CN1396017A - 连铸复合空心管坯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连铸复合空心管坯的方法，属于金属管坯连铸技术。它依次按照以下工序进行：内管坯芯棒预热、熔炼、浇铸、内管坯芯棒导入结晶器，结晶凝固、拉坯、锯切。本发明以其将内管坯作为芯棒，且所说芯棒与铸坯随动，而与铸坯同步被拉出来为其主要特征。本发明具有工艺简单，操作方便，自动化程度高，制品复合空心管坯质量好，成材率高，生产成本低，能满足后道深加工和持续拉拔的需要等特点。是目前一种连铸复合空心管坯的先进方法。

Description

连铸复合空心管坯的方法

技术领域

本发明属于金属管坯连铸技术，具体说的是一种由两种不同金属材料复合连铸生产空心管坯的方法。

背景技术

本发明所指的复合空心管坯，是由两种相同或不同金属材料的外管坯和内管坯，经由复合生产方法，而令内管坯和外管坯复合而成的空心管坯。

已有技术制造复合空心管坯的方法，主要有这样两种：(1)离心铸造法；(2)双管钎焊复合法。而方法1是将金属或合金熔炼后，倒入离心浇注机，利用离心浇注机回转所产生的离心力，使熔融金属或合金在旋转结晶器内，由外向内逐渐结晶，从而形成外层空心管坯。然后再将另一种金属或合金，重复实施上述生产工艺过程，从而制成内空心管坯，且内外层空心管坯呈冶金结合，而加工生产成复合空心管坯。这种方法所制造的管坯其直径都很大，且长度较短，而壁厚不均匀，管坯质量较差。只能直接用作大型天然气、煤气和石化工业的输送管道，而极少作为深加工管坯使用。而方法2是将内外层管坯之间，放置钎焊料，采用电感应加热或管式电炉加热的方法，使钎焊料熔化而将内外层管坯复合钎焊在一起。由于这种方法所用的内外层管坯，几乎都是经过多道次加工的制成品，因此其所制成的空心复合管坯，不但工效很低，而且生产成本很高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种加工生产工效高，制造成本低，所生产的管坯长度长，适用于后道持续深加工的连铸复合空心管坯的方法，以克服已有技术的不足。

实现本发明目的的总技术构想是，使用常规垂直或水平连铸设备和结晶器，制造金属或合金的复合管坯。具体地说，是将内管坯作为芯棒，且所说的内管坯芯棒不是固定不动的，而是在所说连铸设备上所特地增设的芯棒导入装置的引导下，作水平或垂直运动的活动芯棒。当管坯连铸时，经过预热的内管坯芯棒，随着熔融金属液体的结晶凝固和铸坯的拉出，一直被包容抱合在管坯中，并与由熔融金属结晶凝固而成的外管坯形成冶金结合，从而加工制造成复合空心管坯。这样的连铸过程，与常规的垂直或水平连铸实心管坯的过程，几乎是一样的。而常规的垂直或水平连铸的设备、工艺和技术是成熟的，是易于掌握的。

本发明实现其目的的具体技术方案是，它包括金属或合金熔炼，浇铸，金属或合金熔液结晶凝固，拉出铸坯，定尺锯切，而其发明创造点在于，它依次按照以下工序进行：内管坯芯棒预热、熔炼、浇铸、导入内管坯芯棒、结晶凝固，拉出铸坯，定尺锯切。有鉴于本发明的各道工序，是在同一台连铸设备上依次同时进行而连续完成的，即由一台设备完成多道工序，故本发明把步骤称之为工序。工序也就是步骤。而在内管坯芯棒预热工序，是在保护气氛条件下进行的；而在导入内管坯芯棒工序，是将内管坯芯棒插入结晶器内部，且所说内管坯芯棒由结晶凝固金属所生成的外管坯所包容抱合后，随着铸坯整体同步运动，最终由结晶器内与铸坯被同步拉出来。且各个工序是在同一台设备上同时进行、连续完成的。

内管坯芯棒的预热，对于内管坯与金属熔液结晶凝固后生成的外管坯，两者间所形成的冶金结合的质量，有着直接的影响，同时对于金属熔液的结晶凝固，也有着一定的直接关系。为此，本发明特别重视内管坯芯棒的预热，就一般而言，内管坯芯棒的预热温度的高低，是根据所说芯棒预热温度与金属熔液温度，两者叠加后，在金属熔液结晶凝固前的较短时间内，不致于熔化内管坯芯棒而选定的。而在金属熔液不致于熔化内管坯芯棒的前置条件下，内管坯芯棒的预热温度以高为好，因为它有利于内管坯与外管坯两者冶金结合质量的提高。本发明通过反复实践，优选的内管坯芯棒的预热温度，是比内管坯芯棒的熔点低200℃～1200℃。而内管坯芯棒的预加热，是在保护气氛条件下的可燃气体火焰加热，或者是管式电炉加热，或者是电感应线圈加热，或者是卡电电阻加热。本发明特别推荐管式电炉加热和卡电电阻加热。

而内管坯芯棒导入结晶器的操作方法，应当是人工与机动相结的操作方法。即由人工将内管坯芯棒输入预加热装置，尔后则紧接着在线机动输入芯棒导入装置内，再经由芯棒导入装置，将内管坯芯棒持续不断地插入结晶器内。由于芯棒导入装置的作用，保证所插入结晶器内的内管坯芯棒，处于结晶器的中心位置，从而确保了制成品复合空心管坯的内孔与外圆的同心度。

具体实施方式

以下通过具体实施方式的描述，将会对本发明的目的及其实现目的技术方案，更加明白了解。

具体实施方式之一。实施是在本中请人已经申请中国专利的“一次性芯棒连铸空心管坯的设备”上进行的。在中频感应电炉上将20号低碳钢进行熔炼，完成后将其倒入连铸中间钢包。而钢包为连铸结晶器，提供钢水并控制其铸造温度和流量。连铸装置为常规垂直下引连铸设备。预热到500℃～600℃的Φ44×2×6000mm规格的TA2材质的钛管芯棒，通过芯棒导入装置，一根接一根地垂直进入结晶器，并随铸坯一起同步拉出。连铸是成功的。Φ90×25mm的钢钛复合空心管坯，以4.5m/min的速度从结晶器中拉出，在芯棒与芯棒连接处进行定尺锯切后，冷却到环境温度，即制造成内孔清洁、尺寸精确的复合连铸空心管坯。由于是环型结晶，钢水凝固时的偏析等缺陷都呈环型分布，对管体质量起到良好作用。经检验，钛管与低碳钢的结合面为冶金结合，强度很高。具体实施事实证明，这种超长连铸复合空心管坯，通过表面加工后，最适合作为后道次的行星轧管机的管坯。通过行星轧管机轧制后的管材，再经盘拉机和在线感应退火，进行盘到盘的多次拉伸及退火，从而得到内外表面光亮、质量极佳的精密盘管。由钢水到复合空心管成品的成材率，可达到85％以上。且流程短，成本相当低。

具体实施方式之二。实施是在本申请人已经申请中国专利的“一次性芯棒连铸空心管坯的设备”上进行的。在中频感应电炉上将1Cr18Ni9Ti材质的不锈钢进行熔炼，完成后将其倒入连铸中间钢包。而钢包为连铸结晶器，提供钢水并控制其铸造温度和流量。预加热到600℃～700℃的Φ80×20×6000mm规格的45号碳钢管芯棒，通过芯棒导入装置，一根接一根地进入结晶器，并随铸坯同步拉出。Φ90×25mm的复合管坯，以设定的速度从结晶器中拉出，按规定的长度进行定尺切断后，冷却到环境温度，即制造成内孔清洁的管坯。连铸是成功的。由于钢水呈环型结晶，钢水凝固时的偏析等缺陷也都呈环型分布，这对管体成品质量有好处。这种连铸复合空心管坯通过表面加工后，经三辊行星轧管机轧成Φ47×2.5mm的超长复合钢管并预弯成卷。后道次可实现盘到盘方式的拉拔，中间和成品退火采用在线感应退火方式，最后可得到内外表面光亮、质量极佳的精密复合管。该管材既有不锈钢的耐蚀性，又有碳钢的强韧性，用途很广。生产成本比

现有技术低很多。

综上所述的本发明的技术方案，且经由具体实施方式的验证，本发明与已有技术相比较，其所具有的工艺成熟，自动化程度高，操作简便，易于掌握，且制成品复合空心管坯的生产工效高，制造成本低，所生产的管坯长度长，能满足后道持续深加工的要求等特点，是显而易见的。是目前一种加工生产复合空心管坯的先进方法。

本发明同样适用于金属—陶瓷复合空心管坯的连铸生产。

Claims (4)

1、一种连铸复合空心管坯的方法，包括熔炼、浇铸、结晶凝固、拉坯、锯切工序，其特征在于，依次按照以下工序进行，内管坯芯棒预热、熔炼、浇铸、导入内管坯芯棒，结晶凝固、拉坯、锯切；且在内管坯芯棒的预热工序，内管坯芯棒的预热，是在保护气氛条件下进行的；而在导入内管坯芯棒工序，是将内管坯芯棒插入结晶器内，且所说芯棒由结晶凝固金属所生成的外管坯所包容抱合后，随着整体铸坯同步运动，最终从结晶器内与铸坯同步拉出来。

2、根据权利要求1所述的连铸复合空心管坯的方法，其特征在于，内管坯芯棒预热的温度，是比内管坯芯棒的熔点低200℃～1200℃。

3、根据权利要求1所述的连铸复合空心管坯的方法，其特征在于，在内管坯芯棒导入结晶器工序，是将所说芯棒预加热装置和芯棒导入装置两者连成一条流水作业线，而所说芯棒的预加热和导入结晶器的工序，是在线同时进行连续完成的。

4、根据权利要求2或3所述的连铸复合空心管坯的方法，其特征在于，内管坯芯棒的预热，是在保护气氛条件下的可燃气体火焰加热，或者是管式电炉加热，或者是电感应线圈加热，或者是卡电电阻加热。