CN102330850A - 一种双金属离心复合管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无Cr高硼铁基耐磨双金属复合管及其制备方法，属于金属耐磨材料制造领域。以无Cr的高硼铁基耐磨合金为复合管的内层（耐磨层），碳钢为复合管外层（韧性层）。采用离心铸造，先浇注复合管外层（韧性层）部分，再浇注复合管的内层（耐磨层），整体结合性较好，使用寿命长，生产成本低、工艺简单。

Description

一种双金属离心复合管及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种无Cr高硼铁基耐磨合金和碳钢的双液双金属离心复合管制备方法，属于金属耐磨材料制造领域。

背景技术                                       

在电力、矿山、冶金等行业，由于物料的远距离、高压输送、输出，管道因此承受着相当大的压力，并经受很严重的磨损，单一材质管道很难满足此工况的要求。 

专利CN2547988Y公布了一种用于石油、化工等工业的双金属复合管，此专利通过在基管和衬管之间填充钎焊层实现基管和衬管的冶金结合，解决了各种机械贴合法制造双金属复合管存在的基管与衬管结合不牢固的问题。但是制备此种复合管的方法较为复杂。

专利CN201680070U公开了一种新型高铬钼双金属复合管。其采用双金属复合结构，外层为钢管、内层为高铬铸铁，此专利充分发挥了高铬铸铁的耐磨性能，延长了使用寿命，但是此复合管为高铬铸铁，增加了复合管的生产成本。

专利CN201428891Y公开了一种双金属耐磨复合弯管，其横截面近似圆形，该弯管含有外层的碳钢层和内层的耐磨层，所述的弯管外侧的耐磨层壁厚大于内侧的耐磨层壁厚，该复合管综合性能高，解决了单一材质难以调和可焊性和耐磨性的矛盾，增加了使用寿命，但是其耐磨层为高铬铸铁，成本高、制作工艺较复杂。

目前应用较多的双金属复合管有钢-高铬铸铁双金属复合管，直管外层采用普通钢管，通过离心成形工艺形成高铬铸铁内衬复合而成。该管道与传统使用的耐磨合金铸铁、耐磨合金铸钢、钢-陶瓷复合管及铸石管相比，具有耐磨性能好等优点。但是复合管的内衬采用的高铬铸铁，增加了生产成本。

那么，如果在合金中不加元素Cr、Mo、V，仅加入价格低廉的硼，在铁基合金中获得高硬度、高稳定性的Fe₂B以及硼碳化物，可以提高合金的耐磨性。但是，由于硼化物硬而脆，会大大降低其使用寿命。因此采用离心复合制备无Cr高硼铁基耐磨合金和碳钢的双液双金属离心复合管，无Cr高硼铁基耐磨合金为复合管内层，碳钢为外层。离心复合技术可以使双金属在浇铸过程中实现有效地冶金结合，制备出一种外层韧性良好、内层耐磨性良好的双金属复合管。这种价格低廉、性能优良的无Cr高硼铁基耐磨合金双金属复合管未见相关技术报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种双金属离心复合管及其制备方法，以无Cr高硼铁基耐磨合金作为复合管的内层，碳钢作为复合管的外层，制备的一种价格低廉的双液双金属复合管。

本发明的双金属离心复合管，有内层和外层组成，内层为无Cr高硼铁基耐磨合金，具体合金组分重量百分比为：C 0.3～1.0%，B 1.0～4.5%，Si 0.3～0.4％，Mn 0.2～0.4％，S＜0.05%，P＜0.05%，其余为Fe；外层为碳钢。

本发明实现上述目的所采取的技术方案是：采用离心复合技术，先用碳钢浇注复合管的外层，然后用无Cr的高硼铁基合金浇注复合管的内层。本发明具体步骤如下：

（1）制备双金属离心复合管的外层：用废钢作为原料放入熔炼炉内熔炼，控制钢水化学成分在碳钢含碳量0.3～0.6%范围内,碳含量通过增碳剂或者低碳钢进行调整，待钢水熔清后，用钢水重量0.1～0.3%的 Al进行脱氧，扒渣后1540℃～1580℃出炉，进行离心浇注复合管的外层，离心机的线速度为：8～30m/s，浇注厚度为15～40mm。

（2）制备双金属离心复合管的内层：将废钢放入熔炼炉中熔炼，待钢水熔清后加入硼铁继续熔炼，控制钢水成分重量百分比为C 0.3～1.0%、B 1.0～4.5%、Si 0.3～0.4％、Mn 0.2～0.4％、S＜0.05%、P＜0.05%、其余为Fe；再次溶清后，加入钢水重量0.1～0.3%的 Al进行脱氧，扒渣后在1550℃～1600℃出炉；出炉后静置、自然冷却至1450℃～1500℃，当步骤（1）当中得到的管材间隔时间10～100s后，进行内层的离心浇注，离心机的线速度为：8～30m/s，浇注厚度为5～20mm。

所述碳等各元素含量的控制采用传统方法进行。如，碳含量的控制通过加入生铁或者低碳钢的方法进行。

本发明与现有技术相比，具有如下特点：

（1）    我国硼元素储量丰富，价格低廉，用B作为主要合金添加元素制备复合管的耐磨

层，将大大降低生产成本；

（2）    碳钢为复合管的外层，具有良好的耐冲击性能，在离心力的作用下，内外层能够

实现良好的冶金结合，有利于复合管寿命的提高；

（3）    生产工艺简单，制备周期短，便于推广应用。

具体实施方式

实施例1：

（1）制备双金属离心复合管的外层：用废钢作为原料放入中频感应炉内熔炼，检测钢水含碳量为0.2%，加入生铁调整碳含量为0.3%，待钢水熔清后，加钢水重量0.1%的Al脱氧，扒渣后1540℃出炉进行离心浇注复合管的外层，此时离心机的线速度已调整为：8m/s，浇注厚度为15mm。 

（2）制备双金属离心复合管的内层：将废钢在中频感应炉内熔炼，待钢水熔清后加入硼铁继续熔炼，用常规方法控制钢水化学成分为C 0.3%、B 4.5%、Si 0.35％、Mn 0.2％、S 0.03%，P 0.04%，其余为Fe（重量百分比）；再次溶清后，加入钢水重量0.1%的Al进行脱氧，扒渣后在1550℃出炉；出炉后静置、自然冷却至1450℃，当步骤（1）当中得到的管材间隔时间10s后，进行内层的离心浇注，此时离心机的线速度为8m/s，浇注厚度为5mm。

实施例2：

（1）制备双金属离心复合管的外层：用废钢作为原料放入中频感应炉内熔炼，检测发现钢水含碳量为0.45%，待钢水熔清后加入钢水重量0.2% 的Al进行脱氧，扒渣后1560℃出炉进行离心浇注复合管的外层，此时离心机的线速度调整为：15m/s，浇注厚度为30mm。

（2）制备双金属离心复合管的内层：将废钢放入中频感应炉内熔炼，待钢水熔清后加入硼铁继续熔炼，用常规方法控制钢水成分重量百分比为C 0.65%、B 2.2%、Si 0.3％、Mn 0.28％、S 0.04%，P 0.03%，其余为Fe；再次溶清后，加入钢水重量0.2%的 Al进行脱氧，扒渣后在1580℃出炉；出炉后静置、自然冷却至1480℃，当步骤（1）当中得到的管材间隔时间60s后，进行内层的离心浇注，此时离心机的线速度为15m/s，浇注厚度为15mm。

实施例3：

（1）制备双金属离心复合管的外层：用废钢作为原料放入中频感应炉内熔炼，通过监控发现钢水含碳量为0.7%，加入低碳钢调整含碳量为0.6%，待钢水熔清后，加入钢水重量0.3%的Al进行脱氧，扒渣后1580℃出炉进行离心浇注复合管的外层，此时离心机的线速度调整为：30m/s，浇注厚度为40mm。

（2）制备双金属离心复合管的内层：将废钢放入中频感应炉内熔炼，待钢水熔清后加入硼铁继续熔炼，用常规方法控制钢水成分重量百分比为C 1.0%、B 1.0%、Si 0.4％、Mn 0.4％、S 0.04%，P 0.02%，其余为Fe；再次溶清后，加入钢水重量0.3%的 Al进行脱氧，扒渣后在1600℃出炉；出炉后静置、自然冷却至1500℃，当步骤（1）当中得到的管材间隔时间100s后，进行内层的离心浇注，此时离心机的线速度为30m/s，浇注厚度为20mm。

Claims (4)

1.一种无Cr高硼铁基耐磨双金属离心复合管，其特征在于：由内层和外层组成，外层为韧性层，内层为耐磨层，复合管的外层材料为碳钢，复合管的内层为无Cr高硼铁基耐磨合金。

2.根据权利要求1所述的无Cr高硼铁基耐磨双金属离心复合管内层的化学成分重量百

分比为：C 0.3～1.0%，B 1.0～4.5%，Si 0.3～0.4％，Mn 0.2～0.4％，S＜0.05%，P＜0.05%，其余为Fe。

3.一种无Cr高硼铁基耐磨双金属离心复合管的制备方法，其特征在于：先浇注碳钢作为复合管内层，然后再在管体内层浇注无Cr高硼铁基内层，得到双金属复合管。

4.根据权利要求书3所述的无Cr高硼铁基耐磨双金属离心复合管的制备方法，其特征在于：具体制备步骤如下：

（1）制备双金属离心复合管的外层：用废钢作为原料放入熔炼炉内熔炼，控制钢水化学成分在碳钢含碳量0.3～0.6%范围内，待钢水熔清后，用钢水重量0.1～0.3%的 Al进行脱氧，扒渣后在1540℃～1580℃出炉，进行离心浇注复合管的外层，离心机的线速度为：8～30m/s，浇注厚度为15～40mm；

（2）制备双金属离心复合管的内层：将废钢放入熔炼炉中熔炼，待钢水熔清后加入硼铁继续熔炼，控制钢水成分重量百分比为C 0.3～1.0%、B 1.0～4.5%、Si 0.3～0.4％、Mn 0.2～0.4％、S＜0.05%、P＜0.05%、其余为Fe；再次溶清后，加入钢水重量0.1～0.3%的 Al进行脱氧，扒渣后在1550℃～1600℃出炉；出炉后静置、自然冷却至1450℃～1500℃，当步骤（1）当中得到的管材间隔时间10～100s后，进行内层的离心浇注，离心机的线速度为：8～30m/s，浇注厚度为5～20mm。