高强度球墨铸铁电杆及其制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强度球墨铸铁电杆及其制备工艺，具有如下步骤：①铸杆前准备：配料，铁水的熔炼，合金元素的添加和球化处理；②铸杆工序：浇注和孕育处理；③热处理。本发明还提供了一种采用上述工艺制备的高强度球墨铸铁电杆，包括多个顺次插接的塔杆，所述塔杆为圆锥台形空心柱体，所述圆锥台形空心柱体的锥度为1000∶11-26；所述高强度球墨铸铁电杆的顶端设有塔帽。本发明具有承载能力高，壁厚薄，重量轻和制造成本低等优点。
【专利说明】高强度球墨铸铁电杆及其制备工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力输送【技术领域】，尤其涉及高压电杆技术。
【背景技术】
[0002] 现有技术中的球墨铸铁电杆多采用普通球墨铸铁材质，其抗拉强度为420MPa、屈 服强度280MPa，延伸率为10%，遇到极其恶劣冰雪天气，电杆易被冰雪压弯，造成电力中 断，而且普通球墨铸铁电杆需要一定的壁厚才能到达所需的承载能力，从而导致普通球墨 铸铁的重量增加和成本的提商。
【发明内容】
[0003] 根据上述提出的普通球墨铸铁电杆的承载能力低，杆壁厚，重量大和成本高的技 术问题，而提供一种高强度球墨铸铁电杆及其制备工艺。
[0004] 本发明采用的技术手段如下：
[0005] -种高强度球墨铸铁电杆的制备工艺，具有如下步骤：
[0006] ①铸杆前准备：配料，铁水的熔炼，合金元素的添加和球化处理；
[0007] A1 :所述配料为采用的原料包括铸造生铁或高炉铁水，质量百分比为90-95%，和 废钢，质量百分比为5-10% ;
[0008] 即所述配料为采用的原料包括铸造生铁和废钢，各原料的质量百分比为：铸造生 铁：90-95%，废钢：5-10% ;或所述配料为采用的原料包括高炉铁水和废钢，各原料的质量 百分比为：高炉铁水：90-95%，废钢：5-10% ;
[0009] A2 :所述铁水的熔炼为按所述各原料的质量百分比称取原料，并依次添加到中频 电炉内，启动电源将炉温升至1470_1500°C对所述原料进行熔炼；
[0010] A3 :所述合金元素的添加为根据产品的性能添加 Cu、Mo、Ni、V，添加后的铁水中各 元素质量百分比为：
[0011] C ：3, 4-3. 8%,Si ：1. 2-2. 6%,Μη ：0. 3-0. 5%,Cu ：0. 15-0. 5%,Mo ：0. 3-1. 0%,Ni ： 1-2%，V :0· 3-0. 5%，P :彡 0· 06% , S :彡 0· 025% ,Mg :0· 03-0. 06%，余量为 Fe 以及不可避 免的微量元素；
[0012] Cu能促进石墨化和珠光体的形成提高铸件的强度和硬度，当加入量过低时，铸件 的强度提高不明显，当加入量过高时，铸件的脆性转变温度提高，冲击韧性降低；
[0013] Mo能提高铸件强度，当加入量过高时，铸件的延伸率和冲击韧性降低；
[0014] Ni能提高铸件的强度和冲击韧性，加入量过高时，铸件的硬度过高，不易于加工；
[0015] V能提高铸件的抗拉强度和屈服强度，当加入量过高时，铸件的硬度升高而延伸率 降低；
[0016] A4:采用炉前光谱分析仪检测炉内金属成分，将检测结果符合工艺要求的铁水进 行球化处理；
[0017] A5 :所述球化处理为采用喂丝球化工艺或冲入法球化工艺对铁水进行球化，所述 球化剂的质量为经过步骤A3后得到的铁水质量的1. 3%，
[0018] 所述喂丝球化工艺是将符合工艺要求的铁水倒入到铁水包中，然后将球化用芯丝 喂入铁水中，
[0019] 所述冲入法球化工艺是将球化剂预先放入铁水包内，然后将符合工艺要求的铁水 冲入铁水包里；
[0020] 所述球化剂中各元素质量百分比为：
[0021] Ba ：4-6%, Si ：65-70%, Ca ：2-2. 5%, A1 ：< 2%, Μη ：< 0. 4%, Cr ：< 0. 4%, Ρ ： < 0. 04%, S :< 0. 02%,余量为Fe以及不可避免的微量元素；
[0022] ②铸杆工序：浇注和孕育处理；
[0023] 孕育剂的加入量为经过球化处理后的铁水质量的0. 1-0. 25% ;
[0024] 所述浇注和孕育处理为将所述球化处理后的铁水浇注到水冷模具里迅速凝固成 锥型铸杆，浇注时向铁水中瞬时添加所述孕育剂；
[0025] 孕育剂中各元素质量百分比：Si :55-65%，Ba :12-16%，Ca :2-3%，C :4-6%，A1 : 3-3. 5%，Μη :< 0· 4%，Cr :< 0· 4%，P :< 0· 04%，S :< 0· 02%，余量为 Fe 以及不可避免 的微量元素；
[0026] ③热处理：将铸杆从模具中取出，运往热处理炉进行热处理；铸杆在热处理炉内， 由炉链推动滚动前进，铸杆依次经过加热段、保温段、急冷段，缓冷段的加热区域和缓冷 段的冷却区域，完成热处理；其中，加热段将铸杆加热到900-950°C，保温段的保温温度为 720-760°C，铸杆的热处理总时间为45-60min。
[0027] 本发明还提供了一种采用上述一种高强度球墨铸铁电杆的制备工艺制备的高强 度球墨铸铁电杆，其特征在于：所述高强度球墨铸铁电杆包括多个顺次插接的塔杆，所述塔 杆为圆锥台形空心柱体，所述圆锥台形空心柱体的锥度为1000:11-26 ;所述高强度球墨铸 铁电杆的顶端设有塔帽。
[0028] 进一步地，所述圆锥台形空心柱体壁厚为5-10mm。
[0029] 本发明具有以下优点：
[0030] 1、普通球墨铸铁材质，其抗拉强度为420MPa、屈服强度280MPa，延伸率为10%，而 本发明的高强度球墨铸铁材料抗拉强度达到500-600MPa，屈服强度达到350-420MPa，延伸 率大于等于8%。
[0031] 2、与普通球墨铸铁电杆相比，本发明的高强度球墨铸铁电杆具有的承载能力高， 在相同承载能力条件下壁厚比普通球墨铸铁电杆的壁厚减少10-15 %，从而达到减少电杆 重量和降低成本的目的。
[0032] 基于上述理由本发明可在电力输送技术等领域广泛推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0033] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0034] 图1是本发明的实施例中高强度球墨铸铁电杆的结构示意图。
[0035] 图2是本发明的实施例中底塔杆的结构示意图。
[0036] 图3是本发明的实施例中中塔杆的结构示意图。
[0037] 图4是本发明的实施例中顶塔杆的结构示意图。
[0038] 其中，1、底塔杆101、底塔杆插接部；
[0039] 2、中塔杆201、中塔杆承接部202、中塔杆插接部
[0040] 3、顶塔杆301、底塔杆承接部302、塔帽。
【具体实施方式】
[0041] 一种高强度球墨铸铁电杆的制备工艺，具有如下步骤：
[0042] ①铸杆前准备：配料，铁水的熔炼，合金元素的添加和球化处理；
[0043] A1 :所述配料为采用的原料包括铸造生铁和废钢，各原料的质量百分比为：铸造 生铁：90-95%，废钢：5-10% ;
[0044] A2 :所述铁水的熔炼为按所述各原料的质量百分比称取原料，并依次添加到中频 电炉内，启动电源将炉温升至1470_1500°C对所述原料进行熔炼；
[0045] A3 :所述合金元素的添加为根据产品的性能添加 Cu、Mo、Ni、V，添加后的铁水中各 元素质量百分比为：
[0046] C ：3, 72 %, Si ：1. 23 %, Μη ：0. 4 %, Cu ：0. 2 %, Mo ：0. 3 %, Ni ：1 %, V ：0, P ： 0. 06%，S :0. 027%，Mg :0. 03%，余量为Fe以及不可避免的微量元素；
[0047] A4:采用炉前光谱分析仪检测炉内金属成分，将检测结果符合工艺要求的铁水进 行球化处理；
[0048] A5 :所述球化处理为采用喂丝球化工艺对铁水进行球化，所述球化剂的质量为经 过步骤A3后得到的铁水质量的1. 3 %，将符合工艺要求的铁水倒入到铁水包中，然后将球 化用芯丝喂入铁水中，所述球化剂中各元素质量百分比为：
[0049] Ba ：4-6%, Si ：65-70%, Ca ：2-2. 5%, A1 ：< 2%, Μη ：< 0. 4%, Cr ：< 0. 4%, Ρ ： < 0. 04%, S :< 0. 02%,余量为Fe以及不可避免的微量元素；
[0050] ②铸杆工序：浇注和孕育处理；
[0051] 孕育剂的加入量为经过球化处理后的铁水质量的0. 1-0. 25% ;
[0052] 所述浇注和孕育处理为将所述球化处理后的铁水浇注到水冷模具里迅速凝固成 锥型铸杆，浇注时向铁水中瞬时添加所述孕育剂；
[0053] 孕育剂中各元素质量百分比：Si :55-65%，Ba :12-16%，Ca :2-3%，C :4-6%，A1 : 3-3. 5%，Μη :< 0· 4%，Cr :< 0· 4%，P :< 0· 04%，S :< 0· 02%，余量为 Fe 以及不可避免 的微量元素；
[0054] ③退火处理：将铸杆从模具中取出，运往退火炉进行退火处理；铸杆在退火炉 内，由炉链推动滚动前进，铸杆依次经过加热段、保温段、急冷段，缓冷段的加热区域和缓 冷段的冷却区域，完成退火；其中，加热段将铸杆加热到900-950°C，保温段的保温温度为 720-760°C，铸杆的退火总时间为45-60min，铸杆完成基体中的渗碳体和部分珠光体的分 解，最终得到由铁素体和珠光体为主的基体组织。
[0055] 热处理后珠光体的含量占整个铸杆的55-65%，抗拉强度为560MPa，屈服强度为 392MPa，延伸率为10%。
[0056] 采用上述一种高强度球墨铸铁电杆的制备工艺制备的高强度球墨铸铁电杆包括 多个顺次插接的塔杆，所述塔杆为圆锥台形空心柱体，所述圆锥台形空心柱体的锥度为 1000:11-26;所述高强度球墨铸铁电杆的顶端设有塔帽，所述圆锥台形空心柱体壁厚为 5-10mm〇
[0057] 如图1所示，一种高强度球墨铸铁电杆由底塔杆1，中塔杆2和顶塔杆3组成；所 述底塔杆1，所述中塔杆2和所述顶塔杆3都是圆锥台形空心柱体，所述圆锥台空心柱体的 锥度为1000:16,所述圆锥台空心柱体的壁厚为10mm，如图2所述，所述底塔杆1的顶部设 有底塔杆插接部101，所述底塔杆插接部101的长度为所述底塔杆插接部101的端面外径的 2倍，所述底塔杆1的底部外径为Φ 600mm ;
[0058] 如图3所示，所述中塔杆2的底部设有中塔杆承接部201，所述中塔杆2的顶部设 有中塔杆插接部202,所述中塔杆承接部201的内径与所述底塔杆插接部101的外径相配 合，所述中塔杆承接部201的长度与所述底塔杆插接部101长度相同，所述中塔杆插接部 202的长度为所述中塔杆插接部202端面外径的2倍；
[0059] 如图4所示，所述顶塔杆3的底部设有底塔杆承接部301，所述底塔杆2的顶部 设有塔帽302,所述底塔杆承接部301的内径与所述中塔杆插接部202的外径相配合，所 述底塔杆承接部301的长度与所述中塔杆插接部202的长度相同，所述塔帽302的外径为 Φ 400mm。
[0060] 本发明用到的主要化学元素符号及名称解释如下：C :碳，Si :硅，Μη :锰，P :磷，S : 硫，Α1 :铝，Fe :铁，Ca :钙，Mg :镁，Mo :钥，Ni :镍，V :钒，Ba :钡，Cr :铬。
[0061] 以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其 发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种高强度球墨铸铁电杆的制备工艺，其特征在于具有如下步骤： ① 铸杆前准备：配料，铁水的熔炼，合金元素的添加和球化处理； A1 :所述配料为采用的原料包括铸造生铁或高炉铁水，质量百分比为90-95 %，和废 钢，质量百分比为5-10% ; A2 :所述铁水的熔炼为按所述各原料的质量百分比称取原料，并依次添加到中频电炉 内，启动电源将炉温升至1470-1500°C对所述原料进行熔炼； A3 :所述合金元素的添加为根据产品的性能添加 Cu、Mo、Ni、V，添加后的铁水中各元素 质量百分比为： C ：3, 4-3. 8 %, Si ：1. 2-2. 6 %, Μη ：0. 3-0. 5 %, Cu ：0. 15-0. 5 %, Mo ：0. 3-1. 0 %, Ni ： 1-2%，V :0· 3-0. 5%，P :彡 0· 06% , S :彡 0· 025% ,Mg :0· 03-0. 06%，余量为 Fe 以及不可避 免的微量元素； A4:采用炉前光谱分析仪检测炉内金属成分，将检测结果符合工艺要求的铁水进行球 化处理； A5 :所述球化处理为采用喂丝球化工艺或冲入法球化工艺对铁水进行球化，所述球化 剂的质量为经过步骤A3后得到的铁水质量的1.3%，所述球化剂中各元素质量百分比为： Ba ：4-6 %, Si :65-70 %, Ca ：2-2. 5 %, A1 ： < 2 %, Μη ： < 0. 4 %, Cr ： < 0. 4 %, P ： < 0. 04%, S :< 0. 02%,余量为Fe以及不可避免的微量元素； ② 铸杆工序：浇注和孕育处理； 孕育剂的加入量为经过球化处理后的铁水质量的0. 1-0. 25% ; 所述浇注和孕育处理为将所述球化处理后的铁水浇注到水冷模具里迅速凝固成锥型 铸杆，浇注时向铁水中瞬时添加所述孕育剂； 孕育剂中各元素质量百分比：Si :55-65 %，Ba :12-16 %，Ca :2-3%，C :4-6%，A1 : 3-3. 5%，Μη :< 0· 4%，Cr :< 0· 4%，P :< 0· 04%，S :< 0· 02%，余量为 Fe 以及不可避免 的微量元素； ③ 热处理：将铸杆从模具中取出，运往热处理炉进行热处理；铸杆在热处理炉内，由 炉链推动滚动前进，铸杆依次经过加热段、保温段、急冷段，缓冷段的加热区域和缓冷段 的冷却区域，完成热处理；其中，加热段将铸杆加热到900-950°C，保温段的保温温度为 720-760°C，铸杆的热处理总时间为45-60min。
2. -种采用权利要求1所述的一种高强度球墨铸铁电杆的制备工艺制备的高强度球 墨铸铁电杆，其特征在于：所述高强度球墨铸铁电杆包括多个顺次插接的塔杆，所述塔杆为 圆锥台形空心柱体，所述圆锥台形空心柱体的锥度为1000:11-26 ;所述高强度球墨铸铁电 杆的顶端设有塔帽。
3. 根据权利要求2所述的高强度球墨铸铁电杆，其特征在于：所述圆锥台形空心柱体 壁厚为5-10mm。
【文档编号】E04H12/08GK104087820SQ201410363722
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】于佩 申请人:于佩