CN102401199A

CN102401199A - 混凝土输送管道及其制造方法

Info

Publication number: CN102401199A
Application number: CN2011101898282A
Authority: CN
Inventors: 曾利成
Original assignee: Changsha Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Development Co Ltd
Current assignee: Changsha Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Development Co Ltd
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2012-04-04

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缸，包括作为缸体基体的外层和形成外层内表面上的内层，内层为由耐磨防腐材料浇注形成的浇注层。根据本发明的混凝土输送管道的制造方法，包括提供外层，作为混凝土输送缸的缸体基体；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，管道体整体的强度和耐磨性很好，并且材料成本不高。

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

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。混凝土输送管道的工作环境极其恶劣，以混凝土输送缸为例，其缸壁要承受10-12MPa的连续循环压力冲击，要承受活塞、混凝土浆的摩擦，还要承受混凝土浆的酸碱腐蚀。因此，混凝土输送缸的生产要求非常之高。

目前混凝土输送缸的生产方式为先将内表面机械加工至所要求的精度，再采用电镀硬铬的方式来满足使用要求。不过，由于混凝土输送缸是泵送机构里面一个极易磨损的易损件，镀硬铬的混凝土输送缸一旦局部出现小面积损坏会导致整个电镀硬铬层陆续从输送缸壁上剥落，从而造成混凝土输送缸报废，而且报废的混凝土输送缸回收利用不方便，会造成巨大浪费。另外，电镀硬铬工艺对环境污染严重，受环保部门严密监管，产能收到严重制约，而且电镀工艺本身生产效率低下，电镀过程中对工人的健康产生严重影响。由于环保和加工成本的因素的影响，电镀工艺成本占整个混凝土输送缸成本的一半以上，而且产能已经严重受限，不能够满足生产需要，急需需求新型替代工艺来生产混凝土输送缸。

现有技术中，也试图进行技术改进来解决这些问题。例如，采用输送缸内部镀镍的方式，然而，输送缸内表面镀镍虽然可以减少生产成本，但是对环境仍然存在污染，与镀硬铬工艺没有本质的区别，容易受产能限制而且生产效率低。再如，有采用输送缸内表面渗碳加热处理的方式来强化混凝土输送缸内表面硬度，不过，这种方式虽然可以提高混凝土输送缸内表面的硬度，达到耐磨性要求，但是随着含碳量的增加，内壁的防腐功能将下降。还有采用38CrMoAl合金钢经过氮化处理的方式制造输送缸，不过这种方式虽然可以达到输送缸所需的硬度、耐磨性，但是其防腐蚀能力不够，而且氮化处理的时间长，会产生一定的有害气体，污染环境。

发明内容

本发明目的在于提供一种管道的强度和耐磨性好且生产过程中不会产生环境污染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，包括作为基体的外层和形成在外层内表面上的内层，内层为由耐磨防腐材料浇注形成的浇注层。

进一步地，混凝土输送管道为混凝土输送缸。

进一步地，耐磨防腐材料为耐磨铸铁或为耐磨铸钢。

进一步地，内层的材料为Ni-Hard4、Cr15或Cr20。

进一步地，内层材料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，耐磨防腐材料为轴承钢或为不锈钢。

进一步地，内层的厚度为0.5mm-4mm。

进一步地，内层的厚度为0.5mm-2mm。

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，包括提供外层，作为混凝土输送管道的基体；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，制造方法用于制造混凝土输送缸。

进一步地，外层的材料采用低碳钢或中碳钢；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模具与外层之间形成的夹层空间中，浇注温度为1380℃-1450℃，转速为850r/min-1000r/min。

进一步地，在退火步骤之后，还包括对内层的内壁进行激光淬火处理。

进一步地，激光表面淬火处理的淬火温度为920℃-1080℃，淬火淬透深度为0.3mm-2mm。

进一步地，激光淬火的淬透深度沿混凝土输送管道的轴向方向从缸内向缸外逐步加深。

进一步地，混凝土输送缸的制造方法还包括对内层进行高频淬火处理。

进一步地，在提供外层的步骤中，是通过离心浇注的方式浇注形成外层。

根据本发明的混凝土输送管道及其制造方法，内层采用可进行热处理硬化的耐磨材料制成，外层可采用普通的碳钢材料制成，一方面提高了管道体整体的强度和耐磨性，另一方面降低了混凝土输送管道的成本。另外，将内层材料均匀浇注到外层上形成内层，因此该混凝土输送管道内层材料和外层材料完整的结合在一起形成复合型混凝土输送管道的管体，两种材料之间的结合致密，且不会产生环境污染。

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是根据本发明的混凝土输送缸的结构示意图。

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1所示，根据本发明的混凝土输送管道，以混凝土输送缸为例，包括作为缸体基体的外层30和形成在外层30内表面上的内层20，内层20为由耐磨防腐材料浇注形成的浇注层。混凝土输送缸的内层20采用可进行热处理硬化的耐磨材料制成，其要满足的条件为耐磨、防腐并可以进行热处理硬化，并且处理后的硬度能够达到60HRC以上，热处理变形较小。耐磨材料可选用耐磨铸铁，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。另外，内层材料也可以选用耐磨铸钢、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。内层材料厚度为0.5mm-4.0mmm，具体数值的选用根据混凝土输送缸的具体型号和类型等确定。优选地，输送缸的内层材料的厚度为0.5-2mm。

为了描述方便，以下实施例中均以混凝土输送缸为例。

外层30作为缸体基体，其材料可选用普通的低碳钢或者中碳钢，如20钢，45钢等，其厚度由混凝土输送缸的设计厚度与内层20的厚度共同决定。内层的材料为Ni-Hard4、Cr15或Cr20。内层材料的组成成分中的以下各成分的质量百分比例如为：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％。

混凝土输送缸的内层20采用耐磨材料制成，外层30采用普通的碳钢材料制成，一方面提高了缸体整体的强度和耐磨性，另一方面降低了混凝土输送缸的成本。另外，通过离心浇注的方式将内层材料均匀浇注到外层上形成内层20，因此该混凝土输送缸内层材料和外层材料完整的结合在一起形成复合型混凝土输送缸缸体，两种材料之间的结合致密形成一个整体，不会影响混凝土输送缸的整体的机械性能。另外，采用离心浇注的方式将耐磨材料熔化后浇注，不会产生环境污染，且工艺较为简单，浇注成本不高。

本发明还提供了一种混凝土输送缸的制造方法，包括提供外层，作为混凝土输送缸的缸体基体；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。

选取混凝土输送缸的材料时，其内层材料采用可进行热处理硬化的耐磨材料，其外层材料采用低碳钢或中碳钢。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标准模具与外层之间形成的夹层空间中，浇注温度为1380℃-1450℃，转速为850r/min-1000r/min。

具体的复合型混凝土输送缸的生产工艺过程为：

1、选取复合混凝土输送缸的材料：内层防腐耐磨材料要满足的条件为耐磨、防腐并可以进行热处理硬化，处理后的硬度能够达到60HRC以上，热处理变形较小；具体地，内层材料可选用耐磨铸铁，如Ni-Hard4，Cr15，Cr20等等，内层材料厚度为0.5mm-4.0mm；外层材料为低碳钢或者中碳钢，如20钢，45钢，其厚度由混凝土输送缸设计厚度与浇注的内层材料的厚度共同决定；

2、下料清洗，通过选择的内层的厚度计算确定混凝土输送缸内层材料的重量，清洗外层材料制作的钢管，以防止浇注过程中出现夹渣等缺陷；

3、使用离心浇注机在内层材料的熔化液体状态将内层的防腐耐磨材料均匀的浇注到标准模具与用外层材料制成的钢管形成的夹层中，浇注温度1380℃-1450℃，转速为850r/min-1000r/min，内层材料冷却后与外层复合在一起，形成复合混凝土输送缸缸体；浇注过程中不允许出现任何针孔、夹渣、疏松、冷隔、偏析与裂纹；

4、用焊接方法分别将同两端法兰10和40连接到步骤3制作的复合混凝土输送缸缸体上，形成混凝土输送缸；

5、对内层材料进行退火处理，以改善加工性，提高淬硬性。

6、对复合混凝土输送缸进行机械加工，除内壁预留0.01mm-0.05mm的余量外，其他加工部位完全达到设计要求。

用这种方法制造的混凝土输送缸，缸体整体的强度和耐磨性很好，并且材料成本不高。用于采用了离心浇注的方式，内层材料和外层材料之间的结合致密形成一个整体，不会影响混凝土输送缸的整体的机械性能。另外，采用离心浇注的方式将耐磨材料熔化后浇注，不会产生环境污染，且工艺较为简单，浇注成本不高。

上述的工艺步骤中，焊接法兰的步骤可以放置于离心浇注之前，即先将两端法兰10和40焊接在外层上，再将内层通过离心浇注形成于外层内壁上。

另外，混凝土输送缸的制造方法还包括在退火步骤后对内层的内壁进行激光淬火处理。

采用激光淬火机床对混凝土输送缸内壁的防腐耐磨材料进行激光表面淬火处理，激光淬火温度为920℃-1080℃，淬火淬透深度为0.3mm-2mm。淬火后，空冷，淬火硬度要求为60～65HRC。以混凝土输送缸的轴向的中心为衡量起点，激光淬火深度从缸内往缸外口逐步加深。这是由于混凝土输送缸的磨损失效现象在缸口比缸内严重很多，缸外口的淬火深度约为缸内衡量起点深度的2倍。为了提高生产效率和节约成本，可在所述混凝土输送缸中间部位采用网状淬火。

在激光淬火后，对混凝土输送缸进行珩磨、抛光处理，使之达到最终要求的设计精度。

与现有的混凝土输送缸的生产工艺相比，激光表面淬火工艺与新材料相结合的工艺方法具有显著的优势。单就激光淬火硬化混凝土输送缸内壁来比较，如表1所示，可以发现激光淬火工艺与电镀硬铬工艺相比有无可比拟的优势。

表1：激光表面淬火工艺与现有工艺对比数据

由上可知，采用激光淬火生产混凝土输送缸，不但可以保证设计要求，降低生产成本，无环境污染，而且可重复利用减少浪费，产生明显的经济效益。

根据本发明的一个实施例，制造过程还包括在提供外层的步骤中，先通过离心浇注的方式先形成外层，再通过离心浇注的方式制造内层。且在离心浇注外层冷却一定时间后再离心浇注内层，混凝土输送缸的冷却时间一般为15秒-35秒。

采用双液离心浇注工艺制作复合混凝土输送缸，即先浇注外层钢材，停顿若干时间后浇注内层防腐耐磨材料。这种方法浇注制作的复合混凝土输送缸两种材料间的结合更加致密，但是由于工艺比仅浇注内层材料复杂，因此浇注成本增加。

根据本发明的另一个实施例，混凝土输送缸的制造方法还包括对内层进行高频淬火处理。

除了采用激光淬火的方式之外，还可采用高频淬火这种淬火工艺来硬化处理内层材料，能够得到同样的淬火效果，而且能够提高淬火速度。

上述混凝土输送缸的结构和制造方法可同样适应于多种混凝土输送管道，包括混凝土输送管，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道及其制造方法，管道整体的强度和耐磨性很好，并且材料成本不高。用于采用了离心浇注的方式，内层材料和外层材料之间的结合致密形成一个整体，不会影响混凝土输送管道的整体的机械性能。另外，采用离心浇注的方式将耐磨材料熔化后浇注，不会产生环境污染，且工艺较为简单，浇注成本不高。

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：作为基体的外层(30)和形成在所述外层(30)内表面上的内层(20)，其特征在于，所述内层(20)为由耐磨防腐材料浇注形成的浇注层。

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缸。

2.根据权利要求2所述的混凝土输送管道，其特征在于，所述耐磨防腐材料为耐磨铸铁或为耐磨铸钢。

3.根据权利要求2所述的混凝土输送管道，其特征在于，所述内层的材料为Ni-Hard4、Cr15或Cr20。

4.根据权利要求3所述的混凝土输送管道，其特征在于，所述内层材料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％。

5.根据权利要求2所述的混凝土输送管道，其特征在于，所述耐磨防腐材料为轴承钢或为不锈钢。

6.根据权利要求2所述的混凝土输送管道，其特征在于，所述内层(20)的厚度为0.5mm-4mm。

7.根据权利要求6所述的混凝土输送管道，其特征在于，所述内层的厚度为0.5mm-2mm。

8.一种混凝土输送管道的制造方法，其特征在于，包括：

提供外层，作为所述混凝土输送管道的基体；

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。

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：所述制造方法用于制造混凝土输送缸。

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：

所述外层的材料采用低碳钢或中碳钢；

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模具与外层之间形成的夹层空间中，浇注温度为1380℃-1450℃，转速为850r/min-1000r/min。

11.根据权利要求9或10所述的混凝土输送管道的制造方法，其特征在于，在所述退火步骤之后，还包括对所述内层的内壁进行激光淬火处理。

12.根据权利要求11所述的混凝土输送管道的制造方法，其特征在于，所述激光表面淬火处理的淬火温度为920℃-1080℃，淬火淬透深度为0.3mm-2mm。

13.根据权利要求11所述的混凝土输送管道的制造方法，其特征在于，所述激光淬火的淬透深度沿所述混凝土输送管道的轴向方向从缸内向缸外逐步加深。

14.根据权利要求9或10所述的混凝土输送缸的制造方法，其特征在于，还包括对所述内层进行高频淬火处理。

15.根据权利要求9所述的混凝土输送缸的制造方法，其特征在于，在提供外层的步骤中，是通过离心浇注的方式浇注形成所述外层。