一種多金屬復(fù)合耐磨彎頭管及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多金屬復(fù)合耐磨彎頭管及其制備方法，彎頭管內(nèi)側(cè)壁由外層的碳素鑄鋼和內(nèi)層的高鉻鑄鐵層復(fù)合組成，其特點(diǎn)是，外側(cè)壁由三層不同材料復(fù)合組成，碳素鑄鋼外層（1）、高鉻鑄鐵中間層（2）和碳化鎢顆粒陶瓷內(nèi)層（3）；其制備方法包括：泡沫模型制作、涂刷涂料與烘烤、彎頭管外層模型裝箱、熔煉、砂箱抽真空與澆注、彎頭管的碳素鑄鋼外層鑄件出箱與清理、組裝彎頭管中間層模型、涂刷碳化鎢顆粒材料膏、涂刷涂料和烘烤、裝箱、熔煉、砂箱抽真空與澆注、彎頭管鑄件出箱、清理與檢驗(yàn)、彎頭管鑄件熱處理和檢測多金屬復(fù)合耐磨彎頭管端面硬度后入庫；制成的多金屬復(fù)合耐磨彎頭管綜合力學(xué)性能優(yōu)異，使用壽命長，制造技術(shù)先進(jìn)，便于維修安裝，具有廣闊的性價比競爭空間。
【專利說明】一種多金屬復(fù)合耐磨彎頭管及其制備方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及金屬冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地講是一種多金屬復(fù)合耐磨彎頭管及其制備方法。
[0002]【背景技術(shù)】: 各種規(guī)格的金屬材料管廣泛應(yīng)用于冶金、電力、礦山、煤炭、建材和化工等行業(yè)，其中彎頭管是輸送系統(tǒng)中重要組成部分。由于輸送系統(tǒng)中煤粉、灰渣等介質(zhì)強(qiáng)烈沖刷、沖蝕磨損作用，使彎頭管的使用壽命是直管部位的1/1/5，導(dǎo)致不僅更換彎頭管消耗大量金屬材料，而且停產(chǎn)維修更換彎頭管占用的時間一直困擾其正常生產(chǎn)。近年來，使用較多的彎頭管材料為16Mn，經(jīng)焊接組合成形，但其硬度低，抗磨性極差，使用壽命較短。還有在鋼制彎頭管道內(nèi)壁敷粘一定厚度Al2O3陶瓷等材料的內(nèi)襯，借以提高其抗磨性。但因其脆性大，易產(chǎn)生裂紋和局部脫落現(xiàn)象，不能承受大的沖擊，在運(yùn)輸、安裝和維修方面存在一定的困難，影響了使用，實(shí)際應(yīng)用比較少。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是克服上述已有技術(shù)的不足，而提供一種多金屬復(fù)合耐磨彎頭管。
[0004]本發(fā)明的另一目的是提供一種多金屬復(fù)合耐磨彎頭管的制備方法。
[0005]本發(fā)明主要解決現(xiàn)有的16Mn彎頭管硬度低、抗磨性差、使用壽命較短及在彎頭管道內(nèi)壁敷粘Al2O3陶瓷等材料的彎頭管脆性大、易產(chǎn)生裂紋和局部脫落現(xiàn)象、不能承受大的沖擊等問題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種多金屬復(fù)合耐磨彎頭管，其內(nèi)側(cè)壁由外層的碳素鑄鋼和內(nèi)層的高鉻鑄鐵層復(fù)合組成，其特殊之處在于，外側(cè)壁由三層不同材料復(fù)合組成，碳素鑄鋼外層、高鉻鑄鐵中間層和碳化鎢顆粒陶瓷內(nèi)層。
[0007]進(jìn)一步的，所述的碳素鑄鋼外層的成分按重量百分比為:C:0.20%~0.30%、Si:
0.45% ~0.50%、Mn:0.80% ~0.85%、S ≤ 0.04%、P ≤ 0.04%、余量為鐵。
[0008]進(jìn)一步的，所述的高鉻鑄鐵中間層的成分按重量百分比為:C:2.60%~3.00%,Si:
0.50% ~0.80%、Mn:2.60% ~3.00%,Cr:15.0% ~17.0%、S ( 0.06%,P ( 0.10%、余量為鐵。
[0009]進(jìn)一步的，所述的碳化鎢顆粒陶瓷內(nèi)層的成分按重量百分比為:碳化鎢:20%~40%,C:2.60% ~3.00%,Si:0.50% ~0.80%、Mn:2.60% ~3.00%,Cr:10% ~20%、S ( 0.06%、P≤0.10%、余量為鐵。
[0010]本發(fā)明的一種多金屬復(fù)合耐磨彎頭管的制備方法，其特殊之處在于，包括如下工藝步驟:
1)泡沫模型制作，切割聚苯乙烯泡沫制作彎頭管外層模型和中間層模型；
2)涂刷涂料與烘烤，彎頭管外層模型涂刷涂料并烘烤；
3)彎頭管外層模型裝箱，彎頭管外層模型裝入真空砂箱內(nèi)，組裝澆注系統(tǒng)，填充粒度20目干石英砂，振動砂箱I分鐘；覆蓋塑料薄膜，安放燒口杯；
4)熔煉，按照彎頭管壁的碳素鋼外層材料進(jìn)行配料，在中頻爐內(nèi)熔煉，脫氧處理，鋼液出爐溫度1620°C~1640°C ；5)砂箱抽真空與澆注，砂箱抽真空負(fù)壓度為-0.03MPa^-0.04MPa,當(dāng)鋼液出爐后在鋼包內(nèi)降溫至1580°C~1600°C進(jìn)行澆注，保持負(fù)壓度10分鐘后，泄壓； 6)彎頭管的碳素鋼外層鑄件出箱與清理，鑄件在砂箱內(nèi)保溫2小時后出箱，冷卻至室溫，去除澆注系統(tǒng)，清除涂料層；
7)組裝彎頭管中間層模型，將彎頭管中間泡沫層裝入干凈的彎頭管外層鑄件內(nèi)；
8)涂刷碳化鶴顆粒材料骨，將碳化鶴顆粒材料骨涂刷在彎頭管中間層泡沫I旲型拐彎處內(nèi)壁，形成碳化鎢顆粒材料膏涂層，膏涂層厚度5mnT7mm，烘烤干燥；烘烤溫度60°C，烘烤時間8小時；
9)涂刷涂料和烘烤，彎頭管中間層泡沫模型的內(nèi)壁(已涂碳化鎢顆粒材料膏層)進(jìn)行涂刷涂料層和烘烤；
10)裝箱，將內(nèi)裝有涂好涂料的中間層泡沫模型的彎頭管外層鑄件放入真空砂箱內(nèi)，組裝澆注系統(tǒng)，彎頭管上端開式內(nèi)澆道；
11)熔煉，按照彎頭管壁的高鉻鑄鐵中間層材料成分進(jìn)行配料，在中頻爐內(nèi)熔煉，脫氧處理；鐵液出爐溫度1500°c~1520°C ；
12)砂箱抽真空與澆注，砂箱抽真空負(fù)壓度為-0.03Mpa^-0.04Mpa,當(dāng)鐵液出爐后在包內(nèi)降溫至1450°C~1480°C進(jìn)行澆注，保持負(fù)壓20分鐘后，泄壓；
13)彎頭管鑄件出箱、清理與檢驗(yàn)，鑄件在砂箱內(nèi)保溫8小時后出箱，在空氣中冷卻至室溫，去除澆注系統(tǒng)，清除涂料層；初檢多金屬復(fù)合耐磨彎頭管鑄件內(nèi)外表面質(zhì)量；
14)彎頭管鑄件熱處理，淬火工藝:960V ± 10 °C X 1.5h空冷；回火工藝:260 °C ±10°C X3h 空冷；
15)檢測多金屬復(fù)合耐磨彎頭管端面硬度后入庫。
[0011]進(jìn)一步的，步驟I)所述的聚苯乙烯泡沫密度0.018g/cm3"0.020g/cm3。
[0012]進(jìn)一步的，步驟2)所述的涂刷涂料與烘烤，a涂料的配制，按重量百分比為:石英砂:粒度200目，70% ;粉狀纖維素:3% ;白乳膠:5% ;自來水:22% ;上述比例涂料在球磨機(jī)內(nèi)攪拌2小時，出料；b涂刷與烘烤，在彎頭管外層模型涂刷第一遍涂料后應(yīng)烘烤干燥，烘烤溫度58°C，保溫時間4小時后再涂刷第二遍涂料；涂料層總厚度2_。
[0013]進(jìn)一步的，步驟3 )的澆注系統(tǒng)，直澆道截面尺寸為50mmX50mm，內(nèi)澆道為40mm X 40mm。
[0014]進(jìn)一步的,步驟8 )所述的碳化鶴顆粒材料膏，由下述材料制成:碳化鶴:粒度20目~80目，20%~40% ;鉻鐵粉:粒度20目~80目，10%~20% ;聚乙烯醇粘結(jié)劑5%~8% ;余為聚苯乙烯顆粒，粒度60目^80目；先將上述粉粒狀材料混合均勻后，加入聚乙烯醇粘結(jié)劑，攪拌為膏狀態(tài)。
[0015]進(jìn)一步的，步驟10)所述的澆注系統(tǒng)，彎頭管上端開式內(nèi)澆道，其截面尺寸:長40mm X寬20mm X 3個,橫燒道尺寸為40mm X 40mm,直燒道尺寸為50_X 50mm。
[0016]本發(fā)明所述的一種多金屬復(fù)合耐磨彎頭管及其制備方法與已有技術(shù)相比具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步:
1、采用碳素鋼(硬度ΗΒ80-180)—高鉻鑄鐵(硬度!11^58~61)—碳化鎢顆粒增強(qiáng)金屬基陶瓷(硬度HV200(T3000)制造多金屬復(fù)合耐磨彎頭管，其壁的截面硬度由外向內(nèi)逐漸增高，形成梯度耐磨復(fù)合材料截面；經(jīng)使用磨損發(fā)現(xiàn)，隨著磨損時間的延長，復(fù)合材料中的碳化鎢顆粒突出于高鉻鑄鐵基體，對金屬基體起到了微觀陰影效應(yīng)，支撐保護(hù)了金屬基體進(jìn)一步磨損，耐磨性是基體金屬的2倍以上，彎頭管使用壽命相當(dāng)或高于輸送系統(tǒng)直管部位，避免彎頭管的更換，節(jié)約了大量金屬材料，有效地提高管道輸送效率；
2、采用消失模真空鑄造工藝，將高溫高鉻鑄鐵液體鑄滲于碳化鎢顆粒間的孔隙，鐵液浸潤顆粒后與顆粒表面發(fā)生冶金(或化學(xué))反應(yīng)，凝固后在高鉻鑄鐵表面形成一層具有特殊組織和性能的陶瓷復(fù)合層，其結(jié)合強(qiáng)度高，不易產(chǎn)生裂紋、脫落現(xiàn)象，比其它敷粘耐磨材料等工藝復(fù)合層牢固，使用安全性高；
3、多金屬復(fù)合耐磨彎頭管綜合力學(xué)性能優(yōu)異，使用壽命長，制造技術(shù)先進(jìn)，便于維修安裝，具有廣闊的性價比競爭空間。 [0017]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的消失模鑄造工藝示意圖；
圖3是本發(fā)明的外層碳素鋼鑄件及其澆注系統(tǒng)(澆注后)示意圖。
[0018]圖面說明:
I碳素鑄鋼外層，2高鉻鑄鐵中間層，3碳化鎢顆粒陶瓷內(nèi)層，4彎頭管中間泡沫層，5涂料層，6干石英砂，7直澆道，8內(nèi)澆道，9澆注系統(tǒng)(含內(nèi)澆道、橫澆道和直澆道)，10碳化鎢顆粒材料膏涂層。
[0019]【具體實(shí)施方式】:
為了更好地理解與實(shí)施，下面結(jié)合附圖給出具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0020]實(shí)施例1:參見圖1、2、3，碳素鑄鋼外層I的材料成分按重量百分比為:C:0.20%、Si:0.45%、Mn:0.80%,S ( 0.04%,P ( 0.04%、余為鐵；高鉻鑄鐵中間層2材料成分按重量百分比為:C:2.60%、Si:0.50%、Mn:2.60%、Cr:15%、S ( 0.06%、P ( 0.10%、余為鐵；碳化鎢顆粒陶瓷內(nèi)層3材料成分按重量百分比為:碳化鎢:20%, C:2.60%、S1:0.50%、Mn:2.60%、Cr:10%、S ( 0.06%、P^0.10%、余為鐵；利用消失模真空鑄造多金屬復(fù)合耐磨彎頭管，彎頭管內(nèi)側(cè)壁由外層的碳素鑄鋼和內(nèi)層的高鉻鑄鐵層復(fù)合組成，外側(cè)壁由碳素鑄鋼外層1、高鉻鑄鐵中間層2和碳化鎢顆粒陶瓷內(nèi)層3三層不同材料復(fù)合組成。
[0021]具體制備方法如下:
1)泡沫模型制作，采用電阻絲切割聚苯乙烯泡沫制作彎頭管外層模型和中間層模型，泡沫密度0.018g/cm3 ；
2)涂刷涂料與烘烤，彎頭管外層模型涂刷涂料并烘烤；
a、涂料的配制，按重量百分比為:石英砂:粒度200目、70%;粉狀纖維素:3%;白乳膠:5% ；自來水:22% ;上述比例涂料在球磨機(jī)內(nèi)攪拌2小時，出料；
b、涂刷與烘烤，涂刷第一遍涂料后應(yīng)烘烤干燥，烘烤溫度58°C，保溫時間4小時后再涂刷第二遍涂料；涂料層總厚度2mm ；
3)彎頭管外層模型裝箱，彎頭管外層模型裝入真空砂箱內(nèi)，組裝澆注系統(tǒng)，直澆道7截面尺寸為50mmX50mm,內(nèi)燒道8為40mmX40mm,共2個；填充粒度20目干石英砂6,振動砂箱I分鐘；覆蓋塑料薄膜，安放澆口杯；
4)熔煉，按照所述多金屬復(fù)合耐磨彎頭管壁外層材料進(jìn)行配料，在中頻爐內(nèi)熔煉，脫氧處理，鋼液出爐溫度1620°C ；5)砂箱抽真空與澆注，砂箱抽真空負(fù)壓度為-0.03Mpa,當(dāng)鋼液出爐后在鋼包內(nèi)降溫至1580°C進(jìn)行澆注，保持負(fù)壓度10分鐘后，泄壓；
6)彎頭管外層鑄件出箱與清理，鑄件在砂箱內(nèi)保溫2小時后出箱(圖3)，冷卻至室溫，去除澆注系統(tǒng)，清除涂料層；
7)組裝彎頭管中間層模型，將彎頭管中間泡沫層4裝入干凈的彎頭管外層鑄件內(nèi)；
8)涂刷碳化鶴顆粒材料骨:
a、碳化鶴顆粒材料骨配制:
材料組成:碳化鎢:粒度20目，20% ;鉻鐵粉:粒度20目，10% ;聚乙烯醇粘結(jié)劑5% ;余為聚苯乙烯顆粒，粒度60目；先將上述粉粒狀材料混合均勻后，加入聚乙烯醇粘結(jié)劑，攪拌為膏狀態(tài)；
b、涂刷與烘烤，將碳化鎢顆粒材料膏涂刷在彎頭管中間層泡沫模型拐彎處內(nèi)壁，形成碳化鎢顆粒材料膏涂層10，膏涂層厚度5_，烘烤干燥；烘烤溫度60°C，烘烤時間8小時；
9)涂刷涂料和烘烤。彎頭管中間層模型的內(nèi)壁(已涂碳化鎢顆粒材料膏層)進(jìn)行涂刷涂料層5和烘烤；
10)裝箱。將彎頭管外層鑄件(內(nèi)裝有涂好涂料的中間層泡沫模型)放入真空砂箱內(nèi)，組裝澆注系統(tǒng)9(含內(nèi)澆道、橫澆道和直澆道)，彎頭管上端開式內(nèi)澆道，其截面尺寸:長40mmX寬20mmX 3個,橫燒道尺寸為40mmX40mm,直燒道尺寸為50mmX 50mm ；
11)熔煉。按照所述多金屬復(fù)合耐磨彎頭管壁中間層材料成分進(jìn)行配料，在中頻爐內(nèi)熔煉，脫氧處理；鐵液出爐溫度1500°C ；
12)砂箱抽真空與澆注。砂箱抽真空負(fù)壓度為-0.03Mpa,當(dāng)鐵液出爐后在包內(nèi)降溫至1450°C進(jìn)行澆注，保持負(fù)壓20分鐘后，泄壓；
13)彎頭管鑄件出箱、清理與檢驗(yàn)。鑄件在砂箱內(nèi)保溫8小時后出箱，在空氣中冷卻至室溫，去除澆注系統(tǒng)，清除涂料層。初檢多金屬復(fù)合耐磨彎頭管鑄件內(nèi)外表面質(zhì)量；
14)彎頭管鑄件熱處理。淬火工藝:960V ± 10 °C X 1.5h空冷；回火工藝:260 °C ±10°C X3h 空冷；
15)檢測多金屬復(fù)合耐磨彎頭管端面硬度后入庫。
[0022]實(shí)施例2:參見圖1、2、3，碳素鑄鋼外層I的材料成分按重量百分比為:C:0.24%、Si:0.47%、Mn:0.82%、S≤0.04%、P≤0.04%、余為鐵；高鉻鑄鐵中間層2材料成分按重量百分比為:C:2.70%、Si:0.60%、Mn:2.70%、Cr:16.0%、S ≤ 0.06%、P ≤ 0.10%、余為鐵；碳化鎢顆粒陶瓷內(nèi)層3材料成分按重量百分比為:碳化鎢:25%、C:2.70%,Si:0.60%,Mn:2.70%、Cr:14%,S≤ 0.06%,P ≤0.10%、余為鐵；利用消失模真空鑄造多金屬復(fù)合耐磨彎頭管，彎頭管內(nèi)側(cè)壁由外層的碳素鑄鋼和內(nèi)層的高鉻鑄鐵層復(fù)合組成，外側(cè)壁由碳素鑄鋼外層1、高鉻鑄鐵中間層2和碳化鎢顆粒陶瓷內(nèi)層3三層不同材料復(fù)合組成。
[0023]具體制備方法如下:
1)泡沫模型制作。采用電阻絲切割聚苯乙烯泡沫制作彎頭管外層模型和中間層模型，泡沫密度0.019g/cm3 ；
2)涂刷涂料與烘烤。彎頭管外層模型涂刷涂料并烘烤；
a、涂料的配制。按重量百分比為:石英砂:粒度200目、70% ;粉狀纖維素:3% ;白乳膠:5% ；自來水:22% ;上述比例涂料在球磨機(jī)內(nèi)攪拌2小時，出料；b、涂刷與烘烤。涂刷第一遍涂料后應(yīng)烘烤干燥，烘烤溫度58°C，保溫時間4小時后再涂刷第二遍涂料，涂料層總厚度2mm ；
3)彎頭管外層模型裝箱。彎頭管外層模型裝入真空砂箱內(nèi)，組裝澆注系統(tǒng)，直澆道7截面尺寸為50mmX50mm,內(nèi)燒道8為40mmX40mm,共2個。填充粒度20目干石英砂6,振動砂箱I分鐘；覆蓋塑料薄膜，安放澆口杯；
4)熔煉。按照所述多金屬復(fù)合耐磨彎頭管壁外層材料進(jìn)行配料，在中頻爐內(nèi)熔煉，脫氧處理，鋼液出爐溫度1625°C ；
5)砂箱抽真空與澆注。砂箱抽真空負(fù)壓度為-0.032Mpa,當(dāng)鋼液出爐后在鋼包內(nèi)降溫至1585°C進(jìn)行澆注，保持負(fù)壓度10分鐘后，泄壓；
6)彎頭管外層鑄件出箱與清理。鑄件在砂箱內(nèi)保溫2小時后出箱(圖3)，冷卻至室溫，去除澆注系統(tǒng)，清除涂料層；
7)組裝彎頭管中間層模型，將彎頭管中間泡沫層4裝入干凈的彎頭管外層鑄件內(nèi)；
8)涂刷碳化鶴顆粒材料骨:
a、碳化鶴顆粒材料骨配制:
材料組成:碳化鎢:粒度40目，26% ;鉻鐵粉:粒度40目，14% ;聚乙烯醇粘結(jié)劑6% ;余為聚苯乙烯顆粒，粒度65目；先將上述粉粒狀材料混合均勻后，加入聚乙烯醇粘結(jié)劑，攪拌為膏狀態(tài)；
b、涂刷與烘烤。將碳化鎢顆粒材料膏涂刷在彎頭管中間層泡沫模型拐彎處內(nèi)壁，形成碳化鎢顆粒材料膏涂層10，膏涂層厚度5.5_，烘烤干燥。烘烤溫度60°C，烘烤時間8小時；
9)涂刷涂料和烘烤。彎頭管中間層模型的內(nèi)壁(已涂碳化鎢顆粒材料膏層)進(jìn)行涂刷涂料層5和烘烤；
10)裝箱。將彎頭管外層鑄件(內(nèi)裝有涂好涂料的中間層泡沫模型)放入真空砂箱內(nèi)，組裝澆注系統(tǒng)9，彎頭管上端開式內(nèi)澆道，其截面尺寸:長40mmX寬20mmX 3個，橫澆道尺寸為40mm X 40mm,直燒道尺寸為50mm X 50mm ；
11)熔煉。按照所述多金屬復(fù)合耐磨彎頭管壁中間層材料成分進(jìn)行配料，在中頻爐內(nèi)熔煉，脫氧處理。鐵液出爐溫度1505 °C ;
12)砂箱抽真空與澆注。砂箱抽真空負(fù)壓度為-0.032Mpa,當(dāng)鐵液出爐后在包內(nèi)降溫至1460°C進(jìn)行澆注，保持負(fù)壓20分鐘后，泄壓；
13 )彎頭管鑄件出箱、清理與檢驗(yàn)，鑄件在砂箱內(nèi)保溫8小時后出箱，在空氣中冷卻至室溫，去除澆注系統(tǒng)，清除涂料層；初檢多金屬復(fù)合耐磨彎頭管鑄件內(nèi)外表面質(zhì)量；
14)彎頭管鑄件熱處理，淬火工藝:960V ± 10 °C X 1.5h空冷；回火工藝:260 °C ±10°C X3h 空冷；
15)檢測多金屬復(fù)合耐磨彎頭管端面硬度后入庫。
[0024]實(shí)施例3:參見圖1、2、3，碳素鑄鋼外層I的材料成分按重量百分比為:C:0.28%、Si:0.49%、Mn:0.84%、S≤0.04%、P≤0.04%、余為鐵；高鉻鑄鐵中間層2材料成分按重量百分比為:C:2.90%、Si:0.70%、Mn:2.90%、Cr:16.5%、S ( 0.06%、P ( 0.10%、余為鐵；碳化鎢顆粒陶瓷內(nèi)層3材料成分按重量百分比為:碳化鎢:30%、C:2.90%,Si:0.70%,Mn:2.90%、Cr:18%,S ( 0.06%,P ( 0.10%、余為鐵；利用消失模真空鑄造多金屬復(fù)合耐磨彎頭管，彎頭管內(nèi)側(cè)壁由外層的碳素鑄鋼和內(nèi)層的高鉻鑄鐵層復(fù)合組成，外側(cè)壁由碳素鑄鋼外層1、高鉻鑄鐵中間層2和碳化鎢顆粒陶瓷內(nèi)層3三層不同材料復(fù)合組成。
[0025]具體制備方法如下:
1)泡沫模型制作。采用電阻絲切割聚苯乙烯泡沫制作彎頭管外層模型和中間層模型，泡沫密度0.0195g/cm3 ；
2)涂刷涂料與烘烤。彎頭管外層模型涂刷涂料并烘烤；
a、涂料的配制。按重量百分比為:石英砂:粒度200目、70%;粉狀纖維素:3% ;白乳膠:5% ；自來水:22% ;上述比例涂料在球磨機(jī)內(nèi)攪拌2小時，出料；
b、涂刷與烘烤。涂刷第一遍涂料后應(yīng)烘烤干燥，烘烤溫度58°C，保溫時間4小時后再涂刷第二遍涂料；涂料層總厚度2mm ；
3)彎頭管外層模型裝箱。彎頭管外層模型裝入真空砂箱內(nèi)，組裝澆注系統(tǒng)，直澆道7截面尺寸為50mmX50mm,內(nèi)燒道8為40mmX40mm,共2個；填充粒度20目干石英砂6,振動砂箱I分鐘，覆蓋塑料薄膜，安放澆口杯；
4)熔煉。按照所述多金屬復(fù)合耐磨彎頭管壁外層材料進(jìn)行配料，在中頻爐內(nèi)熔煉，脫氧處理，鋼液出爐溫度1630°C ；
5)砂箱抽真空與澆注 。砂箱抽真空負(fù)壓度為-0.036Mpa,當(dāng)鋼液出爐后在鋼包內(nèi)降溫至1590°C進(jìn)行澆注，保持負(fù)壓度10分鐘后，泄壓；
6)彎頭管外層鑄件出箱與清理。鑄件在砂箱內(nèi)保溫2小時后出箱(圖3)，冷卻至室溫，去除澆注系統(tǒng)，清除涂料層；
7)組裝彎頭管中間層模型，將彎頭管中間泡沫層4裝入干凈的彎頭管外層鑄件內(nèi)；
8)涂刷碳化鶴顆粒材料骨:
a、碳化鶴顆粒材料骨配制:
材料組成:碳化鎢:粒度60目，30% ;鉻鐵粉:粒度60目，18% ;聚乙烯醇粘結(jié)劑7% ;余為聚苯乙烯顆粒，粒度70目；先將上述粉粒狀材料混合均勻后，加入聚乙烯醇粘結(jié)劑，攪拌為膏狀態(tài)；
b、涂刷與烘烤。將碳化鎢顆粒材料膏涂刷在彎頭管中間層泡沫模型拐彎處內(nèi)壁，形成碳化鎢顆粒材料膏涂層10，膏涂層厚度6_，烘烤干燥；烘烤溫度60°C，烘烤時間8小時；
9)涂刷涂料和烘烤。彎頭管中間層模型的內(nèi)壁(已涂碳化鎢顆粒材料膏層)進(jìn)行涂刷涂料層5和烘烤；
10)裝箱。將彎頭管外層鑄件(內(nèi)裝有涂好涂料的中間層泡沫模型)放入真空砂箱內(nèi)，組裝澆注系統(tǒng)9，彎頭管上端開式內(nèi)澆道，其截面尺寸:長40mmX寬20mmX 3個，橫澆道尺寸為40mm X 40mm,直燒道尺寸為50mm X 50mm ；
11)熔煉。按照所述多金屬復(fù)合耐磨彎頭管壁中間層材料成分進(jìn)行配料，在中頻爐內(nèi)熔煉，脫氧處理；鐵液出爐溫度1510°C ；
12)砂箱抽真空與澆注。砂箱抽真空負(fù)壓度為-0.036Mpa,當(dāng)鐵液出爐后在包內(nèi)降溫至1470°C進(jìn)行澆注，保持負(fù)壓20分鐘后，泄壓；
13)彎頭管鑄件出箱、清理與檢驗(yàn)，鑄件在砂箱內(nèi)保溫8小時后出箱，在空氣中冷卻至室溫，去除澆注系統(tǒng)，清除涂料層。初檢多金屬復(fù)合耐磨彎頭管鑄件內(nèi)外表面質(zhì)量；
14)彎頭管鑄件熱處理。淬火工藝:960V ± 10 °C X 1.5h空冷；回火工藝:260 °C ±10°C X3h 空冷；15)檢測多金屬復(fù)合耐磨彎頭管端面硬度后入庫。[0026]實(shí)施例4:參見圖1、2、3，碳素鑄鋼外層I的材料成分按重量百分比為:C:0.30%、Si:0.50%、Mn:0.85%、S≤0.04%、P≤0.04%、余為鐵；高鉻鑄鐵中間層2材料成分按重量百分比為:C:3.00%、Si:0.80%、Mn:3.00%、Cr:17.0%、S ( 0.06%、P ( 0.10%、余為鐵；碳化鎢顆粒陶瓷內(nèi)層3材料成分按重量百分比為:碳化鎢:40%、C:3.00%,Si:0.80%,Mn:3.00%、Cr:20%,S ( 0.06%,P ( 0.10%、余為鐵；利用消失模真空鑄造多金屬復(fù)合耐磨彎頭管，彎頭管內(nèi)側(cè)壁由外層的碳素鑄鋼和內(nèi)層的高鉻鑄鐵層復(fù)合組成，外側(cè)壁由碳素鑄鋼外層1、高鉻鑄鐵中間層2和碳化鎢顆粒陶瓷內(nèi)層3三層不同材料復(fù)合組成。
[0027]具體制備方法如下:
1)泡沫模型制作。采用電阻絲切割聚苯乙烯泡沫制作彎頭管外層模型和中間層模型，泡沫密度0.020g/cm3 ；
2)涂刷涂料與烘烤，彎頭管外層模型涂刷涂料并烘烤；
a、涂料的配制。按重量百分比為:石英砂:粒度200目，70%;粉狀纖維素:3% ;白乳膠:5% ；自來水:22% ;上述比例涂料在球磨機(jī)內(nèi)攪拌2小時，出料；
b、涂刷與烘烤。涂刷第一遍涂料后應(yīng)烘烤干燥，烘烤溫度58°C，保溫時間4小時后再涂刷第二遍涂料。涂料層總厚度2mm ；
3)彎頭管外層模型裝箱。彎頭管外層模型裝入真空砂箱內(nèi)，組裝澆注系統(tǒng)，直澆道7截面尺寸為50mmX50mm,內(nèi)燒道8為40mmX40mm,共2個；填充粒度20目干石英砂6,振動砂箱I分鐘；覆蓋塑料薄膜，安放澆口杯；
4)熔煉。按照所述多金屬復(fù)合耐磨彎頭管壁外層材料進(jìn)行配料，在中頻爐內(nèi)熔煉，脫氧處理，鋼液出爐溫度1640°C ；
5)砂箱抽真空與澆注。砂箱抽真空負(fù)壓度為-0.04Mpa,當(dāng)鋼液出爐后在鋼包內(nèi)降溫至1600°C進(jìn)行澆注，保持負(fù)壓度10分鐘后，泄壓；
6)彎頭管外層鑄件出箱與清理。鑄件在砂箱內(nèi)保溫2小時后出箱(圖3)，冷卻至室溫，去除澆注系統(tǒng)，清除涂料層；
7)組裝彎頭管中間層模型，將彎頭管中間層泡沫4裝入干凈的彎頭管外層鑄件內(nèi)；
8)涂刷碳化鶴顆粒材料骨:
a、碳化鶴顆粒材料骨配制:
材料組成:碳化鎢:粒度80目，40% ;鉻鐵粉:80目，20% ;聚乙烯醇粘結(jié)劑8% ;余為聚苯乙烯顆粒，粒度80目；先將上述粉粒狀材料混合均勻后，加入聚乙烯醇粘結(jié)劑，攪拌為膏狀態(tài)；
b、涂刷與烘烤，將碳化鎢顆粒材料膏涂刷在彎頭管中間層泡沫模型拐彎處內(nèi)壁，形成碳化鎢顆粒材料膏涂層10，膏涂層厚度7_，烘烤干燥；烘烤溫度60°C，烘烤時間8小時；
9)涂刷涂料和烘烤。彎頭管中間層模型的內(nèi)壁(已涂碳化鎢顆粒材料膏層)進(jìn)行涂刷涂料層5和烘烤；
10)裝箱。將彎頭管外層鑄件(內(nèi)裝有涂好涂料的中間層泡沫模型)放入真空砂箱內(nèi)，組裝澆注系統(tǒng)9，彎頭管上端開式內(nèi)澆道，其截面尺寸:長40mmX寬20mmX 3個，橫澆道尺寸為40mm X 40mm,直燒道尺寸為50mm X 50mm ；
11)熔煉。按照所述多金屬復(fù)合耐磨彎頭管壁中間層材料成分進(jìn)行配料，在中頻爐內(nèi)熔煉，脫氧處理；鐵液出爐溫度1520°C ；
12)砂箱抽真空與澆注。砂箱抽真空負(fù)壓度為-0.04Mpa,當(dāng)鐵液出爐后在包內(nèi)降溫至1480°C進(jìn)行澆注，保持負(fù)壓20分鐘后，泄壓；
13)彎頭管鑄件出箱、清理與檢驗(yàn)。鑄件在砂箱內(nèi)保溫8小時后出箱，在空氣中冷卻至室溫，去除澆注系統(tǒng)，清除涂料層；初檢多金屬復(fù)合耐磨彎頭管鑄件內(nèi)外表面質(zhì)量； 14)彎頭管鑄件熱處理。淬火工藝:960V ± 10 °C X 1.5h空冷；回火工藝:260 °C ±10°C X3h 空冷；
15)檢測多金屬復(fù)合耐磨彎頭管端面硬度后入庫。
[0028]以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種多金屬復(fù)合耐磨彎頭管，其內(nèi)側(cè)壁由外層的碳素鑄鋼和內(nèi)層的高鉻鑄鐵層復(fù)合組成，其特征在于，外側(cè)壁由三層不同材料復(fù)合組成，碳素鑄鋼外層(I )、高鉻鑄鐵中間層(2)和碳化鎢顆粒陶瓷內(nèi)層(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多金屬復(fù)合耐磨彎頭管，其特征在于，所述的碳素鑄鋼外層(I)的成分按重量百分比為:C:0.20%~0.30%、S1:0.45%~0.50%、Mn:0.80%~0.85%、S ≤ 0.04%、P ≤ 0.04%、余量為鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多金屬復(fù)合耐磨彎頭管，其特征在于，所述的高鉻鑄鐵中間層(2)的成分按重量百分比為:C:2.60%~3.00%、Si:0.50%~0.80%、Mn:2.60%~3.00%、Cr:15.0% ~17.0%、S ≤ 0.06%、P ≤ 0.10%、余量為鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多金屬復(fù)合耐磨彎頭管，其特征在于，所述的碳化鎢顆粒陶瓷內(nèi)層(3)的成分按重量百分比為:碳化鎢:20%~40%、C:2.60%~3.00%、Si:0.50% ~0.80%、Mn:2.60% ~3.00%、Cr: 10% ~20%、S ≤ 0.06%、P ≤ 0.10%、余量為鐵。
5.上述權(quán)利要求1-4所述的任一多金屬復(fù)合耐磨彎頭管的制備方法，其特征在于，包括如下工藝步驟: .1)泡沫模型制作，切割聚苯乙烯泡沫制作彎頭管外層模型和中間層模型； .2)涂刷涂料與烘烤，彎頭管外層模型涂刷涂料并烘烤； .3)彎頭管外層模型裝箱，彎頭管外層模型裝入真空砂箱內(nèi)，組裝澆注系統(tǒng)，填充粒度20目干石英砂(6),振動砂箱I分鐘；覆蓋塑料薄膜,安放燒口杯； .4)熔煉，按照彎頭管壁的碳素鋼外層材料進(jìn)行配料，在中頻爐內(nèi)熔煉，脫氧處理，鋼液出爐溫度1620°C~1640°C ； .5)砂箱抽真空與澆注，砂箱抽真空負(fù)壓度為-0.03MPa^-0.04MPa,當(dāng)鋼液出爐后在鋼包內(nèi)降溫至1580°C~1600°C進(jìn)行澆注，保持負(fù)壓度10分鐘后，泄壓； .6)彎頭管的碳素鋼外層鑄件出箱與清理，鑄件在砂箱內(nèi)保溫2小時后出箱，冷卻至室溫，去除澆注系統(tǒng)，清除涂料層； .7)組裝彎頭管中間層模型，將彎頭管中間泡沫層(4)裝入干凈的彎頭管外層鑄件內(nèi)； .8)涂刷碳化鶴顆粒材料骨，將碳化鶴顆粒材料骨涂刷在彎頭管中間層泡沫I旲型拐彎處內(nèi)壁，形成碳化鎢顆粒材料膏涂層(10)，膏涂層厚度5mnT7mm，烘烤干燥；烘烤溫度60°C，烘烤時間8小時； .9)涂刷涂料和烘烤，彎頭管中間層泡沫模型的內(nèi)壁(已涂碳化鎢顆粒材料膏層)進(jìn)行涂刷涂料層(5)和烘烤； .10)裝箱，將內(nèi)裝有涂好涂料的中間層泡沫模型的彎頭管外層鑄件放入真空砂箱內(nèi)，組裝澆注系統(tǒng)(9)，彎頭管上端開式內(nèi)澆道； .11)熔煉，按照彎頭管壁的高鉻鑄鐵中間層材料成分進(jìn)行配料，在中頻爐內(nèi)熔煉，脫氧處理；鐵液出爐溫度1500°C~1520°C ； .12)砂箱抽真空與澆注，砂箱抽真空負(fù)壓度為-0.03Mpa^-0.04Mpa,當(dāng)鐵液出爐后在包內(nèi)降溫至1450°C~1480°C進(jìn)行澆注，保持負(fù)壓20分鐘后，泄壓； .13 )彎頭管鑄件出箱、清理與檢驗(yàn)，鑄件在砂箱內(nèi)保溫8小時后出箱，在空氣中冷卻至室溫，去除澆注系統(tǒng)，清除涂料層；初檢多金屬復(fù)合耐磨彎頭管鑄件內(nèi)外表面質(zhì)量； .14)彎頭管鑄件熱處理，淬火工藝:960 V ± 10 °C X 1.5h空冷；回火工藝:.260 °C ±10°C X3h 空冷； 15)檢測多金屬復(fù)合耐磨彎頭管端面硬度后入庫。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一多金屬復(fù)合耐磨彎頭管的制備方法，其特征在于，步驟1)所述的聚苯乙烯泡沫密度0.018g/cm3~0.020g/cm3。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一多金屬復(fù)合耐磨彎頭管的制備方法，其特征在于，步驟2)所述的涂刷涂料與烘烤，a涂料的配制，按重量百分比為:石英砂:粒度200目，70% ;粉狀纖維素:3% ;白乳膠:5% ;自來水:22% ;上述比例涂料在球磨機(jī)內(nèi)攪拌2小時，出料；b涂刷與烘烤，在彎頭管外層模型涂刷第一遍涂料后應(yīng)烘烤干燥，烘烤溫度58°C，保溫時間4小時后再涂刷第二遍涂料；涂料層總厚度2mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一多金屬復(fù)合耐磨彎頭管的制備方法，其特征在于，步驟3)的澆注系統(tǒng)，直澆道(7)截面尺寸為50mmX50mm，內(nèi)澆道(8)為40mmX40mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一多金屬復(fù)合耐磨彎頭管的制備方法，其特征在于，步驟8)所述的碳化鎢顆粒材料膏，由下述材料制成:碳化鎢:粒度20目~80目，20%~40% ;鉻鐵粉:粒度20目~80目，10%~20% ;聚乙烯醇粘結(jié)劑5%~8% ;余為聚苯乙烯顆粒，粒度60目~80目；先將上述粉粒狀材料混合均勻后，加入聚乙烯醇粘結(jié)劑，攪拌為膏狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一多金屬復(fù)合耐磨彎頭管的制備方法，其特征在于，步驟10)所述的澆注系統(tǒng)(9)，彎頭管上端開式內(nèi)澆道，其截面尺寸:長40mmX寬20mmX3個，橫燒道尺寸為40mmX40mm,直燒道尺寸為50mmX50mm。
【文檔編號】C22C38/04GK103667876SQ201310587241
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】郭在在, 燕東明, 牟曉明, 劉國璽, 李康, 滿蓬, 周亞偉, 喬光利, 趙斌, 高曉菊, 姜述慶, 王嬋, 謝威 申請人:中國兵器工業(yè)第五二研究所煙臺分所