專利名稱：一種雙金屬?gòu)?fù)合管的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬管的生產(chǎn)工藝，尤其是涉及一種雙金屬?gòu)?fù)合管的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
管道輸送是生產(chǎn)中常見的物料輸送方式。如電廠的煤粉、灰渣、礦山的料漿、尾礦， 挖泥船輸送管道，還有化工廠、食品廠、洗煤廠、水泥廠等的物料也常采用管道輸送，因此管 道用量是十分巨大的。由于生產(chǎn)中物料的輸送均是遠(yuǎn)距離壓力輸送，管道不僅承受壓力， 并且承受嚴(yán)重的磨損和腐蝕，為了使用安全，優(yōu)先考慮管道的韌性是必須的，因此常常使用 Q235、16Mn鋼作管道，但此類鋼管道因耐磨性和耐蝕性嚴(yán)重不足而導(dǎo)致過早失效，國(guó)內(nèi)每年 用于輸送物料的鋼管損耗達(dá)十幾億元。為了提高管道的使用壽命，出現(xiàn)了多種復(fù)合管道工藝，如采用消失模真空吸鑄法 在鋼管內(nèi)鑄成耐磨或耐蝕合金層，采用自蔓延高溫合成法在鋼管內(nèi)燒結(jié)成陶瓷層，也有在 鋼管內(nèi)鑲嵌一層橡膠內(nèi)襯或在鋼管內(nèi)粘結(jié)一層陶瓷片等形成復(fù)合管道，但上述管道均不同 程度地存在問題，消失模法生產(chǎn)的復(fù)合管鋼管與耐磨耐蝕層之間不可避免地存在較大問 隙，常產(chǎn)生耐磨或耐蝕層脫落現(xiàn)象；自蔓延高溫合成法生產(chǎn)的復(fù)合管陶瓷層薄而脆，而且層 中存在大量孔隙，只能在低應(yīng)力，軟磨料工況下使用；鋼管內(nèi)鑲嵌橡膠和粘貼陶瓷片的復(fù)合 管無法使用于腐蝕嚴(yán)重、高溫和物料形狀尖銳的工況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種安全可靠、耐腐蝕性強(qiáng)的雙金屬?gòu)?fù)合管的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明所需要解決的問題是通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的步驟如下1)按碳鋼氧 化法冶煉工藝冶煉結(jié)構(gòu)層碳鋼鋼液，按高合金不氧化法冶煉工藝冶煉基體層高鉻鑄鐵鐵 液；2)采用離心澆注成型，離心金屬鑄型涂料層可采用樹脂覆膜砂或水基鋯英粉涂料，將 金屬鑄型在加熱爐中預(yù)熱至300°C乍右，出爐吊至離心機(jī)上，低速運(yùn)轉(zhuǎn)金屬鑄型，將樹脂覆 膜砂沿金屬鑄型軸線等速傾倒入鑄型內(nèi)，依靠鑄型熱量將覆膜砂均勻粘結(jié)覆蓋在鑄型內(nèi)表 面，厚度3 4mm ；或者采用水基鋯英粉涂料，利用壓縮空氣沿鑄型軸線均勻噴涂至鑄型內(nèi) 表面，厚度1mm，并用烘房加熱干燥涂料；3)往鑄型內(nèi)先注入碳鋼鋼液；4)在碳鋼鋼液表面 溫度達(dá)到半凝固狀態(tài)時(shí)再澆注高鉻鑄鐵鐵液，兩種合金之間形成過渡層并相互熔融，形成 完整的管鑄件；5)脫型后鑄件立即放入保溫爐或埋入干砂中逐漸降溫。本發(fā)明采用的上述工藝，碳鋼與高鉻鑄鐵之間沒有間隙的冶金結(jié)合，不僅使復(fù)合 管具有很高的使用安全性，也具備很高的耐磨耐蝕性能，從而提高了復(fù)合管的使用壽命。
具體實(shí)施例方式1、金屬液的熔煉A按碳鋼氧化法冶煉工藝冶煉結(jié)構(gòu)層碳鋼鋼液，采用電爐冶煉，整個(gè)冶煉過程由熔 化期、氧化期、還原期、出鋼鎮(zhèn)靜四個(gè)工步組成，在冶煉過程中，采用了熔氧結(jié)合工藝，熔化期提前進(jìn)行吹氧，并將吹氧過程一直持續(xù)到氧化期終了，即將熔化期與氧化期結(jié)合為一個(gè) 連續(xù)過程，在熔氧期還采用脫P(yáng)劑造渣，同時(shí)由于連續(xù)的吹氧操作，可以在氧化末期獲得較 高的鋼液溫度，還原期的主要任務(wù)是有效地脫氧、脫硫，并調(diào)整好化學(xué)成份和鋼液溫度，使 之達(dá)到出鋼要求；B按高合金不氧化法冶煉工藝冶煉基體層高鉻鑄鐵鐵液，爐料主要由高鉻鑄鐵返 回料、碳素廢鋼、低硅生鐵和高碳鉻鐵組成，鉬以鉬鐵或氧化鉬加入，鋼以電解銅加入；爐料 通常在全裝料后熔化，為避免鉻(硅、銅)的燒損，鉻鐵(硅、銅)應(yīng)在最后加入；高硅耐蝕 鑄鐵經(jīng)沖天爐合料后采用上述不氧化法冶煉；高鉻(高硅)鑄鐵可在任何電爐中熔煉，爐襯 可以是堿性、酸性或中性的。在感應(yīng)爐中，因?yàn)槿鄢乇旧碛袛嚢枳饔?，熔化溫度達(dá)1480°C即 可；2、離心鑄型A工藝參數(shù)采用滾筒式離心鑄造機(jī)，設(shè)計(jì)離心鑄型時(shí)應(yīng)根據(jù)合金種類、鑄件的收縮率、鑄件的 尺寸精度、鑄造斜度、切割余量以及鑄型特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)；B鑄型類型采用滾筒式金屬離心鑄型，鑄型材質(zhì)為20CrMo ；C鑄型各組成部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按滾筒式離心鑄造金屬鑄型設(shè)計(jì)固定形式、鑄型型體、鑄型端蓋、端蓋緊固裝置、 鑄型的滾道和定位，為保證澆注時(shí)外層鋼液冷卻速度不致于太快，鑄型一般不采用水冷卻， 鑄型端蓋結(jié)構(gòu)尺寸按內(nèi)層合金內(nèi)徑設(shè)計(jì)；3、離心鑄造工藝A鑄型轉(zhuǎn)速鑄型轉(zhuǎn)速是離心鑄造碳鋼一高鉻鑄鐵雙金屬?gòu)?fù)合管的重要工藝控制因素之一，過 低的轉(zhuǎn)速不能保證外層金屬與內(nèi)層金屬的充分熔合，即不能獲得性能優(yōu)良的過渡層；而過 高的轉(zhuǎn)速則可能使鑄件出現(xiàn)裂紋、偏析等缺陷；B澆注系統(tǒng)離心鑄造碳鋼一高鉻鑄鐵雙金屬?gòu)?fù)合管，為防止金屬流經(jīng)澆注系統(tǒng)時(shí)發(fā)生氧化、 吸氣及降溫過多，宜采用管式澆注杯。金屬液流應(yīng)沿鑄型旋轉(zhuǎn)方向切向引入。澆鑄管口內(nèi)徑較小、長(zhǎng)度較短的復(fù)合管時(shí)，可以從同一澆注杯先后澆入結(jié)構(gòu)層及 基體層金屬液。澆鑄管口內(nèi)徑較大、長(zhǎng)度較長(zhǎng)的復(fù)合管時(shí)可以從兩側(cè)或中間先后澆入兩種 金屬液。C澆注定量雙金屬?gòu)?fù)合管的兩層金屬厚度應(yīng)由澆注金屬液的重量決定，離心澆注時(shí)控制澆入 型內(nèi)的金屬液量，可以采用數(shù)字顯示遙控吊秤定量計(jì)量澆入型內(nèi)的金屬液重量或進(jìn)行保溫 感應(yīng)爐電磁泵定量澆注。D離心金屬型涂料離心金屬鑄型涂料層可采用樹脂覆膜砂或水基鋯英粉涂料，將金屬鑄型在加熱爐 中預(yù)熱至300°C乍右，出爐吊至離心機(jī)上，低速運(yùn)轉(zhuǎn)金屬鑄型，將樹脂覆膜砂沿金屬鑄型軸 線等速傾倒入鑄型內(nèi)，依靠鑄型熱量將覆膜砂均勻粘結(jié)覆蓋在鑄型內(nèi)表面，厚度3 4mm ；或者采用水基鋯英粉涂料，利用壓縮空氣沿鑄型軸線均勻噴涂至鑄型內(nèi)表面，厚度1mm，并 用烘房加熱干燥涂料。E澆注工藝碳鋼鋼液及高鉻鑄鐵鐵液按先后次序通過同一澆道或各自的澆道注入同一鑄型 內(nèi)，在兩種合金之間形成過渡層并相互熔融，形成完整的管鑄件，其使用性能除取決于兩種 合金本身的性能外，更主要地取決于兩種合金材料結(jié)合質(zhì)量的好壞。為保證兩種合金材料 的結(jié)合質(zhì)量，兩種合金液體的澆注時(shí)間需要保持一定的時(shí)間間隔，以保證基體層內(nèi)表溫度 適合內(nèi)襯層的結(jié)晶要求，澆注工藝的關(guān)鍵是嚴(yán)格控制兩種合金液體的澆注溫度。一般地，鋼層表面溫度達(dá)到1100°C -1300°c可澆注鐵液。鋼液的表面溫度與鋼液 的澆注溫度、鋼層厚度鑄型的散熱條件有關(guān)。鋼層表面溫度可采用紅外測(cè)溫槍測(cè)量。此外，應(yīng)控制兩種液體的澆注溫度，一般鋼液的出鋼溫度約為1620_1640°C， 澆注溫度約為1520-1540°C ；高鉻鑄鐵的出鐵溫度約為1450-1470°C，澆注溫度約為 1380-1400°C。澆注速度以采用快澆為宜。F鑄件脫型離心鑄造碳鋼_高鉻鑄鐵雙金屬?gòu)?fù)合管時(shí)，因鑄型冷卻速度快，高鉻鑄鐵裂紋傾 向大，脫型后鑄件應(yīng)立即放入保溫爐或埋入砂中逐漸降溫。4.碳鋼_高鉻鑄鐵雙金屬?gòu)?fù)合管鑄件的熱處理為了獲得良好的抗磨性能，碳鋼_高鉻鑄鐵雙金屬?gòu)?fù)合管鑄件的內(nèi)襯抗磨層金相 組織必須是全馬氏體組織的基體。為此，雙金屬?gòu)?fù)合管鑄件的熱處理，工藝均按抗磨層材料 確定，采取淬火后回火的熱處理工藝較為適宜。在碳鋼_高鉻鑄鐵雙金屬?gòu)?fù)合管脫型后的首次加熱過程中，加熱太快或加熱不均 造成的熱應(yīng)力與鑄態(tài)形成的相當(dāng)高的殘留應(yīng)力將疊加起來，其結(jié)果極易導(dǎo)致冷裂。因此必 須嚴(yán)格控制升溫速度，實(shí)踐證明，復(fù)合鑄管的加熱速度不大于70°C /h。
權(quán)利要求
一種雙金屬?gòu)?fù)合管的生產(chǎn)工藝，其特征在于包括以下步驟1)按碳鋼氧化法冶煉工藝冶煉結(jié)構(gòu)層碳鋼鋼液，按高合金不氧化法冶煉工藝冶煉基體層高鉻鑄鐵鐵液；2)采用離心澆注成型，離心金屬鑄型涂料層可采用樹脂覆膜砂或水基鋯英粉涂料，將金屬鑄型在加熱爐中預(yù)熱至300℃乍右，出爐吊至離心機(jī)上，低速運(yùn)轉(zhuǎn)金屬鑄型，將樹脂覆膜砂沿金屬鑄型軸線等速傾倒入鑄型內(nèi)，依靠鑄型熱量將覆膜砂均勻粘結(jié)覆蓋在鑄型內(nèi)表面，厚度3～4mm；或者采用水基鋯英粉涂料，利用壓縮空氣沿鑄型軸線均勻噴涂至鑄型內(nèi)表面，厚度1mm，并用烘房加熱干燥涂料；3)往鑄型內(nèi)先注入碳鋼鋼液；4)在碳鋼鋼液表面溫度達(dá)到半凝固狀態(tài)時(shí)再澆注高鉻鑄鐵鐵液，兩種合金之間形成過渡層并相互熔融，形成完整的管鑄件；5)脫型后鑄件立即放入保溫爐或埋入干砂中逐漸降溫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙金屬?gòu)?fù)合管的生產(chǎn)工藝，包括步驟如下1)按碳鋼氧化法冶煉工藝冶煉結(jié)構(gòu)層碳鋼鋼液，按高合金不氧化法冶煉工藝冶煉基體層高鉻鑄鐵鐵液；2)采用離心澆注成型，離心金屬鑄型涂料層可采用樹脂覆膜砂或水基鋯英粉涂料；3)往鑄型內(nèi)先注入碳鋼鋼液；4)在碳鋼鋼液表面溫度達(dá)到半凝固狀態(tài)時(shí)再澆注高鉻鑄鐵鐵液，兩種合金之間形成過渡層并相互熔融，形成完整的管鑄件；5)脫型后鑄件立即放入保溫爐或埋入干砂中逐漸降溫。本發(fā)明采用的上述工藝，碳鋼與高鉻鑄鐵之間沒有間隙的冶金結(jié)合，不僅使復(fù)合管具有很高的使用安全性，也具備很高的耐磨耐蝕性能，從而提高了復(fù)合管的使用壽命。
文檔編號(hào)B22D19/16GK101927327SQ201010262830
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者傅德生 申請(qǐng)人:傅德生