本發(fā)明設(shè)計(jì)一種高性能耐低溫球鐵消防栓組件的鑄造生產(chǎn)方法，屬于是鑄造生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市安全越來(lái)越重要，其火災(zāi)的防范更是重中之重，而消防栓是防范火災(zāi)的必備設(shè)施。目前我國(guó)所使用的消防栓各組件大多數(shù)采用的是HT200普通灰鑄鐵材質(zhì)，該材料在低溫情況下性能較差，在-5℃環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)硬脆現(xiàn)象而容易發(fā)生開(kāi)裂，存在著極大的安全隱患，尤其是在我國(guó)的北部地區(qū)問(wèn)題更為嚴(yán)重。

球墨鑄鐵具有優(yōu)良的力學(xué)性能、加工性能、耐磨性能、吸震性能及制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，在各行業(yè)得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。重要的機(jī)車(chē)車(chē)輛結(jié)構(gòu)件、汽車(chē)結(jié)構(gòu)件、遠(yuǎn)洋集裝箱鎖具以及近幾年快速發(fā)展的風(fēng)機(jī)鑄件等不僅要求較高的常溫性能而且要有良好的低溫抗沖擊性能，以避免在低溫環(huán)境下運(yùn)行時(shí)發(fā)生脆性斷裂。高性能耐低溫球墨鑄鐵的出現(xiàn)很好的克服了以上問(wèn)題，通過(guò)對(duì)原生鐵和廢鋼材料的化學(xué)成分進(jìn)行試驗(yàn)優(yōu)化與生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量的控制，得到的耐低溫球墨鑄鐵可以達(dá)到拉伸強(qiáng)度≥400MPa，屈服強(qiáng)度≥240MPa，球化率≥90%，延伸率≥18%，抗低溫沖擊≥17J，在-20℃至-40℃環(huán)境下仍具有良好的韌性。采用此高性能耐低溫球墨鑄鐵材料通過(guò)獨(dú)特的工藝設(shè)計(jì)生產(chǎn)消防栓的各組件，既滿(mǎn)足鑄件的機(jī)械性能要求又克服了消防栓低溫條件下硬脆現(xiàn)象，不僅沒(méi)有增加生產(chǎn)成本且壽命大大提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明正是針對(duì)傳統(tǒng)消防栓存在的問(wèn)題，提供一種高性能耐低溫球鐵材料消防栓組件的鑄造生產(chǎn)方法。

為解決以上問(wèn)題本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：

一種消防栓組件生產(chǎn)用高性能耐低溫球墨鑄鐵材料，其成分組成為（重量百分比）：C：3.6-3.9%，Si：1.9-2.3%，Mn<0.2%，P<0.04%，S<0.015%，Cu<0.05%，Cr<0.04%，Mg_殘：0.040-0.045%，RE：0.01-0.02%，其余為Fe。

一種高性能耐低溫球鐵材料消防栓組件的鑄造生產(chǎn)方法包括以下幾個(gè)步驟：

步驟一：造型

使用剛度較高的金屬模造型，采用發(fā)氣量小污染少的優(yōu)質(zhì)呋喃樹(shù)脂自硬砂代替?zhèn)鹘y(tǒng)的粘土砂，同時(shí)生產(chǎn)時(shí)通過(guò)螺栓緊固砂箱以確保砂型緊實(shí)度足夠大，從而充分利用石墨的二次膨脹和滿(mǎn)足均衡凝固理論的自補(bǔ)縮條件，以便實(shí)現(xiàn)組織致密、內(nèi)部無(wú)縮孔疏松的優(yōu)質(zhì)鑄件。

步驟二：設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)

本發(fā)明所使用材料為球墨鑄鐵，具有良好的凝固自補(bǔ)縮能力且鑄件為薄壁件，故不需要設(shè)置冒口，將傳統(tǒng)的冒口改為出氣孔；生產(chǎn)時(shí)采用半封閉半開(kāi)放式澆注系統(tǒng)即澆口比S_內(nèi)：S_直：S_橫=1:1.2:1.5；為達(dá)到更好的阻渣效果，在直澆道的底部加設(shè)碳化硅過(guò)濾網(wǎng)。

步驟三：孕育、球化

此發(fā)明方案需要對(duì)鐵液進(jìn)行一次球化及三次孕育處理。其首次孕育是在鐵水出爐時(shí)進(jìn)行隨流孕育，選擇添加Al、Mg元素的特殊孕育劑；采用沖入法同時(shí)進(jìn)行二次孕育與球化處理，球化劑選擇稀土含量低的稀土硅鐵鎂球化劑代替原來(lái)的稀土含量高球化劑，孕育劑仍然選擇添加Al、Mg元素的特殊孕育劑，將球化劑、孕育劑、覆蓋劑依次從底到上放在處理包底部凹槽內(nèi)，澆入鐵水隨之鐵液球化和孕育；覆蓋劑選擇低成本的無(wú)氧化的硅鋼片代替原來(lái)的鐵屑材料；三次孕育采用的是喂入孕育法，孕育劑依然選擇是添加Al、Mg元素的特殊孕育劑。三次孕育劑加入總量共為鐵液的0.55%~0.6%，球化劑加入量為鐵液的1.0%~1.05%。

步驟四：結(jié)構(gòu)優(yōu)化

本發(fā)明結(jié)構(gòu)改變之處主要是密封部位，將原先的平面密封改為錐形密封，采用圓錐臺(tái)形加襯膠（丁腈橡膠）方式密封代替原消防栓閥芯加環(huán)形橡膠墊片密封方式，改善其密封效果提高產(chǎn)品壽命。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：用高性能耐低溫球墨鑄鐵材料生產(chǎn)消防栓各組件，以克服其灰鑄鐵低溫硬脆現(xiàn)象。其成分組成為（重量百分比）：C：3.6-3.9%，Si：1.9-2.3%，Mn<0.2%，P<0.04%，S<0.015%，Cu<0.05%，Cr<0.04%，Mg_殘：0.040-0.045%，RE：0.01-0.02%，其余為Fe。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：在造型時(shí)使用剛度較高的金屬模造型，采用發(fā)氣量小污染少的優(yōu)質(zhì)呋喃樹(shù)脂自硬砂代替?zhèn)鹘y(tǒng)的粘土砂，確保鑄型有足夠的剛度。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：去掉傳統(tǒng)冒口，設(shè)置改為出氣孔，從而改善鑄件質(zhì)量、提高工藝出品率。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：澆注系統(tǒng)采用半封閉半開(kāi)放形式，即澆口比S_內(nèi)：S_直：S_橫=1:1.2:1.5，并在直澆道底部設(shè)置碳化硅過(guò)濾網(wǎng)，雙重阻渣，保證阻渣效果凈化鐵水。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所選用的孕育劑是添加Al、Mg元素的特殊孕育劑，分三次孕育且加入孕育劑總量為鐵水量的0.55%~0.6%。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所選用的球化劑是稀土含量低的稀土硅鐵鎂球化劑代替原來(lái)稀土含量高的球化劑，以達(dá)到更好的球化效果。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：選用低成本的無(wú)氧化硅鋼片覆蓋劑代替原來(lái)的鐵屑覆蓋劑，提高球化劑的吸收率，降低球化劑加入量。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：將原先的平面密封改為錐形密封，采用圓錐臺(tái)形加襯膠方式密封代替原消防栓閥芯加環(huán)形橡膠墊片密封方式，改善其密封效果提高壽命。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，實(shí)施效果如下：

本發(fā)明所述的一種高性能耐低溫球鐵消防栓組件的鑄造生產(chǎn)方法，在造型時(shí)使用金屬膜造型，采用呋喃樹(shù)脂自硬砂保證鑄型足夠的剛度，以便于球墨鑄鐵自補(bǔ)縮的進(jìn)行；將傳統(tǒng)冒口改為出氣孔既改善鑄件質(zhì)量又提高了鑄件的工藝出品率；選擇添加Al、Mg元素的特殊孕育劑、稀土含量低的稀土硅鐵鎂球化劑、硅鋼片覆蓋劑以達(dá)到更好的球化效果，確保2級(jí)球化率；改善密封結(jié)構(gòu)提高產(chǎn)品使用壽命，降低成本。

附圖說(shuō)明

圖1耐低溫球墨鑄鐵金相顯微圖，

圖2結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)圖。

具體實(shí)施方式

一種消防栓組件生產(chǎn)用高性能耐低溫球墨鑄鐵，其成分組成為（重量百分比）：C：3.6-3.9%，Si：1.9-2.3%，Mn<0.2%，P<0.04%，S<0.015%，Cu<0.05%，Cr<0.04%，Mg_殘：0.040-0.045%，RE：0.01-0.02%，其余為Fe。

一種高性能耐低溫球鐵消防栓組件的鑄造生產(chǎn)方法包括以下幾個(gè)步驟：

步驟一：造型

使用剛度較高的金屬模造型，采用發(fā)氣量小污染少的優(yōu)質(zhì)呋喃樹(shù)脂自硬砂代替?zhèn)鹘y(tǒng)的粘土砂，同時(shí)生產(chǎn)時(shí)通過(guò)螺栓緊固砂箱以確保砂型緊實(shí)度足夠大，以充分利用石墨的二次膨脹和滿(mǎn)足均衡凝固理論的自補(bǔ)縮條件，以便實(shí)現(xiàn)組織致密、內(nèi)部無(wú)縮孔疏松的優(yōu)質(zhì)鑄件。

步驟二：設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)

本發(fā)明所使用材料為球墨鑄鐵，具有良好的凝固自補(bǔ)縮能力且鑄件為薄壁件，故將傳統(tǒng)的冒口改為出氣孔；生產(chǎn)時(shí)采用半封閉半開(kāi)放式澆注系統(tǒng)即澆口比S_內(nèi)：S_直：S_橫=1:1.2:1.5；為達(dá)到更好的阻渣效果，在直澆道的底部加設(shè)碳化硅過(guò)濾網(wǎng)。

步驟三：孕育、球化

此方案需要對(duì)鐵液進(jìn)行一次球化及三次孕育處理。其首次孕育是在鐵水出爐時(shí)進(jìn)行隨流孕育，選擇添加Al、Mg元素的特殊孕育劑，加入量為鐵液量的0.2%；二次孕育與球化同時(shí)采用沖入法進(jìn)行處理，球化劑選擇稀土含量低的稀土硅鐵鎂球化劑代替原來(lái)的稀土含量高的球化劑，加入量為鐵液量的1.0%，孕育劑仍然選擇添加Al、Mg元素的特殊孕育劑，加入量為鐵液量的0.25%，將球化劑、孕育劑、覆蓋劑依次放在處理包底部凹槽內(nèi)，鐵水澆入后發(fā)生球化和孕育；覆蓋劑選擇低成本無(wú)氧化硅鋼片代替原來(lái)的鐵屑材料；三次孕育采用的是喂入孕育法，孕育劑依然選擇添加Al、Mg元素的特殊孕育劑，加入量為鐵液量的0.1%。

步驟四：結(jié)構(gòu)優(yōu)化

本發(fā)明對(duì)消防栓的密封部位進(jìn)行優(yōu)化，將原先的平面密封改為錐形密封，采用圓錐臺(tái)形加襯膠（丁腈橡膠）方式密封代替原消防栓閥芯加環(huán)形橡膠墊片密封方式，改善其密封效果提高產(chǎn)品壽命。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等同物界。