專利名稱：一種耐熱蝕復(fù)合金屬管的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐熱蝕復(fù)合金屬管的制備方法。
背景技術(shù)：
為了提高金屬管的力學(xué)性能，特別是火炮炮管，人們開發(fā)了一系列的高強(qiáng)度、韌性鋼鐵材料，如2 0世紀(jì)40年代的鉻鋼，50年代的中碳鉻鎳鑰鋼，60、70年代的鉻鎳鑰釩鋼等。近年來，鈮也作為微量元素添加到金屬管中，以提高其性能。制約金屬管發(fā)展的主要問題是，金屬管膛在使用過程中的熱燒蝕和磨損引起其壽命偏低和不穩(wěn)定。這種熱燒蝕過程是化學(xué)反應(yīng)、高溫氧化、機(jī)械磨損等多種因素共同作用的結(jié)果。目前常用的中碳合金鋼管材料在抗熱燒蝕方面能力較差。同時，從使用過程來看，金屬管膛的熱燒蝕程度在整個使用長度范圍內(nèi)是不同的，在尾部約三分之一長度的一段，為其燒蝕最嚴(yán)重的部分，也是制約金屬管使用壽命的主要位置。因此，如果能夠提高金屬管這一部分的抗熱燒蝕能力，就能大大延長金屬管的使用壽命。復(fù)合材料是由不同成分、性能的兩種或者多種組元材料構(gòu)成，其性能也是各種組元材料的綜合表現(xiàn)。金屬復(fù)合管作為ー種重要的金屬復(fù)合材料，可以實(shí)現(xiàn)兩種或者多種性能的統(tǒng)一，例如耐腐蝕性能和力學(xué)性能、耐磨性和韌性等。金屬復(fù)合管已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于石油、化工、海水淡化、制鹽、核エ業(yè)、食品行業(yè)、水利設(shè)施建設(shè)等行業(yè)。國內(nèi)外已見報道的復(fù)合管生產(chǎn)技術(shù)較多，主要涉及的制備方法有焊接復(fù)合、軋制復(fù)合、電鍍復(fù)合、粉末冶金法和澆鑄復(fù)合法等。另ー方面，與現(xiàn)有的金屬管所用鋼材料相比，高溫合金材料在高溫下抗氧化、抗腐蝕和高溫強(qiáng)度等方面具有很大的優(yōu)勢，在高溫磨損環(huán)境下具有很高的使用壽命。將高溫合金材料與金屬管所用鋼材料相結(jié)合，構(gòu)成高溫合金/金屬管所用鋼材局部復(fù)合管，既可以利用高溫合金的耐熱蝕特點(diǎn)，提高使用壽命，又可以利用金屬管所用鋼材料的高強(qiáng)度保證金屬管的高力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種耐熱蝕復(fù)合金屬管的制備方法，用該方法制備的耐熱蝕復(fù)合金屬管在高溫下抗氧化、抗磨損、抗腐蝕能力強(qiáng)，使用壽命長。本發(fā)明的耐熱蝕復(fù)合金屬管的制備方法，以25Cr3Mo3NiNbZr或32Cr2MolVA金屬鋼管的管坯為基體，通過立式離心澆注エ藝，在其內(nèi)壁澆注ー層GH605或GH4169合金層，澆注的合金層的高度為金屬管的管還高度的1/2-1/5,制成局部復(fù)合金屬管還料,將局部復(fù)合金屬管坯料進(jìn)行快鍛或者熱擠壓成形，最終形成局部復(fù)合耐熱蝕金屬管。本發(fā)明的耐熱蝕復(fù)合金屬管的制備方法，與傳統(tǒng)的焊接復(fù)合、軋制復(fù)合和澆鑄復(fù)合法等制備エ藝相比，其不同材料間的界面接合性優(yōu)良，內(nèi)部組織致密，エ藝操作性強(qiáng)，由該エ藝制備的耐熱蝕復(fù)合金屬管，既可以利用高溫合金的耐熱蝕特點(diǎn)，提高使用壽命，又可以利用金屬管所用鋼材料的高強(qiáng)度保證金屬管的高力學(xué)性能，可用于高速熱蝕環(huán)境中，在高溫下抗氧化、抗腐蝕和高溫強(qiáng)度等方面具有很大的優(yōu)勢。


圖I為本發(fā)明的澆鑄ェ藝后的半成品結(jié)構(gòu) 圖2為本發(fā)明的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式一種耐熱蝕復(fù)合金屬管的制備方法，包括以下步驟
I、采用立式離心澆鑄エ藝，以25Cr3Mo3NiNbZr或32Cr2MolVA鋼管作為外層金屬管坯，管坯外徑Do=350mm，內(nèi)徑Di=136mm，將其加熱到200°C (具體溫度可以由內(nèi)層金屬的熔點(diǎn)和過熱度進(jìn)行計算)，作為立式離心澆注時的管模，隨離心機(jī)旋轉(zhuǎn)，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為η。將合金GH605或GH4169熔化，在1400_1460°C澆注到外層金屬管坯內(nèi)。在離心カ的作用下，澆注的合金將以近似于拋物線的截面形成ー個環(huán)形澆注合金內(nèi)層，澆注合金內(nèi)層的高度h為外層管體的1/2-1/5。根據(jù)澆注合金層的高度h，外層管的內(nèi)徑4，按照下式確定澆注時離心機(jī)的轉(zhuǎn)速η
權(quán)利要求
1.一種耐熱蝕復(fù)合金屬管的制備方法，其特征在于以25Cr3Mo3NiNbZr或32Cr2MolVA金屬鋼管的管坯為基體，通過立式離心澆注エ藝，在其內(nèi)壁澆注ー層GH605或GH4169合金層，燒注的合金層的高度為金屬管的管還高度的1/2-1/5,制成局部復(fù)合金屬管還料,將局部復(fù)合金屬管坯料進(jìn)行快鍛或者熱擠壓成形，最終形成局部復(fù)合耐熱蝕金屬管。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐熱蝕復(fù)合金屬管的制備方法，其特征在于具體步驟如下 (I )、采用立式離心澆鑄エ藝，將金屬鋼管的管坯為基體加熱到200°C，作為立式離心澆注時的管模，隨離心機(jī)旋轉(zhuǎn)，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為n，將合金GH605或GH4169熔化，在1400-1460°C澆注到外層金屬管坯內(nèi)，在離心カ的作用下，澆注的合金形成ー個環(huán)形澆注合金內(nèi)層，澆注合金內(nèi)層的高度h為外層管體的1/2-1/5 ； 根據(jù)澆注合金內(nèi)層的高度h，金屬管坯的內(nèi)徑久.，按照下式確定澆注時離心機(jī)的轉(zhuǎn)速η p, I /Α\2 .一 216002 2g'l2 ^ ’ 其中g(shù)為9. 8 N/kg； 外層金屬管坯內(nèi)層澆注上的合金質(zhì)量m，按照下式計算 ,ADi2 gh\ Prt為澆注合金材料的密度，ω為澆注時離心機(jī)的角速度； 澆注時，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速一直維持在所確定的η值，直至合金冷卻到500°C，之后關(guān)閉離心機(jī)，脫模之后將局部復(fù)合金屬管坯料空冷至室溫，將冷卻至室溫后的局部復(fù)合金屬管坯料內(nèi)壁上的氧化物進(jìn)行切削打磨去除； (2)、熱變形將局部復(fù)合金屬管坯料加熱到1200°C，保溫3h，然后采用鍛機(jī)一次加熱鍛造成形至所需規(guī)格尺寸，或采用臥式擠壓機(jī)一次擠壓成形至所需規(guī)格尺寸，擠壓變形吋，應(yīng)以局部復(fù)合金屬管坯料無澆注合金層的一端作為擠壓變形的前端，另一端作為尾端； (3)、將上述成形的局部復(fù)合金屬管加熱到950-1180°C，保溫lh，水冷至室溫；再將淬火后的局部復(fù)合金屬管加熱到620±5°C，保溫4h，空冷至室溫，即可。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐熱蝕復(fù)合金屬管的制備方法，其特征在于所述立式離心澆鑄過程是在氬氣保護(hù)下進(jìn)行。
全文摘要
一種耐熱蝕復(fù)合金屬管的制備方法，以25Cr3Mo3NiNbZr或32Cr2Mo1VA金屬鋼管的管坯為基體，通過立式離心澆注工藝，在其內(nèi)壁澆注一層GH605或GH4169合金層，澆注的合金層的高度為金屬管的管坯高度的1/2-1/5，將局部復(fù)合金屬管坯料進(jìn)行快鍛或者熱擠壓成形。本發(fā)明的制備方法，與傳統(tǒng)制備工藝相比，其不同材料間的界面接合性優(yōu)良，內(nèi)部組織致密，工藝操作性強(qiáng)，由該工藝制備的耐熱蝕復(fù)合金屬管，既可以利用高溫合金的耐熱蝕特點(diǎn)，提高使用壽命，又可以利用金屬管所用鋼材料的高強(qiáng)度保證金屬管的高力學(xué)性能，可用于高速熱蝕環(huán)境中，在高溫下抗氧化、抗腐蝕和高溫強(qiáng)度等方面具有很大的優(yōu)勢。
文檔編號B22D13/02GK102658361SQ20121016888
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者劉靖, 孫天翔, 王艷林, 章慶, 解國良, 謝飛鳴, 韓靜濤 申請人:方大特鋼科技股份有限公司