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

喷射成形制备管坯用芯棒
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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