專利名稱：不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼材及其制造方法，尤其是涉及一種不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管及其制造方法
背景技術(shù)：
目前，不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管具有良好的綜合性能，既有很高的強(qiáng)度，也有良好的有耐腐 蝕性能、耐磨性能及其它特殊性能。內(nèi)層和外層分別為兩種不同的金屬材料，根據(jù)復(fù)合管使 用的工況條件選擇設(shè)計(jì)不同的材料，由于在兼顧了內(nèi)外兩層管材的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也克服了它們 的缺點(diǎn)，使兩種材料優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，同時(shí)也節(jié)約大量貴重金屬，降低了成本，具有良好的技術(shù)特 點(diǎn)和應(yīng)用前景。不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管可廣泛用于石油、化工、造船、能源、機(jī)械制造等部門
目前不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管的制造方法主要有三種，即包覆成型、爆炸成型和拉拔成型。 包覆盛型和拉拔成型必須將經(jīng)過(guò)嚴(yán)格處理的內(nèi)層鋼管、外層鋼管套裝或用釬焊料焊合在一起 ，形成復(fù)合管，爆炸成型法也必須將兩種金屬板以爆炸焊方式形成復(fù)合帶，復(fù)合帶再經(jīng)熱軋 、冷軋、焊接形成復(fù)合管。這三種成型方法存在一個(gè)共同的問(wèn)題，就是復(fù)合管的內(nèi)層材料和 外層材料都必須是現(xiàn)有的金屬管材或金屬板材，復(fù)合管管坯是一個(gè)二次成型的過(guò)程，勢(shì)必影 響復(fù)合管結(jié)合層質(zhì)量。采用內(nèi)層鋼管、外層鋼管套裝復(fù)合方式，兩層管之間是屬機(jī)械結(jié)合， 高溫下，碳鋼和不銹鋼間膨脹系數(shù)差異以及層間存在氣體，容易造成內(nèi)覆層失穩(wěn)、鼓泡，并 且機(jī)械結(jié)合結(jié)構(gòu)使它不能進(jìn)行冷、熱加工制造彎頭、三通等配件內(nèi)覆不銹鋼焊管處于焊接和 冷加工狀態(tài)，會(huì)降低它的抗腐蝕能力。另外復(fù)合管內(nèi)、外層的材質(zhì)選擇和厚度選擇也必須依 賴于現(xiàn)有金屬管或金屬板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可提高不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管質(zhì)量的不銹鋼雙金屬 復(fù)合管及其制造方法。。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管的制造方法，包括下 述步驟①、將不銹鋼液與另一種金屬液分別在兩個(gè)熔煉爐中進(jìn)行熔煉；②、不銹鋼液與另 一種金屬液熔清后進(jìn)行去渣及脫氧處理；③、先將外層材質(zhì)金屬液進(jìn)行離心澆鑄，待外層金 屬液澆鑄到重量百分比為50% 67%之后隨外層金屬液加入玻璃渣保護(hù)劑；④、待澆鑄完外
層金屬液3 5分鐘，在外層金屬液凝固之后澆鑄內(nèi)層材質(zhì)金屬液，直到結(jié)束，內(nèi)外兩層金屬 液在離心力作用下冷卻凝固為不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管坯料。
進(jìn)一步的是，在成型為不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管坯料后，將不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管進(jìn)行機(jī)械加工。
在上述技術(shù)方案中，所述機(jī)械加工包括對(duì)不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管內(nèi)外層表面、端面及端面 倒角進(jìn)行加工。
進(jìn)一步的是，所述熔煉爐為感應(yīng)爐、電爐、電弧爐、真空精煉爐中的一種或兩種。 進(jìn)一步的是，對(duì)不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管坯料進(jìn)行熱擠壓，包括下述步驟①、先將不銹鋼
雙金屬?gòu)?fù)合管坯料在環(huán)形加熱爐中加熱到850 90(TC后，再經(jīng)一次感應(yīng)爐、二次感應(yīng)爐加熱
到1200 124(TC;②、在擠壓機(jī)上進(jìn)行熱擠壓。
在上述技術(shù)方案中，在對(duì)不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管坯料進(jìn)行熱擠壓后，還應(yīng)進(jìn)行熱處理、矯
直、拋光、潤(rùn)滑與冷軋。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述熱處理為空冷、水冷或固溶處理。
進(jìn)一步的是，不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管坯料經(jīng)過(guò)冷軋以后進(jìn)行脫脂、熱處理、矯直、清洗、
拋光、檢驗(yàn)。
采用上述方法制造的不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管，包括外層1與內(nèi)層3，在外層1與內(nèi)層3之間形 成過(guò)渡層2。
本發(fā)明的有益效果是通過(guò)采用離心澆鑄，無(wú)需單獨(dú)準(zhǔn)備內(nèi)層、外層鋼管或金屬板、帶 材，內(nèi)、外層雙金屬結(jié)合是一次成型的過(guò)程，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便，通過(guò)離心復(fù)合澆鑄方式使內(nèi)外 兩種金屬實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，克服了機(jī)械結(jié)合復(fù)合管存在結(jié)合強(qiáng)度低以及焊合復(fù)合管在焊接和冷 加工狀態(tài)抗腐蝕能力低等缺點(diǎn)，大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。采用離心澆鑄工藝生產(chǎn)不銹鋼管坯 進(jìn)行熱擠壓和冷軋，進(jìn)一步改善了不銹鋼管的內(nèi)部組織形態(tài)和力學(xué)性能，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。 尤其適合在高端鋼材產(chǎn)品的制造上面推廣使用。


圖l是本發(fā)明的雙金屬?gòu)?fù)合管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 圖2是圖1的俯視圖。
圖中標(biāo)記為，外層l、過(guò)渡層2、內(nèi)層3。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖l、圖2所示，本發(fā)明的不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管的制造方法，其特征是包括下述步驟
①、將不銹鋼液與另一種金屬液分別在兩個(gè)熔煉爐中進(jìn)行熔煉；②、不銹鋼液與另一種金屬 液熔清后進(jìn)行去渣及脫氧處理；③、先將外層材質(zhì)金屬液進(jìn)行離心澆鑄，待外層金屬液澆鑄 到重量百分比為50% 67%之后隨外層金屬液加入玻璃渣保護(hù)劑；④、待澆鑄完外層金屬液 3 5分鐘，在外層金屬液凝固之后澆鑄內(nèi)層材質(zhì)金屬液，直到結(jié)束，內(nèi)外兩層金屬液在離心 力作用下冷卻凝固為不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管坯料。通過(guò)采用離心澆鑄，無(wú)需單獨(dú)準(zhǔn)備內(nèi)層、外 層鋼管或金屬板、帶材，內(nèi)、外層雙金屬結(jié)合是一次成型的過(guò)程，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便，通過(guò)離心 復(fù)合澆鑄方式使內(nèi)外兩種金屬實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，克服了機(jī)械結(jié)合復(fù)合管存在結(jié)合強(qiáng)度低以及焊 合復(fù)合管在焊接和冷加工狀態(tài)抗腐蝕能力低等缺點(diǎn)，大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。先澆注的外層 金屬液可以是不銹鋼金屬液，也可以是另一種金屬液，應(yīng)根據(jù)不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管使用條件 而定，當(dāng)使用的環(huán)境若容易使外層發(fā)生氧化而生銹，則先澆注的外層金屬液為不銹鋼液；反 之，則后澆注的內(nèi)層金屬液為不銹鋼液。將金屬液進(jìn)行熔煉，熔煉爐可以為感應(yīng)爐、電爐、 電弧爐、真空精煉爐中的一種或兩種，即可將不銹鋼金屬液與另一種金屬液用一種熔煉爐進(jìn) 行熔煉，也可以采用兩種不同的熔煉爐進(jìn)行熔煉，但兩種金屬液是分別在兩個(gè)熔煉爐中進(jìn)行 。去渣和脫氧處理的目的都是為了達(dá)到凈化鋼液作用；玻璃保護(hù)渣加入后熔化，均勻覆蓋在 內(nèi)表面，防止金屬液氧化，如可加入0型玻璃保護(hù)渣，去渣及脫氧處理之后出鋼，出鋼溫度 大于相應(yīng)鋼鐵熔化溫度即可。在步驟4中當(dāng)內(nèi)層金屬液澆鑄凝固后可適當(dāng)降低離心機(jī)轉(zhuǎn)速。
為了獲得表面質(zhì)量更好的不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管，在成型為不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管坯料后， 將不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管進(jìn)行機(jī)械加工。機(jī)械加工主要是對(duì)鋼管的內(nèi)外表面進(jìn)行處理，減小表 面粗糙度；當(dāng)然，在對(duì)內(nèi)外表面進(jìn)行處理的時(shí)候，還可以同時(shí)對(duì)鋼管的端面進(jìn)行倒角。
為了能進(jìn)一步改善不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管的內(nèi)部組織形態(tài)和力學(xué)性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì) 不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管坯料進(jìn)行熱擠壓，包括①、先將不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管坯料在環(huán)形加熱 爐中加熱到850 90(TC后，再經(jīng)一次感應(yīng)爐、二次感應(yīng)爐加熱到1200 124(TC;②、在擠壓 機(jī)上進(jìn)行熱擠壓。在對(duì)不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管坯料進(jìn)行熱擠壓后，其內(nèi)部組織形態(tài)和力學(xué)性能 得到了改善，同時(shí)，通過(guò)熱擠壓，可將不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管拉拔到不同的長(zhǎng)度，適應(yīng)各種不 同場(chǎng)合的需要，而擠壓機(jī)與擠壓力可根據(jù)鋼管在熱擠壓前后的尺寸變化大小進(jìn)行選取。在熱 擠壓后，還應(yīng)進(jìn)行熱處理、矯直、拋光、潤(rùn)滑與冷軋。其中熱處理工藝可以是采用空冷、水 冷或固溶處理；冷軋是為了進(jìn)一步改善不銹鋼管的內(nèi)部組織形態(tài)和力學(xué)性能，同時(shí)使得不銹 鋼雙金屬?gòu)?fù)合管的尺寸在小范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。為了能進(jìn)一步提高 產(chǎn)品的精度，在冷軋后，還應(yīng)進(jìn)行脫脂、熱處理、矯直、清洗、拋光、檢驗(yàn)，脫脂的主要目 的是去除鋼管表面油污等。
采用以上實(shí)施方式制造的不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管，包括外層1與內(nèi)層3，在外層1與內(nèi)層3之 間形成過(guò)渡層2。其中過(guò)渡層2是在離心力的作用下形成的冶金結(jié)合層，使外層1與內(nèi)層3之間 形成了冶金結(jié)合，大大地提高了不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管的質(zhì)量。
實(shí)施例
具體實(shí)施例l
生產(chǎn)外層材質(zhì)為碳鋼IO、內(nèi)層為不銹鋼lCrl8M9Ti的不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管，復(fù)合管規(guī) 格為小76X5mm，具體實(shí)施方式

步驟如下
1、 根據(jù)復(fù)合管規(guī)格選取所澆鑄的離心管坯尺寸為外徑小220mm、內(nèi)徑4)90mm，離心管坯 長(zhǎng)度為450mm，管坯毛重約110kg，外層碳鋼重量約70kg，內(nèi)層不銹鋼約40kg。兩種材質(zhì)分別 同時(shí)用兩座感應(yīng)電爐熔煉，金屬液熔清后經(jīng)脫氧處理，采用定量出包澆鑄，以控制內(nèi)、外層 厚度。
2、 離心復(fù)合澆鑄為先澆鑄外層碳鋼金屬液，在澆鑄外層金屬液重量35kg后隨流加入經(jīng) 過(guò)烘烤的玻璃渣保護(hù)劑，外層金屬液澆入總重量為70kg左右。當(dāng)外層金屬液澆鑄3min之后外 層金屬液凝固時(shí)，再澆入內(nèi)層不銹鋼金屬液40kg左右。內(nèi)外兩層金屬液在離心力作用下冷卻 凝固，得到內(nèi)外層冶金結(jié)合的空心復(fù)合管坯。當(dāng)內(nèi)層金屬液澆鑄凝固后適當(dāng)降低離心機(jī)轉(zhuǎn)速 ，管坯溫度降低到75(TC停止離心機(jī)旋轉(zhuǎn)，取出離心復(fù)合管坯。
3、 對(duì)雙金屬離心復(fù)合澆鑄空心管坯進(jìn)行機(jī)械加工，包括內(nèi)外層表面、端面及倒角，管 坯經(jīng)加工后，尺寸為外徑小214mm、內(nèi)徑小98mm，長(zhǎng)度為440mm，內(nèi)層不銹鋼厚度約為25mm。
4、 加工后的離心復(fù)合管坯先在環(huán)形加熱爐中加熱到90(TC后，再經(jīng)一次感應(yīng)爐、二次感 應(yīng)爐加熱到1240。C。
5、 離心復(fù)合管坯加熱后，經(jīng)潤(rùn)滑處理，在31. 5麗的擠壓機(jī)上進(jìn)行熱擠壓，擠壓力為17 19麗，擠壓管尺寸為小95X8，擠壓后管坯進(jìn)行在線水淬固溶處理。
6、 熱擠壓以后的復(fù)合管坯再經(jīng)過(guò)矯直、拋光、鍍銅潤(rùn)滑處理后，在LG80冷軋機(jī)上進(jìn)行 冷軋，冷軋后的復(fù)合管坯尺寸為小76X5mm。經(jīng)過(guò)冷軋以后不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管再進(jìn)行脫脂 、固溶、矯直、清洗、檢驗(yàn)以后，即可生產(chǎn)得到外層為普通碳鋼IO、內(nèi)層為不銹鋼 1Crl8Ni9Ti的小76X5mm雙金屬?gòu)?fù)合管。
具體實(shí)施例2
生產(chǎn)外層材質(zhì)為碳鋼12CrMo、內(nèi)層為不銹鋼lCrl8Ni9Ti的不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管，復(fù)合 管規(guī)格為小89X5mm，具體實(shí)施方式

步驟如下
1、根據(jù)復(fù)合管規(guī)格選取所澆鑄的離心管坯尺寸為外徑小260mm、內(nèi)徑4)100mm，離心管
坯長(zhǎng)度為450mm，管坯毛重約160kg，外層碳鋼重量約110kg，內(nèi)層不銹鋼約50kg。兩種材質(zhì) 分別同時(shí)用兩座感應(yīng)電爐熔煉，金屬液熔清后經(jīng)脫氧處理，采用定量出包澆鑄，以控制內(nèi)、 外層厚度。
2、 離心復(fù)合澆鑄為先澆鑄外層碳鋼金屬液，在澆鑄外層金屬液重量60kg后隨流加入經(jīng) 過(guò)烘烤的玻璃渣保護(hù)劑，外層金屬液澆入總重量為110kg左右。當(dāng)外層金屬液澆鑄4min之后 外層金屬液凝固時(shí)，再澆入內(nèi)層不銹鋼金屬液50kg左右。內(nèi)外兩層金屬液在離心力作用下冷 卻凝固，得到內(nèi)外層冶金結(jié)合的空心復(fù)合管坯。當(dāng)內(nèi)層金屬液澆鑄凝固后適當(dāng)降低離心機(jī)轉(zhuǎn) 速，管坯溫度降低到75(TC停止離心機(jī)旋轉(zhuǎn)，取出離心復(fù)合管坯。
3、 對(duì)雙金屬離心復(fù)合澆鑄空心管坯進(jìn)行機(jī)械加工，包括內(nèi)外層表面、端面及倒角，管 坯經(jīng)加工后，尺寸為外徑小249mm、內(nèi)徑小112mm，長(zhǎng)度為440mm，內(nèi)層不銹鋼厚度約為24 mm。
4、 加工后的離心復(fù)合管坯先在環(huán)形加熱爐中加熱到88(TC后，再經(jīng)一次感應(yīng)爐、二次感 應(yīng)爐加熱到1230。C。
5、 離心復(fù)合管坯加熱后，經(jīng)潤(rùn)滑處理，在31. 5麗的擠壓機(jī)上進(jìn)行熱擠壓，擠壓力為17 19麗，擠壓管尺寸為小133X9，擠壓后管坯采取在線水淬固溶處理。
6、 熱擠壓以后的復(fù)合管坯再經(jīng)過(guò)矯直、拋光、鍍銅潤(rùn)滑處理后，在HTP-160冷軋機(jī)上進(jìn) 行冷軋，冷軋后的復(fù)合管坯尺寸為小89X5mm。經(jīng)過(guò)冷軋以后不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管再進(jìn)行脫 脂、固溶、矯直、清洗、檢驗(yàn)以后，即可生產(chǎn)得到外層為普通碳鋼12CrMo、內(nèi)層為不銹鋼 1Crl8Ni9Ti的小89X5mm雙金屬?gòu)?fù)合管。
具體實(shí)施例3
生產(chǎn)外層材質(zhì)為碳鋼IO、內(nèi)層為不銹鋼lCrl8M9Ti的不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管，復(fù)合管規(guī)格 尺寸為小108X5mm，具體實(shí)施方式

步驟如下
1、 根據(jù)復(fù)合管規(guī)格選取所澆鑄的離心管坯尺寸為外徑小273mm、內(nèi)徑4)110mm，離心管 坯長(zhǎng)度為450mm，管坯毛重約170kg，外層碳鋼重量約100kg，內(nèi)層不銹鋼約70kg。兩種材質(zhì) 分別同時(shí)用兩座感應(yīng)電爐熔煉，金屬液熔清后經(jīng)脫氧處理，采用定量出包澆鑄，以控制內(nèi)、 外層厚度。
2、 離心復(fù)合澆鑄為先澆鑄外層碳鋼金屬液，在澆鑄外層金屬液重量67kg后隨流加入經(jīng) 過(guò)烘烤的玻璃渣保護(hù)劑，外層金屬液澆入總重量為100kg左右。當(dāng)外層金屬液澆鑄完畢5min 之后，再澆入內(nèi)層不銹鋼金屬液70kg左右。內(nèi)外兩層金屬液在離心力作用下冷卻凝固，得到 內(nèi)外層冶金結(jié)合的空心復(fù)合管坯。當(dāng)內(nèi)層金屬液澆鑄凝固后適當(dāng)降低離心機(jī)轉(zhuǎn)速，管坯溫度
降低到75(TC即可停止離心機(jī)旋轉(zhuǎn)。
3、 雙金屬離心復(fù)合澆鑄空心管坯進(jìn)行機(jī)械加工，包括內(nèi)外層表面、端面及倒角，管坯 經(jīng)加工后，尺寸為外徑小263mm、內(nèi)徑小120mm，長(zhǎng)度為440mm。
4、 加工后的離心復(fù)合管坯先在環(huán)形加熱爐中加熱到85(TC后，再經(jīng)一次感應(yīng)爐、二次感 應(yīng)爐加熱到1200。C。
5、 離心復(fù)合管坯加熱后，經(jīng)潤(rùn)滑處理，在31. 5麗的擠壓機(jī)上進(jìn)行熱擠壓，擠壓力為19 21麗，擠壓成品管尺寸為小159X9，擠壓后管坯采取在線水淬固溶處理。
6、 熱擠壓以后的復(fù)合管坯再經(jīng)過(guò)矯直、拋光、鍍銅潤(rùn)滑處理后，在HPT-160冷軋機(jī)上進(jìn) 行冷軋，冷軋后的復(fù)合管坯尺寸為小108X5mm。經(jīng)過(guò)冷軋以后不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管再進(jìn)行脫 脂、固溶、矯直、清洗、檢驗(yàn)以后，即可生產(chǎn)得到外層為普通碳鋼IO、內(nèi)層為不銹鋼 1Crl8Ni9Ti的小108 X 5mm雙金屬?gòu)?fù)合管。
權(quán)利要求
1.不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管的制造方法，其特征是包括下述步驟①、將不銹鋼液與另一種金屬液分別在兩個(gè)熔煉爐中進(jìn)行熔煉；②、不銹鋼液與另一種金屬液熔清后進(jìn)行去渣及脫氧處理；③、先將外層材質(zhì)金屬液進(jìn)行離心澆鑄，待外層金屬液澆鑄到重量百分比為50％～67％之后隨外層金屬液加入玻璃渣保護(hù)劑；④、待澆鑄完外層金屬液3～5分鐘，在外層金屬液凝固之后澆鑄內(nèi)層材質(zhì)金屬液，直到結(jié)束，內(nèi)外兩層金屬液在離心力作用下冷卻凝固為不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管坯料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管及其制造方法，具有可提高不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管的制造方法，包括下述步驟①將不銹鋼液與另一種金屬液分別在兩個(gè)熔煉爐中進(jìn)行熔煉；②不銹鋼液與另一種金屬液熔清后進(jìn)行去渣及脫氧處理；③先將外層材質(zhì)金屬液進(jìn)行離心澆鑄，待外層金屬液澆鑄到重量百分比為50％～67％之后隨外層金屬液加入玻璃渣保護(hù)劑；④待澆鑄完外層金屬液3～5分鐘，外層金屬液凝固之后澆鑄內(nèi)層材質(zhì)金屬液，直到結(jié)束，內(nèi)外兩層金屬液在離心力作用下冷卻凝固為不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管坯料。通過(guò)離心復(fù)合澆鑄方式使內(nèi)外兩種金屬實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量，尤其適合在高端鋼材產(chǎn)品上推廣使用。
文檔編號(hào)B32B1/08GK101101077SQ2007102012
公開(kāi)日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2007年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月3日
發(fā)明者健 張, 文 易, 李玉和, 武廣波, 陳建平, 黃曉斌 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院