CN102688887B - 砼泵管及斜轧工艺生产冶金复合双金属砼泵管的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种砼泵管及斜轧工艺生产冶金复合双金属砼泵管的方法，其中，斜轧工艺生产冶金复合双金属砼泵管的方法包括选材、离心浇注、斜轧，斜轧前先对离心浇注所得复合管材进行机加工，加工至斜轧机组所需尺寸，然后用斜轧机对上述所得复合管材进行轧制，得到热轧光管，再对上述热轧光管进行淬火+低温回火处理，得到成品管。本发明得到的砼泵管，内外层具有极高的剪切强度，使用过程中可避免因磨损而内层起皮、脱落、堵塞管道等事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及一种管材及该管材的生产工艺，具体涉及一种砼泵管及其生产方法。
背景技术
目前应用的砼泵管主要有单金属砼泵管及机械复合双金属砼泵管，其中单金属砼泵管采用的材质为20Mn2或者45Mn2，水泥输送量约为1.5~2.5万方，机械复合双金属砼泵管包括耐磨层和支撑层，其耐磨层为内层，采用65Mn或60Mn，支撑层为外层，采用10Mn、20#，水泥输送量约为3万方；单金属复合管水泥输送量较低，更换较频繁，给生产带来不便；现有的机械复合双金属砼泵管相比较单金属砼泵管而言输送量的确得到了提高，但由于内外层采用机械复合，结合力偏低，随着复层磨损变薄，会发生内层起皮、脱落、堵塞管道等事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种内外层之间结合力较好，使用过程更加安全的砼泵管及其生产方法。
为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：
一种斜轧工艺生产冶金复合双金属砼泵管的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）选材
外层选用可焊接、可热加工的普碳钢或低合金钢，内层选用高耐磨、可热加工的钢铁材料；
（2）离心浇注，采用液液离心浇铸工艺得到内外层材料冶金结合的离心坯料；
（3）斜轧
A、对步骤（2）所得离心坯料进行机加工，加工至斜轧机组所需尺寸；
B、用斜轧机对步骤A所得复合管材进行轧制，得到热轧光管；
C、对步骤B所得热轧光管进行淬火+低温回火处理，得到成品管。
本发明斜轧工艺生产冶金复合双金属砼泵管的方法，其中，所述步骤（3）用下述步骤替换：
A、对步骤（2）所得离心坯料进行机加工，加工至斜轧机组所需尺寸；
B、对步骤A所得复合管材进行初步轧制，得到中间尺寸的热轧光管；
C、对步骤B所得热轧光管进行软化退火，得到软化复合管；
D、对步骤C所得软化复合管进行冷轧加工，得到冷轧管；
E、对步骤D所得冷轧管进行淬火+低温回火处理，得到成品管。
本发明斜轧工艺生产冶金复合双金属砼泵管的方法，其中，所述步骤（3）用下述步骤替换：
A、对步骤（2）所得离心坯料进行机加工，加工至斜轧机组所需尺寸；
B、对步骤A所得复合管材进行初步轧制，得到中间尺寸的热轧光管；
C、对步骤B所得热轧光管进行软化退火，得到软化复合管；
D、对步骤C所得软化复合管进行冷拔加工，得到冷拔管；
E、对步骤D所得冷拔管进行淬火+低温回火处理，得到成品管。
本发明斜轧工艺生产冶金复合双金属砼泵管的方法，其中，在所述步骤C中，所述热处理工艺具体为：850℃保温1小时，出炉淬油，然后回火，170℃保温3小时，出炉空冷。
本发明斜轧工艺生产冶金复合双金属砼泵管的方法，其中，在所述步骤C中，所述软化退火工艺具体为：使步骤B所得热轧光管随炉升温至800℃，保温4小时，再随炉缓冷至500℃，出炉空冷。
本发明斜轧工艺生产冶金复合双金属砼泵管的方法，其中，在所述步骤E中，淬火+低温回火处理的具体过程为：850℃保温1小时，出炉淬油，然后回火处理，170℃保温3小时，出炉空冷。
本发明斜轧工艺生产冶金复合双金属砼泵管的方法，其中，所述步骤（2）离心浇注的具体过程为：首先将金属管模烘烤至250-260℃后喷涂涂料，喷涂厚度为1.9mm，然后将上述喷涂涂料后的金属管模烘烤至270℃，再向所述金属管模中离心浇注外层金属液并冷却，对上述浇注并凝固后的外层金属进行传热数值模拟分析，根据温度分析结果浇注内层金属液，最后将上述浇注完成后的复合管材冷却至室温，脱模。
本发明斜轧工艺生产冶金复合双金属砼泵管的方法，其中，在所述步骤（2）中外层金属液的浇注温度为1570℃，浇注重量285Kg，待外层内表面温度降低至1300℃时，浇注内层金属液，内层金属液的浇注温度1490℃，浇注重量315Kg。
采用上述方法得到的砼泵管，所述砼泵管包括内、外两层，外层选用可焊接、可热加工的普碳钢或低合金钢，内层选用高耐磨、可热加工的钢铁材料，内外两层之间通过离心浇注结合在一起。
采用上述方法得到的砼泵管，所述内、外层在离心浇注后进行淬火+低温回火处理，所述外层材料为10Mn，其成分为（质量含量）：C 0.1%，Si 0.3%，Mn 1.2%，P 0.023%，S 0.01%，其余为Fe；所述内层材料为9Cr2Mn，其成分为（质量含量）：C 1.0%，Si 0.25%，Mn 0.8%，P 0.024%，S≤0.015%，Cr 1.55%，其余为Fe。
采用上述方案生产的复合双金属砼泵管由于其外层和内层采用液液离心浇注+热轧工艺成型，其双层金属完全冶金溶合在一起，较机械成型复合砼泵管具有更高的抗剪强度，在满足常规砼泵管使用要求的基础上，有效的避免了因磨损造成的内层起皮、脱落、堵塞管道等事故的发生。
还有，在步骤（3）中，离心浇注后的复合砼泵管经斜轧、初步轧制、软化退火后冷轧为成品管，成品管再经淬火+低温回火处理，各项机械性能进一步增强，并且可得到管壁更薄的复合砼泵管，满足不同使用环境的需要。
具体实施方式
实施例1
（1）选材；
外层（基层）选用低合金高强度钢10Mn，内层（复层）选用耐磨钢9Cr2Mn，共两层。
10Mn成分（质量含量）：C 0.1%，Si 0.3%，Mn 1.2%，P 0.023%，S 0.01%，其余为Fe；熔点约1510℃，1783.15K。
9Cr2Mn成分（质量含量）：C 1.0%，Si 0.25%，Mn 0.8%，P 0.024%，S≤0.015%，C r1.55%，其余为Fe；熔点约1450℃，1723.15K。
（2）离心浇注：
A、将金属管模烘烤至250-260℃后喷涂涂料，喷涂厚度为1.9mm；
B、将上述喷涂涂料后的金属管模烘烤至270℃；
C、向B所述的金属管模中离心浇注10Mn金属液并冷却，浇注温度1570℃，浇注重量285Kg；
D、对上述浇注并凝固后的外层金属10Mn进行传热数值模拟分析，为了使内外层金属具有较好的结合厚度，待外层内表面温度降低至1300℃时，浇注内层9Cr2Mn金属液，浇注温度1490℃，浇注重量315Kg；
E、将上述浇注完成后的复合管材冷却至室温，此时内层与外层之间达到了充分的冶金结合，冶金熔合厚度为1.2mm；
（3）斜轧
F、对步骤E所得铸态复合管材进行机加工，加工至斜轧机组所需尺寸，通常加工尺寸为
G、对步骤F所得复合管材进行轧制，得到热轧光管，尺寸为
H、对步骤G所得半成品管进行淬火油+低温回火处理，具体过程为，850℃保温1小时，出炉淬油，然后回火处理，170℃保温3小时，出炉空冷。
实施例2
（1）选材；
外层（基层）选用低合金高强度钢10Mn，内层（复层）选用耐磨钢9Cr2Mn，共两层。
10Mn成分（质量含量）：C 0.1%，Si 0.3%，Mn 1.2%，P 0.023%，S 0.01%，其余为Fe；熔点约1510℃，1783.15K。
9Cr2Mn成分（质量含量）：C 1.0%，Si 0.25%，Mn 0.8%，P 0.024%，S≤0.015%，C r1.55%，其余为Fe；熔点约1450℃，1723.15K。
（2）离心浇注
A、将金属管模烘烤至250-260℃后喷涂涂料，喷涂厚度为1.9mm；
B、将喷涂涂料后的金属管模烘烤至270℃；
C、向B所述的金属管模中离心浇注10Mn金属液并冷却，浇注温度1570℃，浇注重量295Kg；
D、对浇注并凝固后的外层金属10Mn进行传热数值模拟分析，为了使内外层金属具有较好的结合厚度，待外层内表面温度降低至1300℃时，浇注内层9Cr2Mn金属液，浇注温度1490℃，浇注重量305Kg；
E、将上述浇注完成后的复合管材冷却至室温，此时内层与外层之间达到了充分的冶金结合，冶金熔合厚度1.2mm；
（3）斜轧+软化热处理+冷轧+热处理工艺
F、对步骤E所得铸态复合管材进行机加工，加工至斜轧机组所需尺寸，具体加工尺寸为
G、对步骤F所得复合管材进行初步轧制，得到中间尺寸的热轧光管，尺寸为
H、对步骤G所得热轧光管进行软化退火，得到软化复合管，软化退火工艺具体为：使步骤G所得热轧光管随炉升温至800℃，保温4小时，再随炉缓冷至500℃，出炉空冷；
I、对步骤H所得软化复合管进行冷轧加工，得到冷轧管，冷轧管尺寸为
J、对步骤I所得冷轧管进行淬火油+低温回火处理，得到成品管，具体过程为，850℃保温1小时，出炉淬油，然后回火处理，170℃保温3小时，出炉空冷。
实施例3
与实施例2不同之处在于，将步骤（3）中的I替换为对步骤H所得软化复合管进行冷拔加工，得到冷拔管，冷拔管尺寸为
对上述实例1、2中所获得的复合砼泵管进行性能检测，结果如下表所示；
以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种斜轧工艺生产冶金复合双金属砼泵管的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)选材
外层选用可焊接、可热加工的普碳钢或低合金钢，内层选用高耐磨、可热加工的钢铁材料；
(2)离心浇注，采用液液离心浇铸工艺得到内外层材料冶金结合的离心坯料,具体过程为：首先将金属管模烘烤至250-260℃后喷涂涂料，喷涂厚度为1.9mm，然后将上述喷涂涂料后的金属管模烘烤至270℃，再向所述金属管模中离心浇注外层金属液并冷却，对上述浇注并凝固后的外层金属进行传热数值模拟分析，根据温度分析结果浇注内层金属液，最后将上述浇注完成后的复合管材冷却至室温，脱模；
(3)斜轧
A、对步骤(2)所得离心坯料进行机加工，加工至斜轧机组所需尺寸；
B、用斜轧机对步骤A所得复合管材进行轧制，得到热轧光管；
C、对步骤B所得热轧光管进行淬火+低温回火处理，得到成品管。
2.如权利要求1所述的斜轧工艺生产冶金复合双金属砼泵管的方法，其特征在于：所述步骤(3)用下述步骤替换：
A、对步骤(2)所得离心坯料进行机加工，加工至斜轧机组所需尺寸；
B、对步骤A所得复合管材进行初步轧制，得到中间尺寸的热轧光管；
C、对步骤B所得热轧光管进行软化退火，得到软化复合管；
D、对步骤C所得软化复合管进行冷轧加工，得到冷轧管；
E、对步骤D所得冷轧管进行淬火+低温回火处理，得到成品管。
3.如权利要求1所述的斜轧工艺生产冶金复合双金属砼泵管的方法，其特征在于：所述步骤(3)用下述步骤替换：
A、对步骤(2)所得离心坯料进行机加工，加工至斜轧机组所需尺寸；
B、对步骤A所得复合管材进行初步轧制，得到中间尺寸的热轧光管；
C、对步骤B所得热轧光管进行软化退火，得到软化复合管；
D、对步骤C所得软化复合管进行冷拔加工，得到冷拔管；
E、对步骤D所得冷拔管进行淬火+低温回火处理，得到成品管。
4.如权利要求1所述的斜轧工艺生产冶金复合双金属砼泵管的方法，其特征在于：在所述步骤C中，所述热处理工艺具体为：850℃保温1小时，出炉淬油，然后回火，170℃保温3小时，出炉空冷。
5.如权利要求2或3所述的斜轧工艺生产冶金复合双金属砼泵管的方法，其特征在于：在所述步骤C中，所述软化退火工艺具体为：使步骤B所得热轧光管随炉升温至800℃，保温4小时，再随炉缓冷至500℃，出炉空冷。
6.如权利要求2或3所述的斜轧工艺生产冶金复合双金属砼泵管的方法，其特征在于：在所述步骤E中，淬火+低温回火处理的具体过程为：850℃保温1小时，出炉淬油，然后回火处理，170℃保温3小时，出炉空冷。
7.如权利要求6所述的斜轧工艺生产冶金复合双金属砼泵管的方法，其特征在于：在所述步骤(2)中外层金属液的浇注温度为1570℃，浇注重量285Kg，待外层内表面温度降低至1300℃时，浇注内层金属液，内层金属液的浇注温度1490℃，浇注重量315Kg。
8.采用如权利要求1-7任一所述的方法得到的砼泵管，其特征在于：所述砼泵管包括内、外两层，外层选用可焊接、可热加工的普碳钢或低合金钢，内层选用高耐磨、可热加工的钢铁材料，内外两层之间通过离心浇注结合在一起。
9.如权利要求8所述的砼泵管，其特征在于：所述内、外层在离心浇注后进行淬火+低温回火处理，所述外层材料为10Mn，其成分为(质量含量)：C0.1％，Si0.3％，Mn1.2％，P0.023％，S0.01％，其余为Fe；所述内层材料为9Cr2Mn，其成分为(质量含量)：C1.0％，Si0.25％，Mn0.8％，P0.024％，S≤0.015％，Cr1.55％，其余为Fe。
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