专利名称：双法兰球墨铸铁管的制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种球墨铸铁管的制造方法，特别是一种双法兰球墨铸铁管的制造方法。
背景技术：
一般地，砂型铸造双法兰球墨铸铁管或灰铸铁管，最大长度不超过两米；采用低碳钢材料焊接双法兰钢管的制造工艺是分别制作法兰和钢管，之后将其焊接成一体。虽然钢管在尺寸方面可以由加工者随意制造，但是在输送水、泥浆、水泥砂浆等介质过程中，其耐腐蚀、耐磨等性能比较差，使用寿命低。CN1098971A公开了一种树脂砂型生产球墨铸铁管，是用热固离心方法制成树脂砂型，即将金属管模加热至220～250℃，并放在托辊上旋转，其速度为45～180转/分，在布砂槽加入一定量树脂砂，使布砂车以10～14米/分速度行走，使布砂槽全部推进到金属管模内，旋转布砂槽，用离心方法使树脂砂均匀布在金属管模内壁，砂厚保持在5～8mm，退出布砂槽，经过固化后，将金属管模移至离心机上进行浇铸球墨铁水，并制成所需要的球墨铸铁管并脱模。此技术并不能解决较大长度的双法兰球墨铸铁管的加工问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术之不足，提供一种双法兰球墨铸铁管的制造工艺，所要解决的技术问题是当离心铸造出较大长度(如6米长)的单法兰铸铁管后，如何熔铸上另一端的法兰(即后铸法兰)，使之与主体融合成为一体形成双法兰球墨铸铁管，并能承受4MPa的管道压力，在额定压力下，后铸法兰部分不得渗漏。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下一种双法兰球墨铸铁管的制造工艺，首先离心铸造单法兰球墨铸铁管，经退火后，再熔铸上另一端的法兰，其具体制造方法是采用自硬砂型的型腔作为后铸法兰的型腔，并在法兰端面增加工艺环，该工艺环的型腔由自硬砂型的型腔单独形成或者由自硬砂型的右模与自硬砂制成的芯子其从铸铁管的管孔伸出的部分共同形成，将自硬砂型预先组装到铸铁管的另一端上，在该端的管孔内用高频感应器加热铸铁管的与自硬砂型相对应的位置，当铸铁管的上述加热位置的温度达到800～1050℃时，迅速将准备好的芯子堵住铸铁管在该端的管孔，同时将球化处理好的温度为1350～1450℃的铁水及时浇注到上述型腔中，使高温铁水与加热的铸铁管融合为一体，铁水凝固后即成为双法兰球墨铸铁管毛坯；之后加工去除浇冒口、工艺环，再加工两端法兰端面、水线、螺栓孔，即成为双法兰成品管。
上述技术方案中，自硬砂型可以为树脂砂型。高频感应器的加热铜管可以为2～3匝，高频感应器的功率可以为70kW，加热时间为40～50秒(经试验，当加热时间在此范围内时，铸铁管的上述加热位置的温度达到900～1000℃)。熔铸上另一端的法兰前最好先在该端的外圆表面后铸法兰的型腔位置(可以采用车削或磨削或其它的方法)加工若干个凹槽(数量可以为1～4个，或4个以上)，用于增大铸铁管与后铸法兰的结合力。上述工艺环的型腔最好由自硬砂型的右模与芯子的从铸铁管的管孔伸出的部分共同形成，工艺环的型腔最好呈圆环体形(也可为其它形状)，芯子为自左向右直径依次变大的三个变截面圆柱体(可带内孔也可不带内孔)，右模带有直径较小的里侧内孔和直径较大的外侧内孔，右模的里侧内孔与后铸法兰的型腔相连通，铸铁管的熔铸上法兰的这一端的端头伸进右模的里侧内孔，芯子堵住铸铁管的管孔时，其最大直径的一个圆柱体插入右模的外侧内孔与之相吻合，且芯子的最小直径的一个圆柱体插入铸铁管的管孔并在其轴肩位置由铸铁管的端面单向限位，工艺环的型腔由右模的里侧内孔壁、芯子的最大直径的一个圆柱体的与右模的里侧内孔相对应的内端面、芯子的中间一个圆柱体的侧面共同形成。芯子可以由树脂砂制成，芯子可以为自左向右直径依次变大的、带内孔的三个变截面圆柱体。熔铸上另一端的法兰前，最好先对单法兰球墨铸铁管进行水压试验，合格后再熔铸上另一端的法兰；加工两端法兰端面前，最好再次进行水压试验，合格后再加工两端法兰端面。上述铸铁管的加热位置的温度优选900～1000℃，球化处理好的铁水的温度优选1400～1420℃。
如何将高温的金属液与铸铁管主体熔铸成一体，是双法兰铸铁管的技术关键。这种高熔点球墨铸铁合金固、液两相熔铸成一体的技术，难度大，可操作性差，各工序工艺参数必须合适、匹配，尤其是铸铁管加热温度和铁液(铁水)的浇注温度，两者必须匹配才能保证熔铸出合格品，否则，会出现两层皮、过熔等缺陷，水压试验时渗漏，达不到使用要求。本发明的铸铁管是先将较大长度(如6米长)的双法兰管铸成，再加工法兰端面、水线、螺栓孔，由于工件太长，加工法兰需要专用机床，且要保证加工法兰两端的螺栓孔必须同轴，两端面平行，与铸管垂直，必须采用专用镗、铣机床、专用多孔钻设备及专用胎、卡具才能保证上述要求。本发明采用高频加热与法兰双相熔铸的冶金结合方法以及超长双法兰管的加工、制造方法，使得后铸法兰与主体融合成为一体，并能承受4MPa的管道压力，在额定压力下，后铸法兰部分无渗漏。本发明的铸铁管机械性能优于普通钢管，耐腐蚀性提高2～4倍，寿命提高2倍以上，将成为行业基础设施建设中的更新换代产品，经济和社会效益显著。
图1为采用本发明制造的双法兰球墨铸铁管在后铸法兰时的结构示意图。
图2为采用本发明制造的双法兰球墨铸铁管(成品管)的结构示意图。
具体实施例方式
参照图1、图2，以制造6米长的双法兰球墨铸铁管为例，本发明首先离心铸造单法兰球墨铸铁管1，经退火、水压试验合格后，另一端的外圆表面后铸法兰的型腔位置可以采用车削方法加工若干个(可以为1～4个，或4个以上，本实施例为两个)凹槽11，再熔铸上这一端的法兰2′。其具体制造方法是采用自硬砂型(如树脂砂型、水玻璃砂型、覆膜砂型、干砂型等，本实施例选用树脂砂型)的型腔作为后铸法兰的型腔2，并在法兰端面增加工艺环，使树脂砂型(即自硬砂型)的蓄热能量加大。树脂砂型分左模和右模。工艺环的型腔4由树脂砂型的型腔单独形成或者由树脂砂型的右模与芯子5的从铸铁管的管孔伸出的部分共同形成，本实施例中工艺环的型腔4由树脂砂型的右模与芯子5的从铸铁管的管孔伸出的部分共同形成。工艺环的型腔呈圆环体形，芯子为自左向右直径依次变大的三个变截面圆柱体，右模带有直径较小的里侧内孔和直径较大的外侧内孔，右模的里侧内孔与后铸法兰的型腔相连通，铸铁管的熔铸上法兰的这一端的端头伸进右模的里侧内孔，芯子堵住铸铁管的管孔时，其最大直径的一个圆柱体插入右模的外侧内孔与之相吻合，且芯子的最小直径的一个圆柱体插入铸铁管的管孔并在其轴肩位置由铸铁管的端面单向限位，工艺环的型腔由右模的里侧内孔壁、芯子的最大直径的一个圆柱体的与右模的里侧内孔相对应的内端面、芯子的中间一个圆柱体的侧面共同形成。芯子5呈一个整体结构，它由自硬砂制成(如由树脂砂、水玻璃砂、覆膜砂、干砂等制成，本实施例中芯子由树脂砂制成)，芯子5为自左向右直径依次变大的、带内孔的三个变截面圆柱体，这样芯子的重量有所减轻，也兼有排气功能，当然，芯子也可不带内孔。将树脂砂型(即自硬砂型)预先组装到铸铁管的另一端上，在该端的管孔内用高频感应器加热铸铁管的与树脂砂型相对应的位置，高频感应器的加热铜管(单层空心铜管螺旋形绕制而成)可以为2～3匝(本实施例选用3匝，当然也可以为若干匝)，它伸进管孔内处于与树脂砂型相对应的位置，当铸铁管的上述加热位置的温度达到800～1050℃(例如可以为800℃或850℃或900℃或950℃或1000℃或1050℃，从铸铁管的内表面测得)时，迅速将准备好的芯子5堵住铸铁管在该端的管孔，同时将球化处理好的温度为1350～1450℃(例如可以为1350℃或1400℃或1410℃或1420℃或1450℃)的铁水及时浇注到上述型腔中，使高温铁水与加热的铸铁管互相作用融合为一体，铁水凝固后即成为双法兰球墨铸铁管毛坯。之后清理自硬砂型和芯子，用金刚石锯片切除浇冒口3及工艺环，再次进行水压试验，合格后采用专用的卧式镗铣加工机床(机床厂根据需要设计、制造的专用机床)加工双法兰管的两端法兰端面、水线，并保证两端法兰端面与管身垂直；之后再用专用的多孔钻设备加工出法兰上的螺栓孔，并保证两端法兰上的螺栓孔基本同轴，即成为双法兰成品管。上述加工两端法兰端面、水线、螺栓孔的工艺与已有的加工两米长的双法兰球墨铸铁管或灰铸铁管的工艺相近似。
上述高频感应器的功率可以为70kW，加热时间为40～50秒。加工凹槽11是用于增大铸铁管与后铸法兰的结合力。
权利要求
1.一种双法兰球墨铸铁管的制造工艺，首先离心铸造单法兰球墨铸铁管，经退火后，再熔铸上另一端的法兰，其特征在于熔铸上另一端的法兰的制造方法是采用自硬砂型的型腔作为后铸法兰的型腔，并在法兰端面增加工艺环，该工艺环的型腔由自硬砂型的型腔单独形成或者由自硬砂型的右模与自硬砂制成的芯子其从铸铁管的管孔伸出的部分共同形成，将自硬砂型预先组装到铸铁管的另一端上，在该端的管孔内用高频感应器加热铸铁管的与自硬砂型相对应的位置，当铸铁管的上述加热位置的温度达到800～1050℃时，迅速将准备好的芯子堵住铸铁管在该端的管孔，同时将球化处理好的温度为1350～1450℃的铁水及时浇注到上述型腔中，使高温铁水与加热的铸铁管融合为一体，铁水凝固后即成为双法兰球墨铸铁管毛坯；之后加工去除浇冒口、工艺环，再加工两端法兰端面、水线、螺栓孔，即成为双法兰成品管。
2.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于上述自硬砂型为树脂砂型。
3.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于上述高频感应器的加热铜管为2～3匝。
4.根据权利要求1或3所述的制造工艺，其特征在于上述高频感应器的功率为70kW，加热时间为40～50秒。
5.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于熔铸上另一端的法兰前先在该端的外圆表面后铸法兰的型腔位置加工若干个凹槽。
6.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于上述工艺环的型腔由自硬砂型的右模与芯子的从铸铁管的管孔伸出的部分共同形成，工艺环的型腔呈圆环体形，芯子为自左向右直径依次变大的三个变截面圆柱体，右模带有直径较小的里侧内孔和直径较大的外侧内孔，右模的里侧内孔与后铸法兰的型腔相连通，铸铁管的熔铸上法兰的这一端的端头伸进右模的里侧内孔，芯子堵住铸铁管的管孔时，其最大直径的一个圆柱体插入右模的外侧内孔与之相吻合，且芯子的最小直径的一个圆柱体插入铸铁管的管孔并在其轴肩位置由铸铁管的端面单向限位，工艺环的型腔由右模的里侧内孔壁、芯子的最大直径的一个圆柱体的与右模的里侧内孔相对应的内端面、芯子的中间一个圆柱体的侧面共同形成。
7.根据权利要求1或6所述的制造工艺，其特征在于上述芯子由树脂砂制成，芯子为自左向右直径依次变大的、带内孔的三个变截面圆柱体。
8.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于熔铸上另一端的法兰前，先对单法兰球墨铸铁管进行水压试验，合格后再熔铸上另一端的法兰；加工两端法兰端面前，再次进行水压试验，合格后再加工两端法兰端面。
9.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于上述铸铁管的加热位置的温度为900～1000℃，球化处理好的铁水的温度为1400～1420℃。
10.根据权利要求5所述的制造工艺，其特征在于上述凹槽的数量为1～4个，采用车削或磨削的方法加工而成。
全文摘要
一种双法兰球墨铸铁管的制造工艺，首先离心铸造单法兰球墨铸铁管，再熔铸上另一端的法兰，它采用自硬砂型的型腔作为后铸法兰的型腔，并在法兰端面增加工艺环，将自硬砂型预先组装到铸铁管的另一端上，在该端的管孔内用高频感应器加热铸铁管的与自硬砂型相对应的位置，当铸铁管的上述加热位置的温度达到800～1050℃时，迅速将准备好的芯子堵住铸铁管在该端的管孔，同时将球化处理好的温度为1350～1450℃的铁水及时浇注到上述型腔中得到毛坯；之后进行后续加工即成为成品管。本发明采用高频加热与法兰双相熔铸的冶金结合方法，使得后铸法兰与主体融合成为一体，并能承受4MPa的管道压力，且后铸法兰部分无渗漏。
文档编号B22D19/04GK1923410SQ20061004823
公开日2007年3月7日 申请日期2006年9月1日 优先权日2006年9月1日
发明者梁志海, 许三军, 贾秀香, 魏立成, 叶立君 申请人:石家庄中煤装备制造有限公司, 河北冀凯实业集团有限公司