CN104646644A - 双液双金属复合管道 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双液双金属复合管道，由管道外层结构和管道内层结构构成，管道外层结构材料和内层结构材料通过离心铸造实现复合，管道内层结构材料为高铬合金铸铁，管道外层结构材料为碳钢。制备方法为：分别在电炉内熔炼碳钢和高铬合金铸铁，碳钢钢液浇和高铬合金铸铁铁液分别依次注入到滚筒式离心铸造金属铸型内，浇注完成后脱型，然后淬火，回火，空冷至室温，得到双液双金属复合管道。该双液双金属复合管道结构简单，制造简便，使用安全可靠；耐磨、耐腐蚀，双金属结合界面牢固，使用寿命长。

Description

双液双金属复合管道

技术领域

本发明涉及一种复合管道，尤其涉及一种双液双金属复合管道。 

背景技术

现有技术中，输煤、制粉、排灰系统以及冶金、钢铁、水泥等行业的输料、配料系统多采用铸石水泥弯和合金铸铁管道。铸石水泥弯管虽然其时磨性能好，但很脆，而且体积大，在使用过程中常因温度变化、展动、碰撞等发生碎裂，严重时堵塞管道，影响正常生产；陶瓷管道因其本身有较高的硬度和耐腐蚀性而在一段时期内得到广泛应用，但是，由于工艺原因，陶瓷管道厚度较大，在应用上受到较大限制；又由于陶瓷较脆，容易断裂，不仅使运输和安装困难，而且在冲击力较大的情况下易产生脆裂甚至脱落，现己逐渐被淘汰；单金属管道(如高铬铸铁)硬度高，耐磨性能好，抗腐蚀性强，但其韧性差，易开裂，不适应离空架管和现场焊接安装，从而影响了广泛使用。

双金属耐磨管是近年来发展较快的一种工程管道，广泛应用于矿山、电力、化工、煤炭及冶金等工业领域，不少工艺报道是这种管道的外层材料和内层界面结合通过多次扩张处理或者是通过金属粘结剂压紧焊接而成，但是外层材料与内层材料往往界面结合强度不高，存在一定的安全隐患。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种双液双金属复合管道，耐腐蚀，耐磨性能好，克服了管道外层结构材料与内层结构材料界面结合强度低的缺陷。

本发明的另一目的还在于提供一种双液双金属复合管道的制备方法。

为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

本发明的双液双金属复合管道由管道外层结构和管道内层结构构成，管道外层结构材料和内层结构材料通过离心铸造实现复合，内层结构材料为耐磨合金材料。

所述的外层结构材料采用碳钢，所述的耐磨合金材料是高铬合金铸铁，按重量百分比，组成为：C: 2.0%-3.5%，Si: 0.6.%-1.0%，Mn: 1.0%-2.0%，Cr: 17%-23%，Mo: 0.5%-1.0%，Cu: 0.6%-1.5%，Ni: 0.6-1.5%，P≤0. 05%，S≤0. 08%，铁余量。

制备方法如下：

（1）分别在电炉内熔炼碳钢和高铬合金铸铁，碳钢钢液出炉温度为1610-1630℃，高铬合金铸铁铁液出炉温度为1460-1480℃；

（2）先将碳钢钢液浇入到滚筒式离心铸造金属铸型内，浇注温度为1520-1540℃，滚筒式离心铸造金属铸型以一定转速转动，间隔一定时间，当钢层表面温度达到1100-1300℃时，再注入高铬合金铸铁铁液，浇注温度为1380-1400℃；

（3）步骤(2)浇注凝固后脱型，立即放入保温炉或埋入砂中逐渐降温，随后进行900-930℃下热处理淬火，然后在200-250℃下回火，空冷至室温，得到双液双金属复合管道。

其中，滚筒式离心铸造金属铸型的转速的经验公式如下：

          n=β×55200/（r×r₀）^1/2

式中n—铸型转速(r/min)；

r—铸件合金重度(N/m³)；

r₀—铸件内半径(m)；

    β—修正系数，β=0.8-l.5，具体取值为：铸钢层β=1.0-1.3，铸铁层β=1.2-1.5。

本发明的有益效果是：结构简单，制造简便，使用安全可靠；耐磨、耐腐蚀，使用寿命长。内层材料高铬合金铸铁具有高的耐磨性和耐腐蚀性，外层材料碳钢韧性高，焊接性好，具有很高的机械强度和抗冲击性能。该复合管道可广泛应用于火力发电的输煤、制粉、排灰系统及冶金、钢铁、水泥等行业的输料、配料系统上。

木发明采用双液双金属离心浇注工艺，将两种不同性能的金属材料通过液体结合复合成一个整体，双金属结合界面牢固。离心铸造工艺是使钢液在远高于常规浇铸几十倍的重力条件下凝固成型，很好解决了铸态管坯内部疏松的问题，金属致密度高，其排渣、排气效果好；离心铸管的尺寸精度高，壁厚均匀，为后续加工产品的尺寸精度提供了有利的保证。

具体实施方式

下面结合一些具体实施例对本发明进一步说明。

实施例1

双液双金属复合管道由管道外层结构和管道内层结构构成，外层结构材料为碳钢，内层结构材料为高铬合金铸铁，按重量百分比，组成为：C: 2.0%，Si: 0.6%，Mn: 1.5%，Cr: 17%，Mo: 1.0%，Cu: 0.6%，Ni: 0.8%，P≤0. 05%，S≤0. 06%，铁余量。

上述双液双金属复合管道的制备方法如下：

（1）分别在电炉内熔炼碳钢和高铬合金铸铁，碳钢钢液出炉温度为1610℃，高铬合金铸铁铁液出炉温度为1460℃；

（2）先将碳钢钢液浇入到滚筒式离心铸造金属铸型内，浇注温度为1530℃，滚筒式离心铸造金属铸型以一定转速转动，间隔一定时间，当钢层表面温度达到1100℃时，再注入高铬合金铸铁铁液，浇注温度为1380℃；

（3）步骤(2)浇注凝固后脱型，立即放入保温炉或埋入砂中逐渐降温，随后进行910℃下热处理淬火，然后在210℃下回火，空冷至室温，得到双液双金属复合管道。

实施例2

双液双金属复合管道由管道外层结构和管道内层结构构成，外层结构材料为碳钢，内层结构材料为高铬合金铸铁，按重量百分比，组成为：C: 3.5%，Si: 1.0%，Mn: 1.0%，Cr: 23%，Mo: 0.7%，Cu: 0.8%，Ni: 0.6%，P≤0. 04%，S≤0. 08%，铁余量。

上述双液双金属复合管道的制备方法如下：

（1）分别在电炉内熔炼碳钢和高铬合金铸铁，碳钢钢液出炉温度为1620℃，高铬稀土合金铸铁铁液出炉温度为1480℃；

（2）先将碳钢钢液浇入到滚筒式离心铸造金属铸型内，浇注温度为1520℃，滚筒式离心铸造金属铸型以一定转速转动，间隔一定时间，当钢层表面温度达到1200℃时，再注入高铬合金铸铁铁液，浇注温度为1390℃；

（3）步骤(2)浇注凝固后脱型，立即放入保温炉或埋入砂中逐渐降温，随后进行900℃下热处理淬火，然后在200℃下回火，空冷至室温，得到双液双金属复合管道。

实施例3

双液双金属复合管道由管道外层结构和管道内层结构构成，外层结构材料为碳钢，内层结构材料为高铬合金铸铁，按重量百分比，组成为：C: 2.5%，Si: 0.7%，Mn: 2.0%，Cr: 20%，Mo: 0.5%，Cu: 1.5%，Ni: 1.5%，P≤0. 02%，S≤0. 05%，铁余量。

上述双液双金属复合管道的制备方法如下：

（1）分别在电炉内熔炼碳钢和高铬合金铸铁，碳钢钢液出炉温度为1630℃，高铬稀土合金铸铁铁液出炉温度为1470℃；

（2）先将碳钢钢液浇入到滚筒式离心铸造金属铸型内，浇注温度为1540℃，滚筒式离心铸造金属铸型以一定转速转动，间隔一定时间，当钢层表面温度达到1300℃时，再注入高铬合金铸铁铁液，浇注温度为1400℃；

（3）步骤(2)浇注凝固后脱型，立即放入保温炉或埋入砂中逐渐降温，随后进行930℃下热处理淬火，然后在250℃下回火，空冷至室温，得到双液双金属复合管道。

Claims (5)

1. 一种双液双金属复合管道，其特征在于：由管道外层结构和管道内层结构构成，管道外层结构材料和内层结构材料通过离心铸造实现复合，管道内层结构材料为高铬合金铸铁。

2. 根据权利要求1所述的双液双金属复合管道，其特征在于：管道外层结构材料为碳钢。

3. 根据权利要求1所述的双液双金属复合管道，其特征在于：按重量百分比，高铬合金铸铁组成为：C: 2.0%-3.5%，Si: 0.6.%-1.0%，Mn: 1.0%-2.0%，Cr: 17%-23%，Mo: 0.5%-1.0%，Cu: 0.6%-1.5%，Ni: 0.6-1.5%，P≤0. 05%，S≤0. 08%，铁余量。

4. 一种含有权利要求1所述的双液双金属复合管道的制备方法，其特征在于：管道外层结构材料为碳钢，制备方法包括以下步骤：

（1）分别在电炉内熔炼碳钢和高铬合金铸铁，碳钢钢液出炉温度为1610-1630℃，高铬合金铸铁铁液出炉温度为1460-1480℃；

（2）先将碳钢钢液浇入到滚筒式离心铸造金属铸型内，浇注温度为1520-1540℃，滚筒式离心铸造金属铸型以一定转速转动，间隔一定时间，当钢层表面温度达到1100-1300℃时，再注入高铬合金铸铁铁液，浇注温度为1380-1400℃；

（3）步骤(2)浇注凝固后脱型，立即放入保温炉或埋入砂中逐渐降温，随后进行900-930℃下热处理淬火，然后在200-250℃下回火，空冷至室温，得到双液双金属复合管道。

5.根据权利要求4所述的双液双金属复合管道的制备方法，其特征在于：步骤（2）中滚筒式离心铸造金属铸型的转速按如下经验公式计算：

          n=β×55200/（r×r₀）^1/2

式中n—铸型转速(r/min)；

r—铸件合金重度(N/m³)；

r₀—铸件内半径(m)；

    β—修正系数，β=0.8-l.5，具体取值为：铸钢层β=1.0-1.3，铸铁层β=1.2-1.5。