專利名稱：一種雙金屬離心復(fù)合管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)Cr高硼鐵基耐磨合金和碳鋼的雙液雙金屬離心復(fù)合管制備方法，屬于金屬耐磨材料制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在電力、礦山、冶金等行業(yè)，由于物料的遠(yuǎn)距離、高壓輸送、輸出，管道因此承受著相當(dāng)大的壓力，并經(jīng)受很嚴(yán)重的磨損，單一材質(zhì)管道很難滿足此工況的要求。專利CN2547988Y公布了一種用于石油、化工等工業(yè)的雙金屬?gòu)?fù)合管，此專利通過(guò)在基管和襯管之間填充釬焊層實(shí)現(xiàn)基管和襯管的冶金結(jié)合，解決了各種機(jī)械貼合法制造雙金屬?gòu)?fù)合管存在的基管與襯管結(jié)合不牢固的問(wèn)題。但是制備此種復(fù)合管的方法較為復(fù)雜。專利CN201680070U公開了一種新型高鉻鉬雙金屬?gòu)?fù)合管。其采用雙金屬?gòu)?fù)合結(jié)構(gòu)，外層為鋼管、內(nèi)層為高鉻鑄鐵，此專利充分發(fā)揮了高鉻鑄鐵的耐磨性能，延長(zhǎng)了使用壽命，但是此復(fù)合管為高鉻鑄鐵，增加了復(fù)合管的生產(chǎn)成本。專利CN2014^891Y公開了一種雙金屬耐磨復(fù)合彎管，其橫截面近似圓形，該彎管含有外層的碳鋼層和內(nèi)層的耐磨層，所述的彎管外側(cè)的耐磨層壁厚大于內(nèi)側(cè)的耐磨層壁厚，該復(fù)合管綜合性能高，解決了單一材質(zhì)難以調(diào)和可焊性和耐磨性的矛盾，增加了使用壽命，但是其耐磨層為高鉻鑄鐵，成本高、制作工藝較復(fù)雜。目前應(yīng)用較多的雙金屬?gòu)?fù)合管有鋼-高鉻鑄鐵雙金屬?gòu)?fù)合管，直管外層采用普通鋼管，通過(guò)離心成形工藝形成高鉻鑄鐵內(nèi)襯復(fù)合而成。該管道與傳統(tǒng)使用的耐磨合金鑄鐵、 耐磨合金鑄鋼、鋼-陶瓷復(fù)合管及鑄石管相比，具有耐磨性能好等優(yōu)點(diǎn)。但是復(fù)合管的內(nèi)襯采用的高鉻鑄鐵，增加了生產(chǎn)成本。那么，如果在合金中不加元素Cr、Mo、V，僅加入價(jià)格低廉的硼，在鐵基合金中獲得高硬度、高穩(wěn)定性的I^e2B以及硼碳化物，可以提高合金的耐磨性。但是，由于硼化物硬而脆， 會(huì)大大降低其使用壽命。因此采用離心復(fù)合制備無(wú)Cr高硼鐵基耐磨合金和碳鋼的雙液雙金屬離心復(fù)合管，無(wú)Cr高硼鐵基耐磨合金為復(fù)合管內(nèi)層，碳鋼為外層。離心復(fù)合技術(shù)可以使雙金屬在澆鑄過(guò)程中實(shí)現(xiàn)有效地冶金結(jié)合，制備出一種外層韌性良好、內(nèi)層耐磨性良好的雙金屬?gòu)?fù)合管。這種價(jià)格低廉、性能優(yōu)良的無(wú)Cr高硼鐵基耐磨合金雙金屬?gòu)?fù)合管未見相關(guān)技術(shù)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種雙金屬離心復(fù)合管及其制備方法，以無(wú)Cr高硼鐵基耐磨合金作為復(fù)合管的內(nèi)層，碳鋼作為復(fù)合管的外層，制備的一種價(jià)格低廉的雙液雙金屬?gòu)?fù)合管。本發(fā)明的雙金屬離心復(fù)合管，有內(nèi)層和外層組成，內(nèi)層為無(wú)Cr高硼鐵基耐磨合金，具體合金組分重量百分比為C 0. 3 1. 0%，B 1. 0 4. 5%, Si 0. 3 0. 4%，Mn 0. 2 0.4%, S < 0. 05%, P < 0. 05%，其余為 Fe ；外層為碳鋼。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案是采用離心復(fù)合技術(shù)，先用碳鋼澆注復(fù)合管的外層，然后用無(wú)Cr的高硼鐵基合金澆注復(fù)合管的內(nèi)層。本發(fā)明具體步驟如下
(1)制備雙金屬離心復(fù)合管的外層用廢鋼作為原料放入熔煉爐內(nèi)熔煉，控制鋼水化學(xué)成分在碳鋼含碳量0. 3 0. 6%范圍內(nèi)，碳含量通過(guò)增碳劑或者低碳鋼進(jìn)行調(diào)整，待鋼水熔清后，用鋼水重量0. 1 0. 3%的Al進(jìn)行脫氧，扒渣后1540°C 1580°C出爐，進(jìn)行離心澆注復(fù)合管的外層，離心機(jī)的線速度為8 30m/s，澆注厚度為15 40mm。(2)制備雙金屬離心復(fù)合管的內(nèi)層將廢鋼放入熔煉爐中熔煉，待鋼水熔清后加入硼鐵繼續(xù)熔煉，控制鋼水成分重量百分比為C 0. 3 1. 0%、B 1. 0 4. 5%、Si 0. 3 0. 4%、 Mn 0. 2 0. 4%、S < 0. 05%、P < 0. 05%、其余為！^e ；再次溶清后，加入鋼水重量0. 1 0. 3%的Al進(jìn)行脫氧，扒渣后在1550°C 1600°C出爐；出爐后靜置、自然冷卻至1450°C 1500°C，當(dāng)步驟(1)當(dāng)中得到的管材間隔時(shí)間10 IOOs后，進(jìn)行內(nèi)層的離心澆注，離心機(jī)的線速度為8 30m/s，澆注厚度為5 20mm。所述碳等各元素含量的控制采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行。如，碳含量的控制通過(guò)加入生鐵或者低碳鋼的方法進(jìn)行。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下特點(diǎn)
(1)我國(guó)硼元素儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉，用B作為主要合金添加元素制備復(fù)合管的耐磨層，將大大降低生產(chǎn)成本；
(2)碳鋼為復(fù)合管的外層，具有良好的耐沖擊性能，在離心力的作用下，內(nèi)外層能夠?qū)崿F(xiàn)良好的冶金結(jié)合，有利于復(fù)合管壽命的提高；
(3)生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，制備周期短，便于推廣應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
(1)制備雙金屬離心復(fù)合管的外層用廢鋼作為原料放入中頻感應(yīng)爐內(nèi)熔煉，檢測(cè)鋼水含碳量為0. 2%，加入生鐵調(diào)整碳含量為0. 3%，待鋼水熔清后，加鋼水重量0. 1%的Al脫氧， 扒渣后1540°C出爐進(jìn)行離心澆注復(fù)合管的外層，此時(shí)離心機(jī)的線速度已調(diào)整為8m/s，澆注厚度為15mm。(2)制備雙金屬離心復(fù)合管的內(nèi)層將廢鋼在中頻感應(yīng)爐內(nèi)熔煉，待鋼水熔清后加入硼鐵繼續(xù)熔煉，用常規(guī)方法控制鋼水化學(xué)成分為C 0. 3%、B 4. 5%、Si 0. 35%, Mn 0.2%, S 0. 03%, P 0. 04%，其余為！^ (重量百分比)；再次溶清后，加入鋼水重量0. 1%的Al進(jìn)行脫氧，扒渣后在1550°C出爐；出爐后靜置、自然冷卻至1450°C，當(dāng)步驟(1)當(dāng)中得到的管材間隔時(shí)間IOs后，進(jìn)行內(nèi)層的離心澆注，此時(shí)離心機(jī)的線速度為8m/s，澆注厚度為5mm。實(shí)施例2:
(1)制備雙金屬離心復(fù)合管的外層用廢鋼作為原料放入中頻感應(yīng)爐內(nèi)熔煉，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)鋼水含碳量為0. 45%，待鋼水熔清后加入鋼水重量0. 2%的Al進(jìn)行脫氧，扒渣后1560°C出爐進(jìn)行離心澆注復(fù)合管的外層，此時(shí)離心機(jī)的線速度調(diào)整為15m/s，澆注厚度為30mm。(2)制備雙金屬離心復(fù)合管的內(nèi)層將廢鋼放入中頻感應(yīng)爐內(nèi)熔煉，待鋼水熔清后加入硼鐵繼續(xù)熔煉，用常規(guī)方法控制鋼水成分重量百分比為C 0. 65%,B 2.2%、Si 0.3%,Mn 0.28%,S 0. 04%, P 0. 03%,其余為！^ ；再次溶清后，加入鋼水重量0. 2%的Al進(jìn)行脫氧，扒渣后在1580°C出爐；出爐后靜置、自然冷卻至1480°C，當(dāng)步驟(1)當(dāng)中得到的管材間隔時(shí)間60s后，進(jìn)行內(nèi)層的離心澆注，此時(shí)離心機(jī)的線速度為15m/s，澆注厚度為15mm。實(shí)施例3:
(1)制備雙金屬離心復(fù)合管的外層用廢鋼作為原料放入中頻感應(yīng)爐內(nèi)熔煉，通過(guò)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)鋼水含碳量為0. 7%，加入低碳鋼調(diào)整含碳量為0. 6%，待鋼水熔清后，加入鋼水重量 0. 3%的Al進(jìn)行脫氧，扒渣后1580°C出爐進(jìn)行離心澆注復(fù)合管的外層，此時(shí)離心機(jī)的線速度調(diào)整為30m/s，澆注厚度為40mm。(2)制備雙金屬離心復(fù)合管的內(nèi)層將廢鋼放入中頻感應(yīng)爐內(nèi)熔煉，待鋼水熔清后加入硼鐵繼續(xù)熔煉，用常規(guī)方法控制鋼水成分重量百分比為C 1.0%, B 1.0%、Si 0.4%, Mn 0.4%, S 0. 04%, P 0. 02%，其余為狗；再次溶清后，加入鋼水重量0. 3%的Al進(jìn)行脫氧，扒渣后在1600°C出爐；出爐后靜置、自然冷卻至1500°C，當(dāng)步驟(1)當(dāng)中得到的管材間隔時(shí)間 IOOs后，進(jìn)行內(nèi)層的離心澆注，此時(shí)離心機(jī)的線速度為30m/s，澆注厚度為20mm。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)Cr高硼鐵基耐磨雙金屬離心復(fù)合管，其特征在于由內(nèi)層和外層組成，外層為韌性層，內(nèi)層為耐磨層，復(fù)合管的外層材料為碳鋼，復(fù)合管的內(nèi)層為無(wú)Cr高硼鐵基耐磨合金
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)Cr高硼鐵基耐磨雙金屬離心復(fù)合管內(nèi)層的化學(xué)成分重量百分比為C 0. 3 1. 0%, B 1. 0 4. 5%, Si 0. 3 0. 4%，Mn 0. 2 0. 4%，S < 0. 05%, P < 0. 05%，其余為 Fe。
3.—種無(wú)Cr高硼鐵基耐磨雙金屬離心復(fù)合管的制備方法，其特征在于先澆注碳鋼作為復(fù)合管內(nèi)層，然后再在管體內(nèi)層澆注無(wú)Cr高硼鐵基內(nèi)層，得到雙金屬?gòu)?fù)合管。
4.根據(jù)權(quán)利要求書3所述的無(wú)Cr高硼鐵基耐磨雙金屬離心復(fù)合管的制備方法，其特征在于具體制備步驟如下(1)制備雙金屬離心復(fù)合管的外層用廢鋼作為原料放入熔煉爐內(nèi)熔煉，控制鋼水化學(xué)成分在碳鋼含碳量0. 3 0. 6%范圍內(nèi)，待鋼水熔清后，用鋼水重量0. 1 0. 3%的Al進(jìn)行脫氧，扒渣后在1540°C 1580°C出爐，進(jìn)行離心澆注復(fù)合管的外層，離心機(jī)的線速度為 8 30m/s，澆注厚度為15 40mm ；(2)制備雙金屬離心復(fù)合管的內(nèi)層將廢鋼放入熔煉爐中熔煉，待鋼水熔清后加入硼鐵繼續(xù)熔煉，控制鋼水成分重量百分比為C 0. 3 1. 0%、B 1. 0 4. 5%、Si 0. 3 0. 4%、Mn 0. 2 0. 4%,S < 0. 05%,P < 0. 05%、其余為!^e ；再次溶清后，加入鋼水重量0. 1 0. 3%的 Al進(jìn)行脫氧，扒渣后在1550°C 1600°C出爐；出爐后靜置、自然冷卻至1450°C 1500°C， 當(dāng)步驟(1)當(dāng)中得到的管材間隔時(shí)間10 IOOs后，進(jìn)行內(nèi)層的離心澆注，離心機(jī)的線速度為8 30m/s，澆注厚度為5 20mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無(wú)Cr高硼鐵基耐磨雙金屬?gòu)?fù)合管及其制備方法，屬于金屬耐磨材料制造領(lǐng)域。以無(wú)Cr的高硼鐵基耐磨合金為復(fù)合管的內(nèi)層(耐磨層)，碳鋼為復(fù)合管外層(韌性層)。采用離心鑄造，先澆注復(fù)合管外層(韌性層)部分，再澆注復(fù)合管的內(nèi)層(耐磨層)，整體結(jié)合性較好，使用壽命長(zhǎng)，生產(chǎn)成本低、工藝簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)B22D13/02GK102330850SQ20111022322
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者何正員, 劉美紅, 周榮, 岑啟宏, 蔣業(yè)華, 黎振華 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)