CN102133639B - 喷射成形制备管坯用芯棒 - Google Patents
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Abstract
喷射成形制备管坯用芯棒,芯棒中部为钢铁轴芯,外层为耐材,外层耐材的成分重量百分比为:BN 10~15%,SiC 5~10%,磷酸铝1~3%,余量为SiO2;通过捣打挤压的方法制作完成芯棒。本发明使芯棒成本很低,相比金属材料芯棒的脱除工艺,耐材芯棒更容易脱除。可以制备异形芯棒材料,用于制备异形管。脱除后的耐材芯棒可以进行重新利用,大量节约成本。较高的预热温度,可以承受高温至1200℃。较强的承重性能,能够支撑较长的喷射钢管重量。较好的成形性,喷射钢液附着后可以较好的进行铺展、黏附而不起皮。
Description
技术领域
本发明涉及喷射成形技术,特别涉及一种喷射成形制备管坯用芯棒。
背景技术
喷射成形制备管坯的工艺如下:
将熔化好的钢水注入中间包中,中间包底部连接雾化喷嘴,通过雾化喷嘴的雾化作用将流下的钢水雾化成细小的颗粒液滴,沉积在旋转的芯棒上,芯棒在旋转的同时作前后往复移动,管坯的壁厚由喷射时间和金属的供给速度决定,而管坯的长度由基体往返距离而定。整个雾化过程通常在密闭的雾化仓中进行,底部具有排除废气和粉尘的料仓。
以往使用的芯棒材料为金属材料,主要为:普通碳钢、低合金钢。
参考文献《喷射成形金属复合管产品的市场、经济性和机遇》公布了合金625管的喷射成形制造工艺为:熔化-钢包-喷射成形-机加工表面-辊挤压。
其公布的金属复合管的制造工艺为:熔化-钢包-感应加热芯棒-向实心坯上喷射-锻造-机加工外径-穿孔(内径)-挤压-皮格尔无缝管轧机。
参考文献《市政废物焚化炉用山德维克Sanicro65复合管》中介绍了了生产Sanicro65复合管的制造步骤为:
外层将Sanicro65合金喷射沉积到常规制造的基体管上——切割——砖孔——加工——挤压——冷轧。
上述工艺的缺点主要为:
1.无论采用实心金属芯棒或者空心金属芯棒作为喷射成形的芯棒,后续脱除芯棒的过程中都要进行去除,增加了喷射成形钢管的成本。
2.由于芯棒去除的工艺较为复杂,在制备较长的钢管时,芯棒去除难度较大。
3.脱除的金属芯棒材料无法反复利用。
4.无法制备异形管坏。
发明内容
本发明的目的提出一种喷射成形制备管坯用芯棒,该芯棒能够同时满足喷射成形制备钢管过程中对芯棒的要求,并能够在后续处理过程中轻松脱除,重新制作芯棒供下一次喷射。
为达到上述目的,本发明的技术方案是,
喷射成形制备管坯用芯棒,芯棒中部为钢铁轴芯,外层为耐材,外层耐材的成分重量百分比为:BN 10~15%, SiC 5~10%,磷酸铝1~3%,余量为SiO2;通过捣打挤压的方法制作完成芯棒。
进一步,所述的外层耐材成分重量百分比优选为:BN 10%, SiC 6%,磷酸铝1.5%,SiO2 82.5%。
又,钢铁轴芯直径a与耐材直径b之比为:a/b=1/2~2/3,钢铁轴芯长度c与耐材的长度d比为:c/d=4/3~3/2。
本发明芯棒的耐材主要优点为:
(1)使用大量的SiO2,成本较低,且具有较好的耐高温特性;
(2)适量的BN能够加速耐材间的换热,使得芯棒内外的温度保持一致,提高芯棒的热震性;
(3)适量的 SiC能够提高芯棒的高温耐冲刷性,使其在高温钢液的冲刷下仍然保持固有形状;
(4)适量的磷酸铝作为耐材层的粘合剂。
本发明耐材芯棒在进行喷射成形管坯制备时主要工艺为:
钢液熔化——倾倒入钢包——芯棒预热——向芯棒上喷射金属材料——芯棒脱除——机加工表面——穿孔(内径)——挤压。
其中芯棒脱除的主要工艺有:
(1)热胀冷缩脱除。利用耐火材料与沉积合金不同的热膨胀系数进行脱除。
(2)振动脱除。将耐火材料芯棒击碎后脱除。
(3)机械加工脱除。利用砖头将耐火材料芯棒砖碎后脱除。
本发明的主要优点如下:
1.与以往的钢铁及金属芯棒相比,使用耐火材料芯棒成本很低。
2.相比金属材料芯棒的脱除工艺,耐材芯棒更容易脱除。
3.可以制备异形芯棒材料,用于制备异形管。
4.脱除后的耐材芯棒可以进行重新利用,大量节约成本。
5.较高的预热温度,可以承受高温至1200℃。
6.较强的承重性能,能够支撑较长的喷射钢管重量。
7.较好的成形性,喷射钢液附着后可以较好的进行铺展、黏附而不起皮。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明,其中,芯棒外层耐材的成分参见表1。
实施例1
喷射成形制备管坯用芯棒,芯棒中部为钢铁轴芯,外层为耐材,外层耐材的成分重量百分比为:BN 11%, SiC 7%,磷酸铝1%,SiO2 81%(参见表1);通过捣打挤压的方法制作完成芯棒。
钢铁轴芯直径a与外层耐材直径b的比值:a/b=0.5,钢铁轴芯长度c与耐材长度d的比值:c/d=1.35。
芯棒脱除的工艺为:振动脱除。
喷射金属为45号钢,将耐火材料芯棒充分预热至1150℃,从预热线圈中拉出,打开塞棒,将中间包中的钢液喷射至芯棒表面,随着芯棒的旋转和移动,钢液不断沉积在芯棒表面,形成厚厚的沉积层,喷射结束后,将喷射管坯及芯棒置于炉内缓冷至室温,取出后采用振动机构将耐材击碎,清理管坯内外表面,将耐火材料和钢铁芯轴收集准备重新压制使用。
实施例2
芯棒采用耐材的成份为:BN 12%, SiC 8%,磷酸铝2%,SiO2 78%。
钢铁轴芯直径a与耐材直径b的比值:a/b=0.55,钢铁轴芯长度c与耐材长度d的比值:c/d=1.38。
芯棒脱除的工艺为:机械加工脱除。
喷射金属为特殊工具钢,将耐火材料芯棒充分预热至1120℃,从预热线圈中拉出,打开塞棒,将中间包中的钢液喷射至芯棒表面,随着芯棒 的旋转和移动,钢液不断沉积在芯棒表面,形成厚厚的沉积层,喷射结束后,将喷射管坯及芯棒置于炉内缓冷至室温,取出后采用砖头将耐火材料层砖碎取出,清理管坯的内层和外层至光滑,收集耐火材料粉末和钢铁芯轴备下次重新使用。
实施例3
芯棒采用耐材成份为:BN 14.5%, SiC 5.5%,磷酸铝2.8%,SiO2 78%。
钢铁轴芯直径a与耐材直径b的比值:a/b=0.6,钢铁轴芯长度c与耐材长度d的比值:c/d=1.4。
芯棒脱除的工艺为:热胀冷缩脱除。
喷射金属为高速钢,将耐火材料芯棒充分预热至1160℃,从预热线圈中拉出,打开塞棒,将中间包中的钢液喷射至芯棒表面,随着芯棒的旋转和移动,钢液不断沉积在芯棒表面,形成厚厚的沉积层,喷射结束后,迅速去除喷射成形芯棒,并置于冷水中,转动芯棒内部铁芯,使得铁芯和耐材脱除,清理管坯的内层和外层至光滑,收集耐火材料粉末和钢铁芯轴备下次重新使用。
实施例4
芯棒采用耐材的成份为:BN 10.2%, SiC 9.8%,磷酸铝1.5%,SiO278.5%。
钢铁轴芯直径a与耐材直径b的比值:a/b=0.62,钢铁轴芯长度c与耐材长度d的比值:c/d=1.42。
芯棒脱除的工艺为:机械加工脱除。
喷射金属为高速模具钢,将耐火材料芯棒充分预热至1180℃,从预热线圈中拉出,打开塞棒,将中间包中的钢液喷射至芯棒表面,随着芯棒的旋转和移动,钢液不断沉积在芯棒表面,形成厚厚的沉积层,喷射结束后,将喷射管坯及芯棒置于炉内缓冷至室温,取出后采用砖头将耐火材料层砖碎取出,清理管坯的内层和外层至光滑,收集耐火材料粉末和钢铁芯轴备下次重新使用。
实施例5
芯棒采用耐材的成份为:BN 13%, SiC 6%,磷酸铝1.8%,SiO2 79.2%。
钢铁轴芯直径a与耐材直径b的比值:a/b=0.65,钢铁轴芯长度c与耐材长度d的比值:c/d=1.5。
芯棒脱除的工艺为:振动脱除。
喷射金属为Gcr15,将耐火材料芯棒充分预热至1200℃,从预热线圈中拉出,打开塞棒,将中间包中的钢液喷射至芯棒表面,随着芯棒的旋转和移动,钢液不断沉积在芯棒表面,形成厚厚的沉积层,喷射结束后,将喷射管坯及芯棒置于炉内缓冷至室温,取出后采用振动机构将耐材击碎,清理管坯内外表面,将耐火材料和钢铁芯轴收集准备重新压制使用。
表1单位:重量百分比
实施例 | BN | SiC | 磷酸铝 | SiO2 |
1 | 11 | 7 | 1 | 81 |
2 | 12 | 8 | 2 | 78 |
3 | 14.5 | 5.5 | 2.8 | 77.2 |
4 | 10.2 | 9.8 | 1.5 | 78.5 |
5 | 13 | 6 | 1.8 | 79.2 |
综上所述,本发明采用耐火材料制备喷射成形制备管坯用芯棒,替代现有技术的金属芯棒,使芯棒材料的脱除更加方便,节约成本,提高生产率,同时该芯棒材料能够反复利用,工序简单,可以作为各类喷射成形企业制备管坯的基础芯棒材料。
Claims (3)
1.喷射成形制备管坯用芯棒,芯棒中部为钢铁轴芯,外层为耐材,外层耐材的成分重量百分比为:BN 10~15%, SiC 5~10%,磷酸铝1~3%,余量为SiO2;通过捣打挤压的方法制作完成芯棒。
2.如权利要求1所述的喷射成形制备管坯用芯棒,其特征在于,所述的外层耐材成分重量百分比优选为:BN 10%, SiC 6%,磷酸铝1.5%,SiO2 82.5%。
3.如权利要求1所述的喷射成形制备管坯用芯棒,其特征在于,钢铁轴芯直径a与耐材直径b之比为:a/b=1/2~2/3,钢铁轴芯长度c与耐材的长度d比为:c/d=4/3~3/2。
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