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的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鑄鐵，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。
背景技術：
深海石油管道由于在深海環境下作業，既要承受海水的壓力和腐蝕，又要有一定的低溫沖擊性能，現在行業內要求深海石油管道的抗拉強度彡390 MP a，屈服強度彡230 MP a，延伸率彡15%，布氏硬度H B 130-180，低溫沖擊試驗(-20 士 2)°C，三次測試平均值不小于12 J，單個沖擊值最小不低于9 J ；球化率> 90% ；鐵素體含量> 90%，現有的深海石油管道超聲波檢測內部缺陷超標，在低溫海水的沖擊下會發生開裂，往往達不到這些要求。深海石油管道傳統的鑄造工藝采用中間注入式，采用中間注入式時，高溫慢澆，鐵水進入型腔時會產生飛濺和沖砂；且未使用過濾網，澆注時金屬液連帶其中的熔渣，砂粒和砂團等一同注入型腔，并形成在鑄件表面，或是包含在鑄件內，導致鑄件機械性能達不到設計要求，造成鑄件磁粉和超聲波檢測超標，低溫沖擊值也達不到要求而報廢；并且澆注時未進行隨流孕育，只在球化時進行一次孕育，致使球化率偏低，石墨球粗大，鑄件性能達不到要求。

發明內容
本發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品質量。本發明的技術方案如下
一種合成鑄鐵的爐料，按質量分數計算，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% ；
所述生鐵按質量分數計包括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 ；
所述廢鋼按質量分數計包括Μ η < 0. 35%，P < 0. 04%, S < 0. 02%，余量為狗。作為改進，所述回爐料由澆冒口和廢料組成，其按質量分數計應滿足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，所述球化劑為稀土鎂球化劑，其成分按質量百分比計算包括M g 5.5-6.5%，稀土 1-3% ο作為改進，所述孕育劑為含硅量為75%的硅鐵孕育劑。作為改進，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進行熔煉，熔煉后控制溫度在1400-1420°C， 取鐵液進行成份檢測，之后投入增碳劑對鐵液的化學成分進行調整；
b)升溫至1420-1460°C后加入按鑄鐵爐料的質量計為1.0-1. 2%的球化劑進行球化處理；再加入按鑄鐵爐料的質量計為0. 3-0. 5%的孕育劑對鐵液進行轉包孕育處理；
c)將轉包孕育處理后的鐵液澆注到砂模中，澆注溫度為1320-1350°C，澆注時間為 25-35秒，澆注時加入余下的孕育劑進行隨流孕育處理；
d)澆注完后保溫至少16小時，開箱得到鑄件；
e)再對鑄件進行拋丸打磨后得到深海石油管道。作為改進，砂模中的鐵液按質量分數計包括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，包括依次連通的直澆道、橫澆道和至少兩個內澆道，內澆道與型腔的底部連接，橫澆道與內澆道之間設有集水槽，集水槽上設有過濾網。本發明合成的深海石油管道能夠全面提高管道的各項性能指標，球化率> 90% ； 鐵素體含量>90%，其抗拉強度、屈服強度、延伸率、布氏硬度和低溫沖擊性能均高于行業要求；產品經超聲波和磁粉探傷對所有鑄件的關鍵區域進行檢測，合格率達到98. 5%以上，有效提高深海石油管道的質量。
深海石油管道的制備過程中，采用兩次孕育，利用轉包進行一次孕育，澆注時進行二次隨流孕育，球化率達90%以上，石墨大小達到6級。采用底注式澆注，澆注時鐵水平穩的進入型腔，避免產生飛濺和沖砂；在橫澆道與直澆道之間設置過濾網，以阻止熔渣、砂粒等雜物進入型腔，提高鑄件的合格率。


圖1為發明采用的底注式澆注系統結構示意圖； 圖2為圖1的后視圖
圖3為圖1的右視圖。
具體實施例方式本發明采用的生鐵為低M η，低P、S和微量元素少的本溪Q 10生鐵；其按質量分數計包括 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；其按質量分數計包括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。所述回爐料由澆冒口和廢料組成，其按質量分數計應滿足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。本發明的鐵水澆注采用底注式澆注系統；參見圖1、圖2和圖3，該系統包括連通的直澆道1、橫澆道2和6個內澆道3，內澆道3與砂模5的底部連接，澆道面積Σ F直Σ F 橫Σ F內=1 :1. 5 :2 ；橫澆道2與內澆道3之間設有集水槽6，每個集水槽6連接兩個內澆道，集水槽6上放置過濾網4，過濾網4的寬度大于橫澆道2的寬度，橫澆道2兩側的砂模壓住過濾網4防止其上浮。澆注時，鐵液進入直澆道后，進入橫澆道，從橫澆道流過后經過集水槽上的過濾網進入內澆道，再從內澆道進入砂模中。實施例1本發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，加入到中頻爐內進行熔煉，熔煉后控制溫度在 1400-1420°C，取鐵液進行成份檢測，之后投入1. 3%增碳劑對鐵液的化學成分進行調整，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量計為1. 0%的球化劑進行球化處理，所述球化劑為按質量百分比計算包括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量計為0. 35%的含硅量為75%的硅鐵孕育劑對鐵液進行轉包孕育處理；
c)將轉包孕育處理后的鐵液澆注到砂模中，澆注時加入按鑄鐵爐料的質量計為0.15% 的含硅量為75%的硅鐵孕育劑進行隨流孕育處理，澆注溫度為1320-1350°C，澆注時間為 25-35秒；砂模中鐵液的化學成分質量百分比包括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，開箱得到鑄件；
e)再對鑄件進行拋丸打磨后得到深海石油管道。表1本發明的幾個實施例的主要成分和工藝參數
權利要求
1.一種合成鑄鐵的爐料，其特征在于按質量分數計算，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% ；所述生鐵按質量分數計包括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 ；所述廢鋼按質量分數計包括Μ η < 0. 35%，P < 0. 04%, S < 0. 02%，余量為狗。
2.根據權利要求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，其按質量分數計應滿足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.根據權利要求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， 其成分按質量百分比計算包括M g 5. 5-6. 5%，稀土 1-3%。
4.根據權利要求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.根據權利要求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.采用權利要求1至5任一項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進行熔煉，熔煉后控制溫度在1400-1420°C， 取鐵液進行成份檢測，之后投入增碳劑對鐵液的化學成分進行調整；b)升溫至1420-1460°C后加入按鑄鐵爐料的質量計為1.0-1. 2%的球化劑進行球化處理；再加入按鑄鐵爐料的質量計為0. 3-0. 5%的孕育劑對鐵液進行轉包孕育處理；c)將轉包孕育處理后的鐵液澆注到砂模中，澆注溫度為1320-1350°C，澆注時間為 25-35秒，澆注時加入余下的孕育劑進行隨流孕育處理；d)澆注完后保溫至少16小時，開箱得到鑄件；再對鑄件進行拋丸打磨后得到深海石油管道。
7.根據權利要求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量分數計包括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.根據權利要求6至7所述的制備深海石油管道所采用的澆注系統，其特征在于包括依次連通的直澆道、橫澆道和至少兩個內澆道，內澆道與型腔的底部連接，橫澆道與內澆道之間設有集水槽，集水槽上設有過濾網。
全文摘要
本發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%；生鐵按質量分數計包括Ｃ3.8-4.3%，Ｓi0.6-1.2%，Ｍn0.05-0.1%，Ｐ＜0.04%，Ｓ＜0.02%，余量為Fe；廢鋼按質量分數計包括Ｍn＜0.35%，Ｐ＜0.04%，Ｓ＜0.02%，余量為Fe。本發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，其能夠全面提高管道的各項性能指標，產品經超聲波和磁粉探傷對所有鑄件的關鍵區域進行檢測，合格率達到98.5%以上，有效提高了深海石油管道的質量。
文檔編號B22C9/24GK102534351SQ20121000952
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月13日 優先權日2012年1月13日
發明者何義雄, 沈火元 申請人:江蘇興盛風能科技有限公司