技術(shù)攻關(guān)和新產(chǎn)品開發(fā)小組，對(duì)非標(biāo)尺球墨鑄鐵管進(jìn)行研制和開發(fā)。

2 非標(biāo)尺球墨鑄鐵管設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)

1）根據(jù)生產(chǎn)及規(guī)格要求確定非標(biāo)尺球墨鑄鐵管加工的位置。

2）將加工位置進(jìn)行預(yù)熱處理，溫度在250℃～350℃左右，加熱時(shí)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(shí)焊絲可選用藥芯焊絲，直徑為3.0mm。

5）堆焊時(shí)參數(shù)調(diào)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(jìn)行退火處理，溫度在500℃～600℃時(shí)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(yīng)在0.2mm之內(nèi)，車削后加工面粗糙度應(yīng)小于3.2μm。

3 開發(fā)過程

3.1 開發(fā)過程中存在的問題

非標(biāo)尺球墨鑄鐵管是根據(jù)客戶在包裝、運(yùn)輸、使用等方面的要求而開發(fā)的新產(chǎn)品。生產(chǎn)所用管模是用原來引進(jìn)的管模，如圖1所示，在其插口任意處經(jīng)過堆焊、退火處理、車削精加工，把管模插口端臺(tái)階和鑄造倒角部分在管模內(nèi)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(nèi)加管套，而管套材質(zhì)與管模不一樣，焊絲的材質(zhì)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(chǎn)；

2）由于管模內(nèi)加管套之后，焊接時(shí)看不見里面焊縫，焊接質(zhì)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(zhì)量差，造成加工困難，時(shí)間長(zhǎng)。一般1支管模加工好需4 d（包括焊接和預(yù)熱）；

4）成本高，管套費(fèi)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(duì)以上的問題，采取了如下措施：

1）我們?cè)诠苣?nèi)壁采用埋弧焊，焊絲采用與管模一樣的材質(zhì)，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(tái)階車掉，里面焊縫可以方便地車削，從“人”字型焊縫內(nèi)邊車出與管模一樣的材質(zhì)的倒角；

3）對(duì)離心機(jī)生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。生產(chǎn)參數(shù)在原生產(chǎn)參數(shù)基礎(chǔ)上把離心機(jī)行走參數(shù)調(diào)整成相應(yīng)管模有效長(zhǎng)度，插口殘鐵采用風(fēng)管吹的形式清理殘鐵，使鐵水在離心機(jī)內(nèi)只澆鑄5.7 m長(zhǎng)，然后停止?jié)茶T，插口端仍然按原要求澆鑄，確保生產(chǎn)出合格長(zhǎng)度為5.7 m的球墨鑄管，這樣不僅可確保鑄管生產(chǎn)線暢通，便于組織生產(chǎn)，而且也大大降低了出口管成本。

對(duì)改造研制后的非標(biāo)尺管模進(jìn)行工藝和質(zhì)量上的檢驗(yàn)，其結(jié)果完全符合國際要求規(guī)定。改造后的管模，即在管模內(nèi)插口端加300mm長(zhǎng)的管套，見圖2所示。

4 應(yīng)用效益

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

1）砂輪片節(jié)約費(fèi)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(jì)1年費(fèi)用減少：

2）管模節(jié)約費(fèi)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(chǎn)可切割管子，技術(shù)開發(fā)后在任何一磨期都可以生產(chǎn)非標(biāo)尺球墨鑄鐵管?？晒?jié)約管模費(fèi)用，一根管模約有15個(gè)磨期，每噸管模費(fèi)用120元，按過去需切管子1.35萬t，后12磨期無法利用，合計(jì)1年新管模費(fèi)用減少：

3）節(jié)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(jì)1年成本減少：

4）管模粉節(jié)約費(fèi)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(chǎn)時(shí)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(jì)1年成本減少：

5）孕育劑節(jié)約費(fèi)用

新技術(shù)運(yùn)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(chǎn)時(shí)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(jì)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(jià)格為2.9萬元/t，需要焊劑0.094 t，價(jià)格0.5萬元/t，一年需改造管模45根，為節(jié)省管模費(fèi)用當(dāng)生產(chǎn)6 m管時(shí)需改回原管模，費(fèi)用一樣，記1年45根，合計(jì)1年消耗：

以上六項(xiàng)累計(jì)效益見表1。

表1 六項(xiàng)累計(jì)效益

4.2 社會(huì)效益

1）非標(biāo)尺球墨鑄鐵管技術(shù)開發(fā)成功后，減少了切割管的現(xiàn)象，消除了切割滿足不了生產(chǎn)而造成的管子堵生產(chǎn)線這個(gè)現(xiàn)象，使生產(chǎn)的順行。同時(shí)消除了管子積壓多而堆積的危險(xiǎn)因素。

2）非標(biāo)尺球墨鑄鐵管的技術(shù)開發(fā)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(dǎo)，創(chuàng)建和諧企業(yè)，構(gòu)建和諧社會(huì)。

5 結(jié) 論

通過合理設(shè)計(jì)及工藝實(shí)踐論證，經(jīng)過嚴(yán)密的組織生產(chǎn)，新研制開發(fā)出來的非標(biāo)尺球墨鑄鐵管生產(chǎn)工藝降低了生產(chǎn)成本，可以生產(chǎn)出任意長(zhǎng)的非標(biāo)尺球墨鑄鐵管，同時(shí)還大大減少了工作量，提高了生產(chǎn)效率，取得了良好的使用效果，更好地滿足了國內(nèi)、外市場(chǎng)的運(yùn)輸需求，為公司提出的打造精品鑄管及提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力創(chuàng)造了有利條件，市場(chǎng)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(xué)技術(shù)出版社，2001.

［2］陳耀宗.建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1992.