專利名稱：合成鑄鐵的爐料及其制備深海石油管道的方法和澆注系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄鐵，尤其涉及合成鑄鐵的爐料及其制備深海石油管道的方法和所采用的澆注系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
深海石油管道由于在深海環(huán)境下作業(yè)，既要承受海水的壓力和腐蝕，又要有一定的低溫沖擊性能，現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)要求深海石油管道的抗拉強(qiáng)度彡390 MP a，屈服強(qiáng)度彡230 MP a，延伸率彡15%，布氏硬度H B 130-180，低溫沖擊試驗(yàn)(-20 士 2)°C，三次測(cè)試平均值不小于12 J，單個(gè)沖擊值最小不低于9 J ；球化率> 90% ；鐵素體含量> 90%，現(xiàn)有的深海石油管道超聲波檢測(cè)內(nèi)部缺陷超標(biāo)，在低溫海水的沖擊下會(huì)發(fā)生開裂，往往達(dá)不到這些要求。深海石油管道傳統(tǒng)的鑄造工藝采用中間注入式，采用中間注入式時(shí)，高溫慢澆，鐵水進(jìn)入型腔時(shí)會(huì)產(chǎn)生飛濺和沖砂；且未使用過濾網(wǎng)，澆注時(shí)金屬液連帶其中的熔渣，砂粒和砂團(tuán)等一同注入型腔，并形成在鑄件表面，或是包含在鑄件內(nèi)，導(dǎo)致鑄件機(jī)械性能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，造成鑄件磁粉和超聲波檢測(cè)超標(biāo)，低溫沖擊值也達(dá)不到要求而報(bào)廢；并且澆注時(shí)未進(jìn)行隨流孕育，只在球化時(shí)進(jìn)行一次孕育，致使球化率偏低，石墨球粗大，鑄件性能達(dá)不到要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種合成鑄鐵的爐料及其制備深海石油管道的方法，它能有效提高深海石油管道產(chǎn)品質(zhì)量。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種合成鑄鐵的爐料，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括生鐵40-60%，廢鋼20-45%，回爐料 15-30%,增碳劑 0. 8-1. 5%,球化劑 1. 0-1. 2%,孕育劑 0. 4-0. 7% ；
所述生鐵按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括C 3.8-4.3%，S i 0.6-1.2%，M η 0.05-0.1%，P < 0. 04%, S < 0. 02%,余量為 Fe ；
所述廢鋼按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括Μ η < 0. 35%，P < 0. 04%, S < 0. 02%，余量為狗。作為改進(jìn)，所述回爐料由澆冒口和廢料組成，其按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)應(yīng)滿足C 3. 60-3. 80%, S I 1. 8-2. 3%, MnO. 05-0. 3%, P < 0. 04%, S < 0. 02%，余量為 Fe。作為改進(jìn)，所述球化劑為稀土鎂球化劑，其成分按質(zhì)量百分比計(jì)算包括M g 5.5-6.5%，稀土 1-3% ο作為改進(jìn)，所述孕育劑為含硅量為75%的硅鐵孕育劑。作為改進(jìn)，所述的增碳劑為含碳量> 98%的石墨增碳劑。一種采用上述爐料制備深海石油管道的方法，包括如下步驟
a)將生鐵、廢鋼、回爐料加入到中頻爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，熔煉后控制溫度在1400-1420°C， 取鐵液進(jìn)行成份檢測(cè)，之后投入增碳劑對(duì)鐵液的化學(xué)成分進(jìn)行調(diào)整；
b)升溫至1420-1460°C后加入按鑄鐵爐料的質(zhì)量計(jì)為1.0-1. 2%的球化劑進(jìn)行球化處理；再加入按鑄鐵爐料的質(zhì)量計(jì)為0. 3-0. 5%的孕育劑對(duì)鐵液進(jìn)行轉(zhuǎn)包孕育處理；
c)將轉(zhuǎn)包孕育處理后的鐵液澆注到砂模中，澆注溫度為1320-1350°C，澆注時(shí)間為 25-35秒，澆注時(shí)加入余下的孕育劑進(jìn)行隨流孕育處理；
d)澆注完后保溫至少16小時(shí)，開箱得到鑄件；
e)再對(duì)鑄件進(jìn)行拋丸打磨后得到深海石油管道。作為改進(jìn)，砂模中的鐵液按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括C 3. 6-3. 75%，Si 1. 8-2. 2%，M η 彡 0. 2%, P 彡 0. 04%, S 彡 0. 01%, MgO. 035-0. 05%,余量為 Fe。上述制備深海石油管道所采用的澆注系統(tǒng)，包括依次連通的直澆道、橫澆道和至少兩個(gè)內(nèi)澆道，內(nèi)澆道與型腔的底部連接，橫澆道與內(nèi)澆道之間設(shè)有集水槽，集水槽上設(shè)有過濾網(wǎng)。本發(fā)明合成的深海石油管道能夠全面提高管道的各項(xiàng)性能指標(biāo)，球化率> 90% ； 鐵素體含量>90%，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、布氏硬度和低溫沖擊性能均高于行業(yè)要求；產(chǎn)品經(jīng)超聲波和磁粉探傷對(duì)所有鑄件的關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)，合格率達(dá)到98. 5%以上，有效提高深海石油管道的質(zhì)量。
深海石油管道的制備過程中，采用兩次孕育，利用轉(zhuǎn)包進(jìn)行一次孕育，澆注時(shí)進(jìn)行二次隨流孕育，球化率達(dá)90%以上，石墨大小達(dá)到6級(jí)。采用底注式澆注，澆注時(shí)鐵水平穩(wěn)的進(jìn)入型腔，避免產(chǎn)生飛濺和沖砂；在橫澆道與直澆道之間設(shè)置過濾網(wǎng)，以阻止熔渣、砂粒等雜物進(jìn)入型腔，提高鑄件的合格率。


圖1為發(fā)明采用的底注式澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的后視圖
圖3為圖1的右視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用的生鐵為低M η，低P、S和微量元素少的本溪Q 10生鐵；其按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括 C 3. 8-4. 3%, S i 0. 6-1. 2%, MnO. 05-0. 1%，P < 0. 04%, S < 0. 02%,余量為 Fe。所述廢鋼為低P、S和微量元素少的矽鋼片；其按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括Μ η < 0. 35%， P < 0. 04%, S < 0. 02%，余量為Fe，廢鋼里面的C、Si含量極少，忽略不計(jì)。所述回爐料由澆冒口和廢料組成，其按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)應(yīng)滿足C 3. 60-3. 80%, S I 1. 8-2. 3%, MnO. 05-0. 3%, P < 0. 04%, S < 0. 02%,余量為 Fe。本發(fā)明的鐵水澆注采用底注式澆注系統(tǒng)；參見圖1、圖2和圖3，該系統(tǒng)包括連通的直澆道1、橫澆道2和6個(gè)內(nèi)澆道3，內(nèi)澆道3與砂模5的底部連接，澆道面積Σ F直Σ F 橫Σ F內(nèi)=1 :1. 5 :2 ；橫澆道2與內(nèi)澆道3之間設(shè)有集水槽6，每個(gè)集水槽6連接兩個(gè)內(nèi)澆道，集水槽6上放置過濾網(wǎng)4，過濾網(wǎng)4的寬度大于橫澆道2的寬度，橫澆道2兩側(cè)的砂模壓住過濾網(wǎng)4防止其上浮。澆注時(shí)，鐵液進(jìn)入直澆道后，進(jìn)入橫澆道，從橫澆道流過后經(jīng)過集水槽上的過濾網(wǎng)進(jìn)入內(nèi)澆道，再?gòu)膬?nèi)澆道進(jìn)入砂模中。實(shí)施例1本發(fā)明深海石油管道的制備方法，包括如下步驟
a)將40%生鐵、似％廢鋼、15%回爐料，加入到中頻爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，熔煉后控制溫度在 1400-1420°C，取鐵液進(jìn)行成份檢測(cè)，之后投入1. 3%增碳劑對(duì)鐵液的化學(xué)成分進(jìn)行調(diào)整，所使用的增碳劑為含碳量> 98%的石墨增碳劑。b)升溫至1420-1460°C后加入按鑄鐵爐料的質(zhì)量計(jì)為1. 0%的球化劑進(jìn)行球化處理，所述球化劑為按質(zhì)量百分比計(jì)算包括M g 5. 5-6. 5%，稀土 1-3%的稀土鎂球化劑；再加入按鑄鐵爐料的質(zhì)量計(jì)為0. 35%的含硅量為75%的硅鐵孕育劑對(duì)鐵液進(jìn)行轉(zhuǎn)包孕育處理；
c)將轉(zhuǎn)包孕育處理后的鐵液澆注到砂模中，澆注時(shí)加入按鑄鐵爐料的質(zhì)量計(jì)為0.15% 的含硅量為75%的硅鐵孕育劑進(jìn)行隨流孕育處理，澆注溫度為1320-1350°C，澆注時(shí)間為 25-35秒；砂模中鐵液的化學(xué)成分質(zhì)量百分比包括C 3. 68%，S i 1. 98%，MnO. 15%，P 0. 026%, S 0. 008%, MgO. 042%,余量為 Fe ；
d)澆注完后保溫16小時(shí)，開箱得到鑄件；
e)再對(duì)鑄件進(jìn)行拋丸打磨后得到深海石油管道。表1本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例的主要成分和工藝參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種合成鑄鐵的爐料，其特征在于按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括生鐵40-60%，廢鋼 20-45%,回爐料 15-30%，增碳劑 0. 8-1. 5%，球化劑 1. 0-1. 2%，孕育劑 0. 4-0. 7% ；所述生鐵按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括C 3.8-4.3%，S i 0.6-1.2%，M η 0.05-0.1%，P < 0. 04%, S < 0. 02%,余量為 Fe ；所述廢鋼按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括Μ η < 0. 35%，P < 0. 04%, S < 0. 02%，余量為狗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成鑄鐵的爐料，其特征在于所述回爐料由澆冒口和廢料組成，其按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)應(yīng)滿足C 3. 60-3. 80%, S I 1. 8-2. 3%, MnO. 05-0. 3%, P < 0. 04%, S < 0. 02%，余量為 Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成鑄鐵的爐料，其特征在于所述球化劑為稀土鎂球化劑， 其成分按質(zhì)量百分比計(jì)算包括M g 5. 5-6. 5%，稀土 1-3%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成鑄鐵的爐料，其特征在于所述孕育劑為含硅量為75%的硅鐵孕育劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成鑄鐵的爐料，其特征在于所述的增碳劑為含碳量>98% 的石墨增碳劑。
6.采用權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的合成鑄鐵的爐料制備深海石油管道的方法，其特征在于包括如下步驟a)將生鐵、廢鋼、回爐料加入到中頻爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，熔煉后控制溫度在1400-1420°C， 取鐵液進(jìn)行成份檢測(cè)，之后投入增碳劑對(duì)鐵液的化學(xué)成分進(jìn)行調(diào)整；b)升溫至1420-1460°C后加入按鑄鐵爐料的質(zhì)量計(jì)為1.0-1. 2%的球化劑進(jìn)行球化處理；再加入按鑄鐵爐料的質(zhì)量計(jì)為0. 3-0. 5%的孕育劑對(duì)鐵液進(jìn)行轉(zhuǎn)包孕育處理；c)將轉(zhuǎn)包孕育處理后的鐵液澆注到砂模中，澆注溫度為1320-1350°C，澆注時(shí)間為 25-35秒，澆注時(shí)加入余下的孕育劑進(jìn)行隨流孕育處理；d)澆注完后保溫至少16小時(shí)，開箱得到鑄件；再對(duì)鑄件進(jìn)行拋丸打磨后得到深海石油管道。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備深海石油管道的方法，其特征在于砂模中的鐵液按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括C 3. 6-3. 75%, Si 1. 8-2. 2%, M η 彡 0. 2%, P 彡 0. 04%, S 彡 0. 01%, M g 0. 035-0. 05%，余量為 Fe。
8.根據(jù)權(quán)利要求6至7所述的制備深海石油管道所采用的澆注系統(tǒng)，其特征在于包括依次連通的直澆道、橫澆道和至少兩個(gè)內(nèi)澆道，內(nèi)澆道與型腔的底部連接，橫澆道與內(nèi)澆道之間設(shè)有集水槽，集水槽上設(shè)有過濾網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種合成鑄鐵的爐料，包括生鐵40-60%，廢鋼20-45%，回爐料15-30%，增碳劑0.8-1.5%，球化劑1.0-1.2%，孕育劑0.4-0.7%；生鐵按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括Ｃ3.8-4.3%，Ｓi0.6-1.2%，Ｍn0.05-0.1%，Ｐ＜0.04%，Ｓ＜0.02%，余量為Fe；廢鋼按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括Ｍn＜0.35%，Ｐ＜0.04%，Ｓ＜0.02%，余量為Fe。本發(fā)明還公開了采用該爐料制備深海石油管道的方法及采用的澆注系統(tǒng)，其能夠全面提高管道的各項(xiàng)性能指標(biāo)，產(chǎn)品經(jīng)超聲波和磁粉探傷對(duì)所有鑄件的關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)，合格率達(dá)到98.5%以上，有效提高了深海石油管道的質(zhì)量。
文檔編號(hào)B22C9/24GK102534351SQ20121000952
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者何義雄, 沈火元 申請(qǐng)人:江蘇興盛風(fēng)能科技有限公司