CN101927327A - 一种双金属复合管的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双金属复合管的生产工艺，包括步骤如下：1)按碳钢氧化法冶炼工艺冶炼结构层碳钢钢液，按高合金不氧化法冶炼工艺冶炼基体层高铬铸铁铁液；2)采用离心浇注成型，离心金属铸型涂料层可采用树脂覆膜砂或水基锆英粉涂料；3)往铸型内先注入碳钢钢液；4)在碳钢钢液表面温度达到半凝固状态时再浇注高铬铸铁铁液，两种合金之间形成过渡层并相互熔融，形成完整的管铸件；5)脱型后铸件立即放入保温炉或埋入干砂中逐渐降温。本发明采用的上述工艺，碳钢与高铬铸铁之间没有间隙的冶金结合，不仅使复合管具有很高的使用安全性，也具备很高的耐磨耐蚀性能，从而提高了复合管的使用寿命。

Description

一种双金属复合管的生产工艺

技术领域

本发明涉及一种金属管的生产工艺，尤其是涉及一种双金属复合管的生产工艺。

背景技术

管道输送是生产中常见的物料输送方式。如电厂的煤粉、灰渣、矿山的料浆、尾矿，挖泥船输送管道，还有化工厂、食品厂、洗煤厂、水泥厂等的物料也常采用管道输送，因此管道用量是十分巨大的。由于生产中物料的输送均是远距离压力输送，管道不仅承受压力，并且承受严重的磨损和腐蚀，为了使用安全，优先考虑管道的韧性是必须的，因此常常使用Q235、16Mn钢作管道，但此类钢管道因耐磨性和耐蚀性严重不足而导致过早失效，国内每年用于输送物料的钢管损耗达十几亿元。

为了提高管道的使用寿命，出现了多种复合管道工艺，如采用消失模真空吸铸法在钢管内铸成耐磨或耐蚀合金层，采用自蔓延高温合成法在钢管内烧结成陶瓷层，也有在钢管内镶嵌一层橡胶内衬或在钢管内粘结一层陶瓷片等形成复合管道，但上述管道均不同程度地存在问题，消失模法生产的复合管钢管与耐磨耐蚀层之间不可避免地存在较大问隙，常产生耐磨或耐蚀层脱落现象；自蔓延高温合成法生产的复合管陶瓷层薄而脆，而且层中存在大量孔隙，只能在低应力，软磨料工况下使用；钢管内镶嵌橡胶和粘贴陶瓷片的复合管无法使用于腐蚀严重、高温和物料形状尖锐的工况。

发明内容

本发明的目的是提供一种安全可靠、耐腐蚀性强的双金属复合管的生产工艺。

本发明所需要解决的问题是通过如下的技术方案实现的：步骤如下：1)按碳钢氧化法冶炼工艺冶炼结构层碳钢钢液，按高合金不氧化法冶炼工艺冶炼基体层高铬铸铁铁液；2)采用离心浇注成型，离心金属铸型涂料层可采用树脂覆膜砂或水基锆英粉涂料，将金属铸型在加热炉中预热至300℃乍右，出炉吊至离心机上，低速运转金属铸型，将树脂覆膜砂沿金属铸型轴线等速倾倒入铸型内，依靠铸型热量将覆膜砂均匀粘结覆盖在铸型内表面，厚度3～4mm；或者采用水基锆英粉涂料，利用压缩空气沿铸型轴线均匀喷涂至铸型内表面，厚度1mm，并用烘房加热干燥涂料；3)往铸型内先注入碳钢钢液；4)在碳钢钢液表面温度达到半凝固状态时再浇注高铬铸铁铁液，两种合金之间形成过渡层并相互熔融，形成完整的管铸件；5)脱型后铸件立即放入保温炉或埋入干砂中逐渐降温。

本发明采用的上述工艺，碳钢与高铬铸铁之间没有间隙的冶金结合，不仅使复合管具有很高的使用安全性，也具备很高的耐磨耐蚀性能，从而提高了复合管的使用寿命。

具体实施方式

1、金属液的熔炼

A按碳钢氧化法冶炼工艺冶炼结构层碳钢钢液，采用电炉冶炼，整个冶炼过程由熔化期、氧化期、还原期、出钢镇静四个工步组成，在冶炼过程中，采用了熔氧结合工艺，熔化期提前进行吹氧，并将吹氧过程一直持续到氧化期终了，即将熔化期与氧化期结合为一个连续过程，在熔氧期还采用脱P剂造渣，同时由于连续的吹氧操作，可以在氧化末期获得较高的钢液温度，还原期的主要任务是有效地脱氧、脱硫，并调整好化学成份和钢液温度，使之达到出钢要求；

B按高合金不氧化法冶炼工艺冶炼基体层高铬铸铁铁液，炉料主要由高铬铸铁返回料、碳素废钢、低硅生铁和高碳铬铁组成，钼以钼铁或氧化钼加入，钢以电解铜加入；炉料通常在全装料后熔化，为避免铬(硅、铜)的烧损，铬铁(硅、铜)应在最后加入；高硅耐蚀铸铁经冲天炉合料后采用上述不氧化法冶炼；高铬(高硅)铸铁可在任何电炉中熔炼，炉衬可以是碱性、酸性或中性的。在感应炉中，因为熔池本身有搅拌作用，熔化温度达1480℃即可；

2、离心铸型

A工艺参数

采用滚筒式离心铸造机，设计离心铸型时应根据合金种类、铸件的收缩率、铸件的尺寸精度、铸造斜度、切割余量以及铸型特点进行设计；

B铸型类型

采用滚筒式金属离心铸型，铸型材质为20CrMo；

C铸型各组成部分结构设计

按滚筒式离心铸造金属铸型设计固定形式、铸型型体、铸型端盖、端盖紧固装置、铸型的滚道和定位，为保证浇注时外层钢液冷却速度不致于太快，铸型一般不采用水冷却，铸型端盖结构尺寸按内层合金内径设计；

3、离心铸造工艺

A铸型转速

铸型转速是离心铸造碳钢一高铬铸铁双金属复合管的重要工艺控制因素之一，过低的转速不能保证外层金属与内层金属的充分熔合，即不能获得性能优良的过渡层；而过高的转速则可能使铸件出现裂纹、偏析等缺陷；

B浇注***

离心铸造碳钢一高铬铸铁双金属复合管，为防止金属流经浇注***时发生氧化、吸气及降温过多，宜采用管式浇注杯。金属液流应沿铸型旋转方向切向引入。

浇铸管口内径较小、长度较短的复合管时，可以从同一浇注杯先后浇入结构层及基体层金属液。浇铸管口内径较大、长度较长的复合管时可以从两侧或中间先后浇入两种金属液。

C浇注定量

双金属复合管的两层金属厚度应由浇注金属液的重量决定，离心浇注时控制浇入型内的金属液量，可以采用数字显示遥控吊秤定量计量浇入型内的金属液重量或进行保温感应炉电磁泵定量浇注。

D离心金属型涂料

离心金属铸型涂料层可采用树脂覆膜砂或水基锆英粉涂料，将金属铸型在加热炉中预热至300℃乍右，出炉吊至离心机上，低速运转金属铸型，将树脂覆膜砂沿金属铸型轴线等速倾倒入铸型内，依靠铸型热量将覆膜砂均匀粘结覆盖在铸型内表面，厚度3～4mm；或者采用水基锆英粉涂料，利用压缩空气沿铸型轴线均匀喷涂至铸型内表面，厚度1mm，并用烘房加热干燥涂料。

E浇注工艺

碳钢钢液及高铬铸铁铁液按先后次序通过同一浇道或各自的浇道注入同一铸型内，在两种合金之间形成过渡层并相互熔融，形成完整的管铸件，其使用性能除取决于两种合金本身的性能外，更主要地取决于两种合金材料结合质量的好坏。为保证两种合金材料的结合质量，两种合金液体的浇注时间需要保持一定的时间间隔，以保证基体层内表温度适合内衬层的结晶要求，浇注工艺的关键是严格控制两种合金液体的浇注温度。

一般地，钢层表面温度达到1100℃-1300℃可浇注铁液。钢液的表面温度与钢液的浇注温度、钢层厚度铸型的散热条件有关。钢层表面温度可采用红外测温枪测量。

此外，应控制两种液体的浇注温度，一般钢液的出钢温度约为1620-1640℃，浇注温度约为1520-1540℃；高铬铸铁的出铁温度约为1450-1470℃，浇注温度约为1380-1400℃。浇注速度以采用快浇为宜。

F铸件脱型

离心铸造碳钢-高铬铸铁双金属复合管时，因铸型冷却速度快，高铬铸铁裂纹倾向大，脱型后铸件应立即放入保温炉或埋入砂中逐渐降温。

4.碳钢-高铬铸铁双金属复合管铸件的热处理

为了获得良好的抗磨性能，碳钢-高铬铸铁双金属复合管铸件的内衬抗磨层金相组织必须是全马氏体组织的基体。为此，双金属复合管铸件的热处理，工艺均按抗磨层材料确定，采取淬火后回火的热处理工艺较为适宜。

在碳钢-高铬铸铁双金属复合管脱型后的首次加热过程中，加热太快或加热不均造成的热应力与铸态形成的相当高的残留应力将叠加起来，其结果极易导致冷裂。因此必须严格控制升温速度，实践证明，复合铸管的加热速度不大于70℃/h。

Claims (1)

1.一种双金属复合管的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：

1)按碳钢氧化法冶炼工艺冶炼结构层碳钢钢液，按高合金不氧化法冶炼工艺冶炼基体层高铬铸铁铁液；

2)采用离心浇注成型，离心金属铸型涂料层可采用树脂覆膜砂或水基锆英粉涂料，将金属铸型在加热炉中预热至300℃乍右，出炉吊至离心机上，低速运转金属铸型，将树脂覆膜砂沿金属铸型轴线等速倾倒入铸型内，依靠铸型热量将覆膜砂均匀粘结覆盖在铸型内表面，厚度3～4mm；或者采用水基锆英粉涂料，利用压缩空气沿铸型轴线均匀喷涂至铸型内表面，厚度1mm，并用烘房加热干燥涂料；

3)往铸型内先注入碳钢钢液；

4)在碳钢钢液表面温度达到半凝固状态时再浇注高铬铸铁铁液，两种合金之间形成过渡层并相互熔融，形成完整的管铸件；

5)脱型后铸件立即放入保温炉或埋入干砂中逐渐降温。