CN102278550B

CN102278550B - 混凝土输送管道及其制造方法

Info

Publication number: CN102278550B
Application number: CN 201110189937
Authority: CN
Inventors: 曾利成
Original assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2031-07-07
Also published as: CN102278550A

Abstract

本发明提供了一种混凝土输送管道及其制造方法。根据本发明的混凝土输送管道，包括作为输送管道基体的外层、设置在外层内表面上的内层以及法兰部，法兰部与外层一体成形，内层为由耐磨防腐材料浇注在外层内表面上形成的浇注层；所述耐磨防腐材料为高铬铸铁，所述高铬铸铁的组成成分中的以下各成分的质量百分比为：C为2.2%-3.3%，Cr为11%-30%，Si为0.5%-1.2%，Mn为0.5%-1.7%，Mo为0.6%-2.8%，Cu为0.3%-0.8%。本发明的内层材料和外层材料之间的结合致密形成一个整体，输送管的整体的强度和耐磨性很好，并且输送管制作过程中没有焊接工序，消除了焊接过程可能对输送管耐磨材料的耐磨性产生的不良影响，大大提高了输送管的使用寿命。

Description

混凝土输送管道及其制造方法

技术领域

本发明涉及建筑工程机械领域，更具体地，涉及一种混凝土输送管道及其制造方法。

背景技术

随着混凝土机械的泵送朝着大方量、高压力的方向发展，对混凝土输送管道的要求越来越高。混凝土输送管道包括混凝土输送管、混凝土输送缸等多种管路。以混凝土输送管为例，首先是对混凝土输送管的耐磨能力的要求越来越高，从起初的1万方到3万方再到现在的5-7万方，这不但要求混凝土输送管采用更好的耐磨材料，同时又对混凝土输送管的耐循环压力冲击有要求。然而耐磨（硬度）和耐压是互相矛盾的。如果采用单一耐磨材料，用提高硬度来增强耐磨能力，必将导致混凝土输送管的强度急剧下降。

为了达到越来越高的耐磨能力和耐压能力，现有技术中采用内层为耐磨材料、外层为保证强度的材料生产的双层复式混凝土输送管。然而由于双层复合输送管生产成本较高，一直难以实现完全替代原来的单层管。

如图1所示的现有的混凝土输送管，包括连接法兰10’和60’、外层管30’和内层管20’，其中，40’、50’为连接焊缝。现有的双层管或者复合管两层材料分开制作，为了装配，两层钢管之间必然要存在间隙。实践中，发现内层管20’变形比较大，内外层间间隙不均匀的现象，这种现象在长管中尤其常见。

可以通过填充混凝土等填充物等方法来改善内外层之间的空隙，但是如果内外层管间隙不均匀，可能存在双层管间局部过盈导致填充物无法通过的情况。虽然在内壁或者外壁上开孔或者挖槽能够对填充物在双层管间的填充情况有所改善，但不能完全保证双层管间的间隙全部消除。只要有间隙存在，双层管中的内层材料就会存在受力情况不均，而且可能存在局部应力集中，会大大降低输送管的使用寿命。另外，通过填充物将内、外层材料结合起来，存在的安全隐患主要是内层材料弯曲磨穿之后填充层材料会脱落混杂在混凝土中，而且耐磨材料的硬度很高必然造成其强度很差，一旦耐磨材料磨穿，内层耐磨层在泵送压力冲击与混凝土浆摩擦下可能造成大块掉落，造成混凝土输送管堵塞的严重事故。

此外，在双层管的制作过程中，法兰10’和60’通过焊接与内层管20’和外层管30’相焊接并形成焊缝40’、50’，因此难以避开焊接对材料组织的影响。在实际使用中，通过传统流程生产的输送管的最先磨损失效部位一般为焊接法兰的焊缝附近，这是因为焊接的过程中让焊缝附近的晶粒组织粗化，淬火后的焊缝与直管、法兰的显微组织及晶粒大小肯定不一样，而且焊缝及其热影响区元素成分发生了变化，导致内壁的电势不一样引起的化学腐蚀加剧。因此，焊接也是影响输送管失效的一个重要的因素。

发明内容

本发明目的在于提供一种工艺简单、提高输送管道的使用寿命的混凝土输送管道及其制造方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种混凝土输送管道，包括作为输送管道基体的外层、设置在外层内表面上的内层以及法兰部，法兰部与外层一体成形，内层为由耐磨防腐材料浇注在外层内表面上形成的浇注层；所述耐磨防腐材料为高铬铸铁，所述高铬铸铁的组成成分中的以下各成分的质量百分比为：C为2.2%-3.3%，Cr为11%-30%，Si为0.5%-1.2%，Mn为0.5%-1.7%，Mo为0.6%-2.8%，Cu为0.3%-0.8%。

进一步地，混凝土输送管道为混凝土输送管。

进一步地，法兰部与外层一体铸造。

进一步地，外层的材料为碳素铸钢。

进一步地，碳素铸钢的组成成分中的以下各成分的质量百分比为：C为0.35%-0.4%，Si为0.4%-0.50%，Mn为0.7%-0.90%，Cr≤0.35%，Ni≤0.30%，Mo≤0.20%，Cu≤0.30%，V≤0.05%；其中Cr+Ni+Mo+Cu+V≤1.00%。

根据本发明的另一个方面，提供了一种混凝土输送管道的制造方法，所述混凝土输送管道为根据前述任一项所述的混凝土输送管道，该制造方法包括提供外层，作为混凝土输送管道的输送管基体，外层与混凝土输送管道的法兰部一体成形；制造内层：将熔化的耐磨防腐材料浇注到外层的内表面上，形成浇注层作为内层；退火：对内层材料进行退火处理。

进一步地，制造方法用于制作混凝土输送管。

进一步地，在提供外层的步骤中，是通过离心浇注的方式形成外层和法兰部。

进一步地，外层的材料采用碳素铸钢，浇注外层的步骤包括：预热金属模具至300℃；将熔化后的外层材料浇注到金属模具上，金属模具的转速为650r/min-800r/min，浇注温度为1500℃-1550℃。

进一步地，外层材料浇注完成后，冷却25s-40s，再制造内层；在制造内层的步骤中，通过离心浇注的方式将熔化后的内层材料浇注到外层上，浇注温度为1400℃-1450℃，金属模具的转速为850r/min-960r/min。

根据本发明的混凝土输送管道及其制造方法，法兰部与外层一体成形，工艺简单，并且输送管道制作过程中没有焊接工序，消除了焊接过程可能对输送管耐磨材料的耐磨性产生的不良影响，大大提高了输送管的使用寿命。由于没有焊接的工序，混凝土输送管道中不存在焊接产生的杂质，因此报废的输送管可以经过熔炉重新回收利用，并添加新的耐磨材料重新铸造生产，从而大量减少了钢材的浪费。另外，由于内层通过浇注形成在外层的内表面上，避免了双层材料结合过程中的间隙问题，使输送管在输送混凝土过程中更加稳定。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有的混凝土输送管的结构示意图；以及

图2是根据本发明的混凝土输送管的结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图2所示，根据本发明的混凝土输送管道，包括作为输送管道基体的外层30、设置在外层30内表面上的内层20以及法兰部10，其特征在于，法兰部10与外层30一体成形，内层20为由耐磨防腐材料浇注在外层30内表面上形成的浇注层。

为了描述方便，以下实施例中均以混凝土输送管为例。

由于法兰部10与外层30一体成形，而且内层20浇注在外层内表面上，因此输送管制作过程中没有焊接工序，消除了焊接过程可能对输送管耐磨材料的耐磨性产生的不良影响，大大提高了混凝土输送管的使用寿命。由于没有经过焊接，混凝土输送管中不存在焊接产生的杂质，因此报废的混凝土输送管可以经过熔炉重新回收利用，并添加新的耐磨材料重新铸造生产，从而大量减少了钢材的浪费。另外，由于内层通过浇注形成在外层的内表面上，并且避免了双层材料结合过程中的间隙问题，使混凝土输送管在输送混凝土过程中更加稳定。本发明的混凝土输送管的工艺简单，在对混凝土输送管的精度要求不是非常严格的情形下，可以省去后续的机械加工工艺。由于没有了制造传统混凝土输送管过程中的必须的焊接、装配、填充材料等工序，因此提高了生产率，节约了生产成本。

优选地，法兰部10与外层30一体铸造。

将法兰部10与外层30一体铸造，免除了原法兰部10与外层30之间连接时必须的焊接工艺。在输送管铸造完成之后，可以对法兰部10进行机械加工来得到装配所需的精度。本实施例中，内层20的厚度为1.5mm-3mm。在如此薄的壁厚中，焊接变的更加困难，因此法兰部10与外层30一体铸造的优势更加突出。

根据本发明的一个实施例，耐磨防腐材料为高铬铸铁。高铬铸铁的组成成分中的以下各成分的质量百分比为：C为2.2%-3.3%，Cr为11%-30%，Si为0.5%-1.2%，Mn为0.5%-1.7%，Mo为0.6%-2.8%，Cu为0.3%-0.8%。

高铬铸铁有硬度达HV1300-1900高硬度的(Cr，Fe)₇C₃型碳化物作骨干，这种碳化物比在一般破碎、研磨工作条件下所遇到的作为最硬磨料的石英要硬很多。其次，(Cr，Fe)₇C₃型碳化物的结晶特性使它不象普通白口铁中的碳化物那样呈连续的网状分布，而是形成杆状或板条状的一维或二维发展的不连续体，从而改善了材料的韧性。此外，高铬铸铁还具有优良的淬透性，通过简单的热处理就可获得强韧的马氏体基体。

另外，耐磨防腐材料也可选用耐磨铸铁，如Ni-Hard4，Cr15，Cr20等等。这是因为耐磨铸铁可以进行热处理强化，且硬度较高，可以防腐，也耐磨。内层材料还可以选用耐磨铸钢、轴承钢和不锈钢等具有耐磨、防腐且可以进行热处理硬化的材料，或者选用可热处理的不锈钢等材料。

根据本发明的另一个实施例，外层30的材料为碳素铸钢。碳素铸钢的组成成分中的以下各成分的质量百分比为：C为0.35%-0.4%，Si为0.4%-0.50%，Mn为0.7%-0.90%，Cr≤0.35%，Ni≤0.30%，Mo≤0.20%，Cu≤0.30%，V≤0.05%；其中Cr+Ni+Mo+Cu+V≤1.00%。

本实施例中选用的碳素铸钢具有良好的强度、韧性和加工性，可以满足混凝土输送管的强度、韧性和加工性要求。

根据本发明的再一个实施例，外层材料可以采用其他具有良好的强度和韧性以及可加工性的材料，如可铸造钢材中的铸造合金钢等。

根据本发明的混凝土输送管的制造方法，包括提供外层，作为混凝土输送管的输送管基体，外层与混凝土输送管的法兰部一体成形；制造内层：将熔化的耐磨防腐材料浇注到外层的内表面上，形成浇注层作为内层；退火：对内层材料进行退火处理。

本实施例从制造、材料的角度，选择高耐磨的材料，用离心铸造的方式将内层材料浇注在外层的内表面上，这不仅简化了复合输送管的生产工艺，降低了生产成本，而且消除了内层和外层之间的间隙，提高了混凝土输送管的耐磨能力。采用本实施例的混凝土输送管，混凝土主机泵送方量可以进一步提高。

另外，由于外层与法兰部一体成形，输送管制作过程中没有焊接工序，从而消除了焊接过程可能对输送管耐磨材料的耐磨性产生的不良影响，大大提高了混凝土输送管的使用寿命。由于没有经过焊接，混凝土输送管中不存在焊接产生的杂质，因此报废的混凝土输送管可以经过熔炉重新回收利用，并添加新的耐磨材料重新铸造生产，从而大量减少了钢材的浪费。

由上可知，采用本发明的生产工艺可以获得高质量的混凝土输送管和可观的经济效益。

在提供外层的步骤中，是通过离心浇注的方式形成外层和法兰部。

外层也采用离心浇注，能够进一步提高内层和外层的结合的致密度，提高混凝土输送管的耐磨能力。另外，该方法进一步缩短了输送管的生产工艺过程，节省了生产成本，提高了劳动生产率。

优选地，外层的材料采用碳素铸钢，浇注外层的步骤包括：预热金属模具至300℃；将熔化后的外层材料浇注到金属模具上，金属模具的转速为650r/min-800r/min，浇注温度为1500℃-1550℃。外层材料浇注完成后，冷却25s-40s，再制造内层；在制造内层的步骤中，通过离心浇注的方式将熔化后的内层材料均匀浇注到外层上，浇注温度为1400℃-1450℃，金属模具的转速为850r/min-960r/min。

具体地，在本实施例中，采用双金属离心浇注的办法将内层和外层的两种材料铸造在一起。金属模具先预热至300℃左右，然后先浇注外层的碳素铸钢，铸型的转速控制为在650r/min-800r/min，浇注温度为1500℃-1550℃。待外层材料浇注完成后，冷却25s-40s，再浇注内层耐磨材料，浇注的温度为1400℃-1450℃，，铸型转速850～960r/min。浇注过程中不允许出现气孔、针孔、偏析、夹渣等铸造缺陷，浇注完成后让其自然停止旋转后冷却。高铬铸铁与碳素铸钢的线收缩率基本相同.在铸件冷却量程中不致造成裂纹、结合不良等缺陷。由上可知，将两种金属液先后浇注于铸型内，使两种熔体在界面上互相结合，界面结合为冶金结合。

最后，对铸造成型的混凝土输送管进行两端及端口外圆加工，以满足设计的装配精度要求。如有必要进一步提高内壁硬度要求，可以对内壁进行淬火处理，淬火温度为960℃-1040℃，淬火深度可以根据需要进行控制，但不得超过内层耐磨材料厚度。

此外，浇注成型后对内壁进行其他方式的淬火处理，或者淬火之后再进行500℃以下回火，从而进一步提高内层耐磨材料的硬度，增强耐磨性，延长输送管的使用寿命。

本发明中，可以通过减少耐磨层或外层材料的厚度来节省材料，减轻输送管的重量，从而能够更加有利于混凝土的泵输送。

上述混凝土输送管的结构和制造方法可同样适应于多种混凝土输送管道，包括混凝土输送缸，其不同在于：混凝土输送管的内层厚度一般大于混凝土输送缸的厚度，混凝土输送管的内层厚度一般为2mm-4mm，这是由于内层厚度越大，混凝土输送管的耐磨性越好，而混凝土输送缸由于需与活塞配合，其磨损一定量后就不能很好地和活塞配合了，内层厚度过大也无法继续使用；对于混凝土输送管而言，采用双液离心浇注方法中离心浇注外层后的冷却时间一般为20秒-40秒。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

根据本发明的混凝土输送管及其制造方法，工艺简单，并且输送管制作过程中没有焊接工序，消除了焊接过程可能对输送管耐磨材料的耐磨性产生的不良影响，大大提高了输送管的使用寿命。由于没有焊接的工序，混凝土输送管中不存在焊接产生的杂质，因此报废的输送管可以经过熔炉重新回收利用，从而大量减少了钢材的浪费。另外，由于内层通过浇注形成在外层的内表面上，避免了双层材料结合过程中的间隙问题，使输送管在输送混凝土过程中更加稳定，耐磨能力进一步提高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种混凝土输送管道，包括：作为输送管道基体的外层（30）、设置在所述外层（30）内表面上的内层（20）以及法兰部（10），其特征在于，所述法兰部（10）与所述外层（30）一体成形，所述内层（20）为由耐磨防腐材料浇注在所述外层（30）内表面上形成的浇注层；所述耐磨防腐材料为高铬铸铁，所述高铬铸铁的组成成分中的以下各成分的质量百分比为：C为2.2%-3.3%，Cr为11%-30%，Si为0.5%-1.2%，Mn为0.5%-1.7%，Mo为0.6%-2.8%，Cu为0.3%-0.8%。

2.根据权利要求1所述的混凝土输送管道，其特征在于，所述混凝土输送管道为混凝土输送管。

3.根据权利要求2所述的混凝土输送管道，其特征在于，所述法兰部（10）与所述外层（30）一体铸造。

4.根据权利要求2所述的混凝土输送管道，其特征在于，所述外层（30）的材料为碳素铸钢。

5.根据权利要求4所述的混凝土输送管道，其特征在于，所述碳素铸钢的组成成分中的以下各成分的质量百分比为：

C为0.35%-0.4%，Si为0.4%-0.50%，Mn为0.7%-0.90%，Cr≤0.35%，Ni≤0.30%，

Mo≤0.20%，Cu≤0.30%，V≤0.05%；

其中Cr+Ni+Mo+Cu+V≤1.00%。

6.一种混凝土输送管道的制造方法，其特征在于，所述混凝土输送管道为根据权利要求1至5中任一项所述的混凝土输送管道，该制造方法包括：

提供外层，作为所述混凝土输送管道的输送管基体，所述外层与混凝土输送管道的法兰部一体成形；

制造内层：将熔化的耐磨防腐材料浇注到所述外层的内表面上，形成浇注层作为内层；

退火：对内层材料进行退火处理。

7.根据权利要求6所述的混凝土输送管道的制造方法，其特征在于，所述制造方法用于制作混凝土输送管。

8.根据权利要求7所述的混凝土输送管道的制造方法，其特征在于，在提供外层的步骤中，是通过离心浇注的方式形成所述外层和所述法兰部。

9.根据权利要求8所述的混凝土输送管道的制造方法，其特征在于，所述外层的材料采用碳素铸钢，浇注所述外层的步骤包括：

预热金属模具至300℃；

将熔化后的外层材料浇注到金属模具上，所述金属模具的转速为650r/min-800r/min，浇注温度为1500℃-1550℃。

10.根据权利要求9所述的混凝土输送管道的制造方法，其特征在于：

外层材料浇注完成后，冷却25s-40s，再制造内层；

在制造内层的步骤中，通过离心浇注的方式将熔化后的内层材料浇注到所述外层上，浇注温度为1400℃-1450℃，金属模具的转速为850r/min-960r/min。