CN1320715A - 高抗磨离心铸管及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种高抗磨离心铸管,其特征是由:C0.25～0.55%,Si1.0～2.0%,Mn2.0～3.0%,B0.0005～0.005%,S≤0.035%,P≤0.035%,余量为Fe等组成(重量%)。经冶炼、型筒的准备、离心浇铸、脱模、在线热处理等步骤制成。采用本发明离心铸管,具有高抗磨性能的金相组织;采用本发明方法,生产工艺简短,生产的铸管不开裂、变形小,两端壁厚均匀性好,组织致密,无疏松,夹杂物少,用作输送固体颗粒和浆体的管道,抗磨性能明显提高,使用寿命比16Mn焊管提高3－6倍。

Description

高抗磨离心铸管及其生产方法
本发明涉及一种长形的空心物及其离心铸造方法，特别涉及一种高抗磨离心铸管及其生产方法。
现有技术中，固体颗粒或浆体物的输送管道，例如：选矿厂输送矿石、火电厂输送煤渣、矿山输送泥浆等，一般均使用16Mn焊管或轧制管，由于这些低合金管本身合金含量低，加之成型后未进行热处理，组织一般为铁素体+珠光体，硬度低，必然导致其抗磨性差，例如：攀钢选矿厂使用的16Mn焊管在输送矿浆时，焊管使用寿命仅3-4个月，最短时仅1个月，难以满足生产上的需要，因而固体或浆体输送行业急需高抗磨钢管；但是，由于具有高抗磨性能的合金，其焊接性和压力加工性能较差，采用传统的焊管或轧制管生产工艺难以制成钢管。
本发明之目的旨在克服上述现有技术之不足，提供一种抗磨性能好、使用寿命长的高抗磨的离心铸管用合金材料及采用强力变速离心铸造生产高抗磨离心铸管的方法。
本发明的内容是：一种高抗磨离心铸管，其特征是铸管材料由：
(a)C 0.25-0.55％，Si 1.0-2.0％，Mn 2.0-3.0％，B 0.0005-0.001％，S≤0.035％，P≤0.035％，余量为Fe组成(重量％)；或由
(b)C 0.40-0.60％，Si 0.5-2.0％，Mn 1.0-2.0％，Cr 0.5-3.0％，Mo 0.1-0.5％，S≤0.035％，P≤0.035％，余量为Fe组成(重量％)；或由
(c)C 0.25-0.30％，Si 0.8-1.5％，Mn 0.8-1.5％，Mn 0.8-1.5％，Ni 0.3-0.6％，V 0.05-0.10％，S≤0.035％，P≤0.035％，余量为Fe组成(重量％)；
本发明的内容还包括：一种高抗磨离心铸管的生产方法，其特征是包括下列步骤：
a.冶炼：以废钢及合金为主要原料，采用0.5-3.0t电弧炉或0.25-0.5t中频感应炉熔炼，熔炼中多次进行炉前分析(例如：化学法或直读光谱仪)，根据炉前分析结果调整钢水成分，至钢水成分符合材料组成(a)、(b)或(c)后出炉，钢水出炉温度为1500-1650℃；
b.型筒的准备：型筒在第一次使用时，先进行烘烤，然后对型筒内表面进行喷涂石英或锆英涂料，喷涂后，再对内表面进行烘烤；
c.离心浇铸：在离心机上，放置经烘烤喷涂的型筒，将钢水浇铸于型筒内成型；
d.脱模：当铸管内壁温度降到400-800℃时(根据不同材料配方确定)停车脱模，将铸管与型筒分离；
e.在线热处理：用压缩空气或水喷吹铸管内壁、或将铸管空冷到300-500℃，然后将铸管置于电炉中保温2-8h，再空冷，即制得产品。
步骤c中所述离心浇铸是：在卧式离心机上，放置经烘烤喷涂的型筒，型筒长度为4000-8000mm，内径为φ327-600mm，浇铸时，型筒最初转速为500-700r/min，随着钢水铸入型筒中，型筒以170-350r/min2的加速度提升转速，钢水浇铸速度为20-150kg/s，钢水浇铸完毕时，型筒转速达到2000-4000r/min，凝固后，型筒以-100--200r/min2的加速度减速至100-200r/min；
步骤c中所述烘烤是将型筒送入电炉中烘烤，烘烤温度为200-300℃、时间为20-60min。
步骤c中所述烘烤还可以为采用喷枪烘烤，即用喷枪来烘烤4-6次，火焰温度为1300-2000℃。
步骤d中所述脱模是采用机械法或液压法将铸管与型筒分离。
本发明内容还可包括下列步骤：
f.水压试验：通过水压试验，检查产品是否漏水，根据产品的服役条件，选择水压的大小。
g.金相组织及硬度的检验：检验后，产品的金相组织为马氏体或马氏体+贝氏体，硬度在HRC38-50之间。
h.成品的化学分析及入库：最后在产品上取样进行最终产品的化学成分分析，合格后，编号入库。
与现有技术相比，本发明具有下列特点：
(1)本发明离心铸管材料，制成管子具有高抗磨的性能的金相组织；
(2)采用本发明方法，离心铸造工艺可以生产薄壁(例如：8mm厚)的铸管，管子两端壁厚均匀性好，组织致密，无疏松，夹杂物少，从而提高铸管的力学性能；脱模和在线热处理，可以使铸管获得高抗磨的金相组织，例如：马氏体或马氏体+贝氏体组织，通过取试片在磨损试验机上的对比试验表明，比16Mn或A3钢的抗磨性提高3-8倍；
(3)采用本发明，生产工艺简短，生产的铸管不开裂、变形小，用作输送固体颗粒和浆体的管道，抗磨性能明显提高，使用寿命比16Mn焊管提高3-6倍。
下面通过实施例对发明作进一步说明：
实施例1：
采用0.5t电弧炉冶炼，原料以废钢为主。铸管的材料组成(重量％)为：C 0.30％，Mn 1.5％，Si 1.3％，S 0.030％，P 0.030％，B 0.001％，余量为Fe。在Φ327×4000热型筒的内壁喷涂石英涂料，在250℃电炉中烘烤40min后，置于离心机上，钢水出炉温度为1620℃，离心浇注工艺为，转速500~1300r/min，铸速37Kg/s，凝固后以-130r/min2加速度减速。当型筒内表面温度降到750℃时脱模，脱模后空冷到400℃时，入炉进行4h保温。然后再出炉空冷。经过金相分析，管子的横断面为马氏体组织，硬度为HRC40。
该管用于输送水泥浆，寿命比16Mn钢钢管提高6倍。
实施例2：
采用1.5t电弧炉冶炼，原料以废钢为主。铸管的材料组成(重量％)为：C 0.45％，Mn 1.0％，Si 0.70％，S 0.025％，P 0.030％，Cr 0.85％，Mo 0.32％，余量为Fe。在Φ426×8000热型筒的内壁喷涂锆英涂料，再用喷枪来回烘烤4次后，置于离心机上，钢水出炉温度为1610℃，离心浇注工艺为转速1000-2000r/min，加速度为200r/min2，铸速46Kg/s，凝固后以-190r/min2加速度减速。当型筒内表面温度降到550℃时脱模，脱模后用水冷却到400℃时，入炉进行3h保温，然后再出炉空冷。经过金相分析，管子的横断面为马氏体+贝氏体组织，硬度为HRC40。
该管用于输送火电厂的炭渣，寿命比16Mn钢钢管提高4倍。
实施例3：
铸管的材料组成(重量％)为：C 0.50％，Mn 1.60％，Si 1.20％，S 0.030％，P 0.030％，Cr 1.62％，Mo 0.17％，余量为Fe。原料以废钢为主，采用1.5t电弧炉冶炼，在Φ406×4000冷型筒的内壁用喷枪来回烘烤4次后，再喷涂石英涂料，又用喷枪来回烘烤4次后，置于离心机上，钢水出炉温度为1530℃，钢水成分合格后，倒入钢包中，再以75Kg/s的铸速浇入转速为2000~3500r/min的型筒中，型筒加速度为350r/min2，凝固结束后，以-150r/min2的加速度减速。当型筒内表面温度降到730℃时，用拔管机脱模，脱模后用压缩空气喷吹内壁，当内壁冷却到380℃时，入炉进行8h保温，然后再出炉空冷。经过金相分析，管子的横断面为马氏体+贝氏体组织，硬度为HRC38。
该管用于输送火电厂的炭渣，寿命比A3钢钢管提高3-4倍。
实施例4：
采用500Kg中频感应炉冶炼，原料以A3钢为主。铸管的材料组成(重量％)为：C 0.27.％，Mn 1.30％，Si 1.1％，S 0.031％，P 0.030％，Ni0.40％，V 0.06％，余量为Fe。在Φ327×5000热型筒的内壁喷涂锆英涂料，再用喷枪来回烘烤6次后，置于离心机上，钢水出炉温度为1580℃，离心浇注工艺为，转速2700~3500r/min，加速度为：310r/min2，铸速140Kg/s，凝固结束后以-100r/min2的加速度减速。当型筒内表面温度降到620℃时脱模，脱模后用水冷却到460℃时，入炉进行2h保温，然后再出炉空冷。经过金相分析，管子的横断面为马氏体+贝氏体组织，硬度为HRC38。
该管用于输送水泥厂的水泥，寿命比16Mn钢钢管提高3倍。
实施例5：
铸管的材料组成(重量％)为：C 0.43％，Mn 1.26％，Si 0.87％，S0.030％，P 0.030％，Cr 2.62％，Mo 0.37％，余量为Fe。原料以废钢为主，采用1.5t电弧炉冶炼，在Φ406×4000冷型筒的内壁用喷枪来回烘烤5次后，再喷涂锆英涂料，又用喷枪来回烘烤5次后，置于离心机上，钢水出炉温度为1550℃，钢水成分合格后，倒入钢包中，再以100Kg/s的铸速浇入转速为1500-3800r/min的型筒中，浇注时，逐渐提高转速，加速度为170r/min2，浇注完毕时达到3800r/min，凝固结束后，又以-150r/min2的加速度减速。当型筒内表面温度降到400℃时，用拔管机脱模，脱模后空冷到300℃时，入炉进行2h保温，然后再出炉空冷。经过金相分析，管子的横断面为马氏体+贝氏体组织，硬度为HRC38。
该管用于输送火电厂的炭渣，寿命比A3钢钢管提高3倍。
实施例6：
铸管的材料组成(重量％)为：C 0.45％，Mn 2.10％，Si 1.80％，S 0.025％，P 0.030％，B 0.0008％，余量为Fe。原料以A3钢为主，采用500Kg中频感应炉冶炼，在Φ327×4000热型筒的内壁喷涂石英涂料，又在300℃的电炉中烘烤30min后，置于离心机上，钢水出炉温度为1530℃，钢水成分合格后，倒入钢包中，再以140Kg/s的铸速浇入转速为500-2500r/min的型筒中，加速度为250r/min2，凝固结束后，以-110r/min2的加速度减速。当型筒内表面温度降到800℃时，用拔管机脱模，脱模后用水对内壁进行冷却，当冷却到300℃时，入炉进行4h保温，然后再出炉空冷。经过金相分析，管子的横断面为马氏体组织，硬度为HRC50。
该管用于输送火电厂的炭渣，寿命比16Mn钢钢管提高5-6倍。
实施例7：
铸管的材料组成(重量％)为：C 0.28％，Mn 2.50％，Si 1.30％，S0.020％，P 0.025％，B 0.0005％，余量为Fe。原料以A3钢为主，采用500Kg中频感应炉冶炼，在Φ426×4000热型筒的内壁喷涂石英涂料，又在250℃的电炉中烘烤45min后，置于离心机上，钢水出炉温度为1630℃，钢水成分合格后，倒入钢包中，再以20Kg/s的铸速浇入转速为800-2000r/min的型筒中，加速度为280r/min2，凝固结束后，以-160r/min2的加速度减速。当型筒内表面温度降到450℃时，用拔管机脱模，脱模后空冷，当冷却到350℃时，入炉进行4h保温，然后再出炉空冷。经过金相分析，管子的横断面为马氏体+贝氏体组织，硬度为HRC42。
该管用于输送水泥厂的水泥，寿命比16Mn钢钢管提高3倍。
实施例8：
采用500Kg中频感应炉冶炼，原料以A3钢为主。铸管的材料组成(重量％)为：C 0.28％，Mn 1.30％，Si 0.80％，S 0.0251％，P 0.020％，Ni0.55％，V 0.08％，余量为Fe。在Φ327×4000热型筒的内壁喷涂锆英涂料，再用喷枪来回烘烤5次后，置于离心机上，钢水出炉温度为1620℃，离心浇注工艺为，转速3000-3700r/min，加速度为300r/min2，铸速120Kg/s，凝固结束后以-160r/min2的加速度减速。当型筒内表面温度降到780℃时脱模，脱模后用水冷却到310℃时，入炉进行5h保温，然后再出炉空冷。经过金相分析，管子的横断面为马氏体+贝氏体组织，硬度为HRC44。
该管用于输送水泥厂的水泥，寿命比16Mn钢钢管提高3倍。
本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施，并具有所述效果。

Claims (6)

1.一种高抗磨离心铸管，其特征是铸管材料由：
(a)C 0.25～0.55％，Si 1.0～2.0％，Mn 2.0～3.0％，B 0.0005～0.001％，S≤0.035％，P≤0.035％，余量为Fe组成(重量％)；或由
(b)C 0.40～0.60％，Si 0.5～2.0％，Mn 1.0～2.0％，Cr 0.5～3.0％，Mo0.1～0.5％，S≤0.035％，P≤0.035％，余量为Fe组成(重量％)；或由
(c)C 0.25～0.30％，Si 0.8～1.5％，Mn 0.8～1.5％，Mn 0.8～1.5％，Ni0.3～0.6％，V0.05～0.10％，S≤0.035％，P≤0.035％，余量为Fe组成(重量％)；
2.一种高抗磨离心铸管的生产方法，其特征是包括下列步骤：
a.冶炼：以废钢及合金为主要原料，采用0.5～3.0t电弧炉或0.25～0.5t中频感应炉熔炼，熔炼中多次进行炉前分析，根据炉前分析结果调整钢水成分，至钢水成分符合材料组成(a)、(b)或(c)后出炉，钢水出炉温度为1500～1650℃；
b.型筒的准备：型筒在第一次使用时，先进行烘烤，然后对型筒内表面进行喷涂石英或锆英涂料，喷涂后，再对内表面进行烘烤；
c.离心浇铸：在离心机上，放置经烘烤喷涂的型筒，将钢水浇铸于型筒内成型；
d.脱模：当铸管内壁温度降到400～800℃时停车脱模，将铸管与型筒分离；
e.在线热处理：用压缩空气或水喷吹铸管内壁、或将铸管空冷到300～500℃，然后将铸管置于电炉中保温2～8h，再空冷，即制得产品。
3.按权利要求2所述的高抗磨离心铸管的生产方法，其特征是：步骤c中所述离心浇铸是：在卧式离心机上，放置经烘烤喷涂的型筒，型筒长度为4000～8000mm，内径为φ327～600mm，浇铸时，型筒最初转速为500～700r/min，随着钢水铸入型筒中，型筒以170～350r/min2的加速度提升转速，钢水浇铸速度为20～150kg/s，钢水浇铸完毕时，型筒转速达到2000～4000r/min，凝固后，型筒以-100～-200r/min2的加速度减速至100～200r/min；
4.按权利要求2或3所述的高抗磨离心铸管的生产方法，其特征是：步骤c中所述烘烤是将型筒送入电炉中烘烤，烘烤温度为200～300℃、时间为20～60min。
5.按权利要求2或3所述的高抗磨离心铸管的生产方法，其特征是：步骤c中所述烘烤为采用喷枪烘烤，即用喷枪来烘烤4～6次，火焰温度为1300～2000℃。
6.按权利要求2或3所述的高抗磨离心铸管的生产方法，其特征是：步骤d中所述脱模是采用机械法或液压法将铸管与型筒分离。
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