CN1084234C - 一种合金无缝荒管的制造技术 - Google Patents
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Abstract
一种合金无缝荒管的制造技术，其特征在于：荒管是在旋转磁场中离心铸造完成的，合金熔体的离心转速ω0在600～2500转/分钟，旋转磁场角速度ω在500～2500转/分钟，磁场强度0.01～0.2T。本发明可以控制杂质及荒管内不同成份的分布，且操作简单、方便。
Description
本发明涉及金属管材的制备技术，特别提供了一种离心铸造制备合金无缝荒管的新技术。
随着国民经济的发展，钢管的使用环境日益恶化，对无缝合金管材的质量要求越来越高。有的管材不但要耐腐蚀，而且要抗高温、高压。合金离心铸管可以直接使用，也可以进一步压力加工。制作组织性能优良的合金无缝荒管对国民经济的发展有着特别重要的意义。
离心铸造有了上百年的发展历史，利用离心压力可以获得组织致密的合金铸管。以前，离心铸造过程施加水平稳衡的磁场来影响合金凝固，熔体由于旋转切割磁力线产生感生电流，受到电磁力的作用，产生相对于固液界面与绝对旋转速度相反的流动，熔体绝对流动速度降低，离心压力下降，离心压力下降过大，会引起铸管内层组织疏松。这种情况下产生的熔体相对流动是被动的流动，方向始终与熔体绝对旋转速度相反。稳衡磁场的作用可打碎枝晶，细化组织。
本发明的目的在于提供一种合金无缝荒管的制造技术，其可以控制杂质及荒管内不同成份的分布，且操作简单、方便。
本发明提供了一种合金无缝荒管的制造技术，其特征在于：荒管是在旋转磁场中离心铸造完成的，合金熔体的离心转速ωo在600～2500转/分钟，旋转磁场角速度ω在500～2500转/分钟，磁场强度0.01～0.2T。
本发明提出了在离心铸造合金荒管的凝固过程中，采用旋转电磁场净化合金中的杂质，并对合金成分与颗粒的分布进行控制的技术方案。旋转磁场可以用交流电产生，也可以用旋转永磁体产生。图1示出了一种电磁控制装置。
在离心铸造凝固过程中施加旋转电磁场，磁力线始终穿过金属熔体。当旋转磁场与离心模筒同方向旋转，并且旋转磁场的角速度ω大于模筒的旋转速度ωo时，熔融的金属熔体会在电磁力的作用下相对于固液界面向前运动，而已凝固部分合金总是与模筒同速旋转。当旋转磁场的角速度ω小于模筒的旋转速度ωo时，熔体会在电磁力的作用下，相对于固液界面向后运动。通过控制电磁场，相对运动可以与模筒的旋转方向一致，也可以与模筒的旋转方向相反。相对流动的速度以及电磁力的穿透深度都可以通过旋转电磁场得到控制。
合金熔体中不同元素的电磁特性不同，富含不同元素的固相颗粒的电磁特性也不相同。因此利用电磁特性不同，在相同的旋转磁场作用下所受电磁力不同这一特点，可在合金凝固过程中对成分分布与杂质净化进行控制。
在合金凝固之前，熔融的金属液中不可避免有一些杂质，如硫化物、氧化物等。由于杂质电导率低，在相同的旋转磁场作用下，与合金熔体相比，受到的电磁力小，所以它的相对流动速度低。当相对流动速度方向与模筒的旋转方向一致时，合金熔体的绝对离心转速大，杂质的绝对离心转速小，杂质会向内表面移动，最后凝固在荒管的内层。通过再进一步加工内表面，杂质即可被清理掉，合金荒管得到净化。下面举一具体例子说明。
附图1为离心铸造凝固过程电磁控制装置横断面简图。
实施例1
OCr17Mn14Mo2N双相不锈钢热穿孔很困难，采用离心铸造空心管坯，直接冷轧生产无缝钢管，成材率高，流程短。采用如图1所示装置在1500℃浇注，离心转速1400转/分钟。磁极数目为2对，旋转磁场与离心模筒同方向旋转，交流电经变频调节，使旋转磁场的角速度为1500转/分钟，磁场强度为0.06T。凝固终了，氧化物、硫化物、氮化物偏聚在内表面，通过进一步车削去除，铸坯得到净化。铸坯的室温断面收缩率由原来的不如旋转磁场时的28％提高到48％，为冷轧创造了条件。
实施例2
通过控制旋转磁场，达到控制元素分布的目的。下面例子可说明这一方法。
Al-7wt％Si合金凝固过程中有初生的硅相生成，初生硅相的电导率小，在相同的旋转磁场作用下，与Al-Si合金熔体相比，所受的电磁力小。利用上述原理，控制电磁场，使相对流动方向与模筒绝对旋转方向一致，调整电磁场的频率与强度，可控制硅元素向内层偏聚。改变旋转电磁场的旋转速度，使相对流动方向与模筒绝对旋转方向相反，可控制硅元素向外层偏聚。因而通过施加旋转磁场可以达到控制元素分布的目的。在760℃浇注，离心转速1600转/分钟，旋转磁场与离心转速方向一致，磁极数目4对，交流经变频调节，旋转磁场达到ω＝1800转/分钟，B＝0.04T。凝固终了，Si元素在内层富集，浓度达到了8.5％(wt％)。旋转磁场与模筒旋转方向相同，旋转速度1400转/分钟。凝固终了，Si元素在中部富集，浓度最高达到8.1％(wt％)。
实施例3
实验合金为纯Al，增强颗粒为SiC，粒度100um。一般离心铸造，离心转速1200转/分钟，把已均匀混合的复相注浇入离心铸造机，获得复合管。这时在外表面存在复合层，此处SiC颗粒密度极大，类似一陶瓷层，内部仅为Al基体，无SiC颗粒存在，这主要是由于Al、SiC颗粒的密度差造成的。在离心铸造过程中通过旋转永磁体施加旋转磁场，永磁铁一对磁极，熔体的离心转速为1200转/分钟，旋转磁场与离心模筒同向旋转，转速为1400转/分钟，B＝0.06T。凝固终了的复合管，内部也存在SiC颗粒，经检验，颗粒在整个断面分布均匀。继续提高磁场感应强度与旋转磁场角速度，B＝0.08T，ω＝1600转/分钟，并提高浇注温度，T＝830C。凝固终了，样品中SiC颗粒在内层密度提高。这是利用了Al与SiC颗粒的电磁特性不同，Al的电导率高，SiC颗粒的电导率低。
通过本技术可在合金离心铸造凝固过程中，达到净化杂质，降低成分偏析，控制元素与颗粒的分布的目的。
Claims (3)
1.一种合金无缝荒管的制造技术，其特征在于：荒管是在旋转磁场中离心铸造完成的，合金熔体的离心转速ωo在600～2500转/分钟，旋转磁场角速度ω在500～2500转/分钟，磁场强度0.01～0.2T。
2.按照权利要求1所述合金无缝荒管的制造技术，其特征在于：旋转磁场与合金熔体的旋转方向相同。
3.按照权利要求1所述合金无缝荒管的制造技术，其特征在于：旋转磁场与合金熔体的旋转方向相反。
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