專利名稱：：鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管的復(fù)合管坯及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種雙金屬?gòu)?fù)合材料，尤其涉及一種鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管的復(fù)合管坯及其生產(chǎn)方法，該管坯通過(guò)擠壓或軋制加工成鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管。.
背景技術(shù)：
：TP304L/Gr.A-l雙金屬管是黑液鍋爐換熱器必須管道材料。其成分標(biāo)準(zhǔn)要求見(jiàn)表1。內(nèi)層性能要求見(jiàn)表2。表1內(nèi)外層材料成分要求<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>表2內(nèi)層材料性能要求<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>黑液鍋爐換熱器的使用條件對(duì)TP304L/Gr.A-l雙金屬管的質(zhì)量要求很?chē)?yán)，同時(shí)對(duì)其生產(chǎn)制造的工藝路線提出了更高的要求。目前，國(guó)內(nèi)沒(méi)有具備該應(yīng)用條件下使用的TP304L/Gr.A-l雙金屬管材料的制造加工技術(shù)。國(guó)外德國(guó)、日本的生產(chǎn)工藝是先將外層TP304L、內(nèi)層Gr.A-l分別機(jī)械加工成管，然后鑲套在一起，利用真空技術(shù)將內(nèi)外層交界面的空氣抽空，再進(jìn)行高溫處理，利用原子擴(kuò)散將內(nèi)外兩種材料粘接在一起，在擠壓(熱軋)時(shí)，利用高溫?cái)D壓(熱軋)時(shí)的原子界面擴(kuò)散再次粘接，制得外TP304L、內(nèi)Gr.A-l雙金屬管。但內(nèi)外層金屬的結(jié)合決定于界面原子擴(kuò)散，通常因加工過(guò)程中的油膜、加熱過(guò)程中的氧化物膜等阻礙原子擴(kuò)散的因素存在而受到影響，造成交界面未能全部熔合。內(nèi)外層未熔合的部分造成鍋爐換熱時(shí)的熱阻大大增加，嚴(yán)重影響了鍋爐的熱量交換。另外，該生產(chǎn)工藝制得的雙金屬管的內(nèi)外層的熔合層很薄，只有幾到十幾微米，由于內(nèi)外層材質(zhì)的不同，使用過(guò)程中在內(nèi)外層交界面會(huì)形成很大的界面應(yīng)力，該應(yīng)力促使內(nèi)外分層，嚴(yán)重了影響管子的使用壽命
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述雙金屬管的缺點(diǎn)，提供一種具有過(guò)渡層、過(guò)渡層分別與內(nèi)、外層完全冶金熔合、不易分層、使用壽命長(zhǎng)的鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管的復(fù)合管坯及其生產(chǎn)方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管的復(fù)合管坯，包括內(nèi)層和外層，所述內(nèi)層和外層之間還具有過(guò)渡層，所述過(guò)渡層分別與內(nèi)層、外層完全冶金熔合；所述內(nèi)層由Gr.A-l材料澆注而成，所述過(guò)渡層由純鐵或內(nèi)層材料澆注而成，所述外層成分的重量百分比為C:00.025%Si:00.75%Mn:02.0%P:00.040%S:00.030%Cr:18.020.0%Mo:0.020.4%Ni:8.013.0%N:0.030.2%B:0.00010.01%Fe:其余。本發(fā)明鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管的復(fù)合管坯，其中所述外層成分的重量百分比優(yōu)選為C:00.020%Si:00.75%Mn:02.0%P:00.040%S:00.030%Cr:18.020.0%Mo:0.30.35%Ni:8.013.0%N:0.060.1%B:0.0050.008%Fe:其余。本發(fā)明鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管的復(fù)合管坯，其中所述過(guò)渡層的厚度優(yōu)選為25mm。本發(fā)明還提供了上述鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管的復(fù)合管坯的生產(chǎn)方法，包括以下步驟(1)將外層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待外層內(nèi)表面溫度冷卻至低于外層金屬液熔點(diǎn)15(TC200'C時(shí)開(kāi)始澆注過(guò)渡層金屬液；(2)將過(guò)渡層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待過(guò)渡層內(nèi)表面溫度冷卻至低于內(nèi)層金屬液熔點(diǎn)01(TC時(shí)開(kāi)始澆注內(nèi)層金屬液；(3)將內(nèi)層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待外層、過(guò)渡層、內(nèi)層全部凝固后停止冷卻。本發(fā)明鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管的復(fù)合管坯的生產(chǎn)方法，其中在(1)步驟前向外層金屬液中加入保護(hù)渣，在(2)步驟前向過(guò)渡層金屬液中加入保護(hù)渣，在(3)步驟前向內(nèi)層金屬液中加入保護(hù)渣，所述保護(hù)渣為螢石，加入量為金屬液重量的0.5%—1.5%。為了使外層TP304L既耐腐蝕，又滿足后續(xù)加工性能，對(duì)外層成分做了修改，降低了C含量，并添加了少量N、B、Mo。C含量越低，外層的耐腐蝕性越好。降低C含量可以避免外層TP304L、內(nèi)層Gr.A-l的熱處理工藝沖突等因素，外層TP304L要求10501100'C淬水固溶處理以提高其耐腐蝕性能，而內(nèi)層Gr.A-l則是920'C正火+62(TC回火，但是620'C回火會(huì)使得外層TP304L耐腐蝕降低，因此通過(guò)降低TP304L的C含量，使得在Gr.A-l熱處理工藝的條件下，外層TP304L仍能夠滿足耐腐蝕性要求。N是奧氏體形成元素，其形成奧氏體的能力相當(dāng)于Ni的30倍，添加少量的N可以代替部分Ni，以增加奧氏體組織，減少或消除晶界網(wǎng)狀高溫析出相，避免后續(xù)擠壓或熱軋時(shí)形成裂紋。添加少量的B可以凈化晶界，提高外層TP304L的耐腐蝕性。添加少量Mo，可以增加TP304L的熱強(qiáng)性，有利于后續(xù)TP304L的擠壓或熱軋變形，以提高后續(xù)擠壓或熱軋制備成品管材的合格率。本發(fā)明鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管的復(fù)合管坯在內(nèi)層和外層之間具有過(guò)渡層，過(guò)渡層分別與內(nèi)、外層完全冶金熔合，減少了內(nèi)、外層結(jié)合面之間的界面應(yīng)力，管坯不易分層，大大提高了由該管坯制成的鍋爐用成品管的使用壽命。具體實(shí)施例方式本發(fā)明鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管的復(fù)合管坯的內(nèi)層成分是標(biāo)準(zhǔn)要求的成分(見(jiàn)表1和表2)，采用Gr.A-1材料澆注。為了保證內(nèi)層的成分，過(guò)渡層金屬液一般釆用內(nèi)層金屬液，也可以采用純鐵水。過(guò)渡層的厚度由擠壓或熱軋后得到的成品管的允許厚度確定，管坯過(guò)渡層的厚度一般為25mm。外層金屬液的熔點(diǎn)約為145(TC，內(nèi)層金屬液的熔點(diǎn)約為1510°C。澆注過(guò)程中，冷卻裝置可以采用位于管模上方的冷卻水噴淋裝置或其它冷卻管模的裝置。澆注過(guò)程中，離心速度根據(jù)管模內(nèi)徑確定，一般管模轉(zhuǎn)速為50200G。本發(fā)明中，澆注外層時(shí)，管模轉(zhuǎn)速一般為600轉(zhuǎn)/分，澆注內(nèi)層及過(guò)渡層時(shí)轉(zhuǎn)速一般為900轉(zhuǎn)/分。澆注時(shí)采用電子秤控制澆注重量。實(shí)施例1(1)將410千克外層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注溫度為1576。C，澆注完后冷卻管模，待外層內(nèi)表面溫度冷卻至約125(TC時(shí)開(kāi)始澆注過(guò)渡層金屬液；(2)將110千克過(guò)渡層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注溫度為1642'C，澆注完后冷卻，待過(guò)渡層內(nèi)表面溫度冷卻至約150(TC時(shí)開(kāi)始澆注內(nèi)層金屬液；(3)將445千克內(nèi)層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注溫度為1642'C，澆注完后冷卻管模，待外層、過(guò)渡層、內(nèi)層全部凝固后停止冷卻，此時(shí)過(guò)渡層已分別與內(nèi)層和外層達(dá)到完全冶金熔合。本實(shí)施例中所用金屬液成分見(jiàn)表3，過(guò)渡層金屬液采用內(nèi)層金屬液。所得管坯內(nèi)、外層成分及過(guò)渡層成分見(jiàn)表4。管坯內(nèi)外表面經(jīng)機(jī)械加工后所得原料管坯的尺寸參數(shù)見(jiàn)表5。為了減少管坯中小顆粒夾雜物的含量，在澆注外層前，向外層金屬液中加入5千克螢石保護(hù)渣。在澆注過(guò)渡層前，向過(guò)渡層金屬液中加入1.5千克螢石保護(hù)渣。在澆注內(nèi)層前，向內(nèi)層金屬液中加入3千克螢石保護(hù)渣。在澆注前向金屬液中加入保護(hù)渣，使金屬液帶渣澆注，保護(hù)渣在離心力的作用會(huì)上浮至管坯的內(nèi)表面，其上浮過(guò)程中，金屬液中的小顆粒夾雜物會(huì)與保護(hù)渣吸附在一起，形成體積較大的夾渣，在離心力的作用下上浮至內(nèi)表面，從而大大減少了管坯中的小顆粒夾雜物含量，提高了管坯的機(jī)械性能和熱加工性能。實(shí)施例2(1)將395千克外層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注溫度為1565'C，澆注完后冷卻管模，待外層內(nèi)表面溫度冷卻至約130(TC時(shí)開(kāi)始澆注過(guò)渡層金屬液；(2)將115千克過(guò)渡層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注溫度為161(TC，澆注完后冷卻，待過(guò)渡層內(nèi)表面溫度冷卻至約151(TC時(shí)開(kāi)始澆注內(nèi)層金屬液；(3)將450千克內(nèi)層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注溫度為1610'C,澆注完后冷卻管模，待外層、過(guò)渡層、內(nèi)層全部凝固后停止冷卻，此時(shí)過(guò)渡層已分別與內(nèi)層和外層達(dá)到完全冶金熔合。本實(shí)施例中所用金屬液成分見(jiàn)表3,過(guò)渡層金屬液采用內(nèi)層金屬液。所得管坯內(nèi)、外層成分及過(guò)渡層成分見(jiàn)表4，管坯內(nèi)外表面經(jīng)機(jī)械加工后所得原料管坯的尺寸參數(shù)見(jiàn)表5。為了減少管坯中小顆粒夾雜物的含量，在澆注外層前，向外層金屬液中加入2千克螢石保護(hù)渣。在澆注過(guò)渡層前，向過(guò)渡層金屬液中加入0.6千克螢石保護(hù)渣。在澆注內(nèi)層前，向內(nèi)層金屬液中加入6千克螢石保護(hù)渣。實(shí)施例3(1)將405千克外層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注溫度為1572'C，澆注完后冷卻管模，待外層內(nèi)表面溫度冷卻至約1285-C時(shí)開(kāi)始澆注過(guò)渡層金屬液；(2)將120千克過(guò)渡層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注溫度為1628'C，澆注完后冷卻，待過(guò)渡層內(nèi)表面溫度冷卻至約1503"C時(shí)開(kāi)始澆注內(nèi)層金屬液；7(3)將445千克內(nèi)層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注溫度為1628'C，澆注完后冷卻管模，待外層、過(guò)渡層、內(nèi)層全部凝固后停止冷卻，此時(shí)過(guò)渡層已分別與內(nèi)層和外層達(dá)到完全冶金熔合。本實(shí)施例中所用金屬液成分見(jiàn)表3，過(guò)渡層金屬液采用內(nèi)層金屬液。所得管坯內(nèi)、外層成分及過(guò)渡層成分見(jiàn)表4，管坯內(nèi)外表面經(jīng)機(jī)械加工后所得原料管坯的尺寸參數(shù)見(jiàn)表5。為了減少管坯中小顆粒夾雜物的含量，在澆注外層前，向外層金屬液中加入4千克螢石保護(hù)渣。在澆注過(guò)渡層前，向過(guò)渡層金屬液中加入1.2千克螢石保護(hù)渣。在澆注內(nèi)層前，向內(nèi)層金屬液中加入4.5千克螢石保護(hù)渣。實(shí)施例4(1)將395千克外層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注溫度為1576'C，澆注完后冷卻管模，待外層內(nèi)表面溫度冷卻至約127(TC時(shí)開(kāi)始澆注過(guò)渡層金屬液；(2)將110千克純鐵水通入管模內(nèi)離心澆注，澆注溫度為1623'C，澆注完后冷卻，待過(guò)渡層內(nèi)表面溫度冷卻至約1506t:時(shí)開(kāi)始澆注內(nèi)層金屬液；(3)將455千克內(nèi)層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注溫度為1607。C，澆注完后冷卻管模，待外層、過(guò)渡層、內(nèi)層全部凝固后停止冷卻，此時(shí)過(guò)渡層已分別與內(nèi)層和外層達(dá)到完全冶金熔合。本實(shí)施例中所用金屬液成分見(jiàn)表3。所得管坯內(nèi)、外層成分及過(guò)渡層成分見(jiàn)表4，管坯內(nèi)外表面經(jīng)機(jī)械加工后所得原料管坯的尺寸參數(shù)見(jiàn)表5。為了減少管坯中小顆粒夾雜物的含量，在澆注外層前，向外層金屬液中加入6千克螢石保護(hù)渣。在澆注過(guò)渡層前，向過(guò)渡層金屬液中加入1.5千克螢石保護(hù)渣。在澆注內(nèi)層前，向內(nèi)層金屬液中加入4千克螢石保護(hù)渣。本發(fā)明鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管的復(fù)合管坯內(nèi)外表面經(jīng)機(jī)械加工后得到原料管坯，原料管坯再經(jīng)熱擠壓、退火、冷軋、成品熱處理等工序后制得TP304L/Gr.A-l鍋爐用成品管，成品管的內(nèi)層性能見(jiàn)表6。以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。表3澆注所用金屬液成分<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表5管坯經(jīng)加工后所得原料管坯的尺寸參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表6成品管的內(nèi)層性能<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1、一種鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管的復(fù)合管坯，包括內(nèi)層和外層，其特征在于所述內(nèi)層和外層之間還具有過(guò)渡層，所述過(guò)渡層分別與內(nèi)層、外層完全冶金熔合；所述內(nèi)層由Gr.A-1材料澆注而成，所述過(guò)渡層由純鐵或內(nèi)層材料澆注而成，所述外層成分的重量百分比為C0～0.025％Si0～0.75％Mn0～2.0％P0～0.040％S0～0.030％Cr18.0～20.0％Mo0.02～0.4％Ni8.0～13.0％N0.03～0.2％B0.0001～0.01％Fe其余。1、一種鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管的復(fù)合管坯，包括內(nèi)層和外層，其特征在于所述內(nèi)層和外層之間還具有過(guò)渡層，所述過(guò)渡層分別與內(nèi)層、外層完全冶金熔合；所述內(nèi)層由Gr.A-l材料澆注而成，所述過(guò)渡層由純鐵或內(nèi)層材料澆注而成，所述外層成分的重量百分比為C:00.025%Si:00.75%Mn:02.0%P:00.040%S:00.030%Cr:18.020.0%Mo:0.020.4%Ni:8.013.0%N:0.030.2%B:0.00010.01%Fe:其余。2、根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管的復(fù)合管坯，其特征在于所述外層成分的重量百分比為C:00.020%Si:00.75%P:00.040%S:00.030%Mo:0.30.35%Ni:8.013.0%B:0.0050.008%Fe:其余。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管的復(fù)合管坯，其特征在于所述過(guò)渡層的厚度為25mm。4、權(quán)利要求1或2所述鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管的復(fù)合管坯的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟(1)將外層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待外層內(nèi)表面溫度冷卻至低于外層金屬液熔點(diǎn)15(TC20(TC時(shí)開(kāi)始澆注過(guò)渡層金屬液；(2)將過(guò)渡層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待過(guò)渡層內(nèi)表面溫度冷卻至低于內(nèi)層金屬液熔點(diǎn)01(TC時(shí)開(kāi)始澆注內(nèi)層金屬液；(3)將內(nèi)層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待外層、過(guò)渡層、內(nèi)層全部凝固后停止冷卻。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于在(1)步驟前向外層金屬液中加入保護(hù)渣，在(2)步驟前向過(guò)渡層金屬液中加入保護(hù)渣，在(3)步驟前向內(nèi)層金屬液中加入保護(hù)渣，所述保護(hù)渣為螢石，加入量為金屬液重量的0.5%—1.5%。6、權(quán)利要求3所述鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管的復(fù)合管坯的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下歩驟(1)將外層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待外層內(nèi)表面溫度冷卻至低于外層金屬液熔點(diǎn)15(TC20(TC時(shí)開(kāi)始澆注過(guò)渡層金屬液；(2)將過(guò)渡層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待過(guò)渡層內(nèi)表面溫度冷卻至低于內(nèi)層金屬液熔點(diǎn)010'C時(shí)開(kāi)始澆注內(nèi)層金屬液；(3)將內(nèi)層金屬液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待外層、過(guò)渡層、內(nèi)層全部凝固后停止冷卻。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的生產(chǎn)方法，其特征在于在(1)步驟前向外層金屬液中加入保護(hù)渣，在(2)步驟前向過(guò)渡層金屬液中加入保護(hù)渣，在(3)步驟前向內(nèi)層金屬液中加入保護(hù)渣，所述保護(hù)渣為螢石，加入量為金屬液重量的0.5%—1.5%。全文摘要一種鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管的復(fù)合管坯，包括內(nèi)層和外層，所述內(nèi)層和外層之間還具有過(guò)渡層，所述過(guò)渡層分別與內(nèi)層、外層完全冶金熔合；所述內(nèi)層由Gr.A-1材料澆注而成，所述過(guò)渡層由純鐵或內(nèi)層材料澆注而成。本發(fā)明鍋爐用雙金屬無(wú)縫鋼管的復(fù)合管坯在內(nèi)層和外層之間具有過(guò)渡層，過(guò)渡層分別與內(nèi)、外層完全冶金熔合，減少了內(nèi)、外層結(jié)合面之間的界面應(yīng)力，管坯不易分層，大大提高了由該管坯制成的鍋爐用成品管的使用壽命。文檔編號(hào)B32B15/01GK101530907SQ20091007749公開(kāi)日2009年9月16日申請(qǐng)日期2009年2月17日優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日發(fā)明者靜劉,張伏霞,楊玉學(xué),賢武,王黎暉,睿陳,陳建波,霍川喜申請(qǐng)人:新興鑄管股份有限公司