高铬铸铁的弯管铸造

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摘要： 提出了提高弯管寿命的措施，选择高铬铸铁材料，对形状进行精心设计，探索了高铬铸铁弯管的铸造工艺与热处理工艺。

Abstract： The paper proposes measures to enhance the life of tube bending， such as choosing high chromium cast iron material， designing carefully the shape， and explores the foundry technology and heat treatment process of high chromium cast iron pipe.

关键词： 高铬铸铁；弯管；冲蚀磨损

Key words： high chromium cast iron；tube bending；erosive wear

中图分类号：TG143 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）08-0021-02

0 引言

在大型水泥厂，发电厂一般都用管道输送水泥，煤粉。弯管被用来改变管道的方向，所处的位置决定了弯管较管道其它部位易磨损，要求弯管必须具有优良的抗磨性，弯管的选材和工艺，影响着弯管的寿命，从材质方面讲，应用较广泛的弯管有：钢管、铸铁管、陶瓷管，使用结果表明陶瓷管韧性太差，很容易断裂破碎，其它两种材料耐磨性不好，经常被磨透，以上材质的弯管给单位带来了不少麻烦，不仅费人力、财力，而且常常引起了输送工作停止，因此提高弯管的寿命是必要的，高铬铸铁做为第三代抗磨铸铁，被广泛应用于磨球，衬板等耐磨件上，显示出了其它材料无法比拟的优越性，经过分析研究，我们把它进一步推广应用到弯管这一易损件上，其次，我们对弯管的形状做了精心设计，以有利于延长弯管的寿命。在以上基础上，我们所研制的弯管得到了陕西秦岭水泥股份公司等单位的一致好评。

1 弯管的工况及延长弯管寿命的措施

水泥、煤粉等细软磨粒在管道内高速流动，形成了高速流体、高速流体赋予磨粒较高的动能、磨粒以高速冲击管道表面，并以塑性变形功的形式消耗于管道表层，使管道引起了冲蚀磨损，管道表面与流体相对运动的速度和冲刷角度，是影响磨损量的重要因素，弯管担负着改变高速流体流动方向的重任，决定了其处在一个极其不利的冲刷角度下，结果导致弯管磨损量显著增加。于是，我们采取了以下措施，以延长弯管的使用寿命。

①在选材上，通过分析众多材料的优劣性，选择高铬铸铁做为弯管的材质，高铬铸铁中的碳化物为（Cr，Fe）7C3型结构，硬度达到了HVl700左右，并且孤立、分散于高铬铸铁中，可使弯管在具有较高硬度的同时，具有良好的韧性，少量Mo、Cu的加入，提高了淬透性。通过热处理使基体极易得到马氏体基体，有马氏体基体配合，使得高铬铸铁更加抗冲蚀磨损，弯管成份如表1所示。

②考虑到铸造工艺的可行性、我们根据管道在转弯处的转弯半径、弧长等把弯管分成若干段如图1所示的小弯管制造，小弯管之间，小弯管与直管之间依靠各自端部的法兰盘相互联接起来，为了密封，法兰盘之间加有密封垫，图2是一个例子，是一管道改变90°方向的情况，用了三个小弯管代替大弯管。虽然在实际中，可用一个或若干个小弯管使管道做任何角度的改变，但是，一般来说在铸造工艺可行的情况下，尽可能增加小弯管长度，减少小弯管个数。由于弯管的外侧比内侧磨损速度更快，我们有意识的使弯管内径与外径不同心，结果自然增加了弯管外侧的厚度，这点从图1中可明显看出，这样克服了内侧还可继续使用，而外侧已经磨透用不成的现象，这也是提高弯管使用寿命的另一种措施。以下所提到的弯管，均指图1所示的小弯管。

2 弯管的铸造工艺

高铬铸铁弯管的铸造工艺如图3，由于高铬铸铁收缩量大，易引起缩孔，缩松，热裂等铸造缺陷，所以作者在设计铸造工艺时把铸钢和铸铁的特点结合起来考虑，冒口的大小按碳钢规定，其它浇注系统则按灰铸铁计算，最后把各断面再增加20%。芯子1，2，3用同一种砂芯材料：70～100目南京红砂30%，50～100目江西黄砂70%，糖稀每100kg砂子加1.4kg，用食用豆油代替较昂贵的桐油，加入量为100kg砂子加3.5kg豆油。在做芯子1，2，3时，在能够保证各自所需的干、湿态强度下，不要造的太实，否则，弯管的内经和法兰盘上到处都是气孔，影响其寿命。通过如图4芯子1、2的组合可使法兰盘成形，在组合芯子1和2时，先在各自的四角如图4所示位置用电站打孔，最后用M6的螺丝把它们连在一起。芯子3可使弯管内经成形，它两端有方形芯头，可与芯子1中部的方形孔配合，加之在铸造过程中在其中间使用一芯撑，这样可使芯子3牢牢的被固定。在每次生产时，先把芯子1，2，3组合成整体，等到砂型造好后，以整体形式把它们慢慢放于砂型内，然后合箱、浇注。

3 弯管的清理

①冒口的去除，弯管在冒口侧的壁厚一般也就是25mm左右，用敲掉的办法，往往弯管在冒口处带肉，用气割割是行不通的，高铬铸铁是用气害割不开的，我们把电焊机调到小电流，用电焊条刺距离弯管10mm的冒口颈部位，使冒口和弯管分离，然后用砂轮把残根磨平。

②在清理弯管时，一定要把弯管两端的端面打平，否则法兰盘之间的垫圈压不紧，会使水泥，煤粉喷出。

4 弯管的热处理

弯管采用在950℃保温2小时后，空冷淬火，然后在260℃保温3小时，空冷。最后得到了马氏体加碳化物的金相组织。由于高铬铸铁导热性差，弯管形状较复杂，所以在热处理升温过程中，升温速度不要大于每小时300℃，在温度上升到500℃时，应停留1小时。

5 结语

我们试制的弯管在秦岭水泥股份公司水泥输送中经使用证明，其使用寿命为原来钢管的8～10倍左右，现在该厂的水泥输送及烧成车间的煤粉输送都采用了我们生产的高铬铸铁弯管，均取得了很好的使用效果，这一弯管使供需方都获得了较好的经济效益。

参考文献：

[1]夏蔷，孙健，金恒松.关于高铬铸铁中P的分析方法研究与讨论.中小企业管理与科技，2012（04）.

[2]郭政安.提高弯管使用寿命的措施.工程机械与维修，2011（05）.

[3]雷培元.大型弯管的铸造工艺.铸造技术，1999（05）.