專利名稱：強力變速離心鑄造鋼管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及長形的空心物的離心鑄造，特別是涉及一種強力變速離心鑄造鋼管的方法離心鑄造是生產(chǎn)鑄鋼鑄鐵管件的基本方法之一，離心鑄造管件時，是往一定速度旋轉(zhuǎn)的型(模)筒內(nèi)澆鑄鋼水，待鋼水凝固后降到一定溫度再脫模。這種常規(guī)的離心鑄造多采用恒定轉(zhuǎn)速，例如中國專利ZL92112681提供的“一種特種鋼、高溫合金鋼無縫管的離心鑄造方法”等等。由于離心鑄造時型筒的轉(zhuǎn)速不變，因而無“強力”可言，獲得的鑄管件內(nèi)壁組織往往有一層疏松層，產(chǎn)品的性能較不理想。
本發(fā)明之目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，根據(jù)鋼水凝固過程的熱力學(xué)和動力學(xué)原理，提供一種鑄管件內(nèi)壁表面無疏松、無夾雜物和氣孔的強力變速離心鑄造鋼管的方法本發(fā)明的內(nèi)容是一種強力變速離心鑄造鋼管的方法，主要由冶煉，離心澆鑄與脫模，水壓試驗，以及金相檢驗和/或力學(xué)性能測試步驟組成，其特征是所述離心澆鑄與脫模包括下列步驟a．對熱型筒內(nèi)表面噴涂石英涂料或鋯英涂料，噴涂后，再對涂料進(jìn)行洪烤；b．澆鑄澆鑄時，型筒最初轉(zhuǎn)速為500-700r/min，隨著鋼水鑄入型筒中，型筒以170-350r/min2的加速度提升轉(zhuǎn)速，鋼水澆鑄速度為20-150kg/s，鋼水澆鑄完畢時，轉(zhuǎn)速達(dá)到2000-4000r/min，凝固后，型筒以-100-200r/min2的加速度降低轉(zhuǎn)速至100-200r/min；c．型筒內(nèi)表面溫度降到920℃以下時停車，用扒管機將鑄件脫模。
本

發(fā)明內(nèi)容
中所述烘烤為送入電爐中進(jìn)行，烘烤溫度為200℃-300℃、時間為20-60min。
本

發(fā)明內(nèi)容
中所述烘烤還過可以為采用噴槍烘烤，即噴槍來回烘烤4-6次，火焰溫度為1800℃-2500℃。
本

發(fā)明內(nèi)容
中所述離心澆鑄適用于各種壁厚的鋼管。
本

發(fā)明內(nèi)容
所述冶煉步驟中熔煉設(shè)備采用電弧爐，也可采用中頻感應(yīng)爐；原料以廢鋼為主，根據(jù)管子的用途，配以適當(dāng)合金元素；鋼水出爐時，鋼水潔凈，溫度在1550～1750℃之間(視具體要求而定)；出爐前，化學(xué)元素的分析，可以采用化學(xué)法或直讀光譜儀進(jìn)行。
本

發(fā)明內(nèi)容
中所述冶煉步驟后、離心鑄造與脫模步驟前，還可以有爐外精煉步驟，即鋼水倒入鋼包后，為了改善冶金質(zhì)量，在鋼包中進(jìn)行喂線處理，喂線類別有Si-Ca線，Si-Al-Ba線等，喂線速度為0.5～2m/s，喂入量為0.2～0.5％。
本

發(fā)明內(nèi)容
中所述離心澆鑄與脫模步驟后、水壓實驗步驟前，還可以有拋丸處理步驟，該工序視產(chǎn)品情況而定，經(jīng)過拋丸處理，可以改變鋼管的內(nèi)外表面狀態(tài)，并徹底清除外表面所附的涂料，改善內(nèi)外表面的質(zhì)量。
本

發(fā)明內(nèi)容
中，所述壓試驗步驟在試驗臺上進(jìn)行，用封頭頂住管子兩端，通過泵向管中注入水，使其達(dá)到一定壓力，一般2～35MPa(根據(jù)用戶要求確定壓力)，保壓10～40min，以確定管子是否致密。
本

發(fā)明內(nèi)容
所述金相檢驗和/或力學(xué)性能測試步驟中根據(jù)不同的材質(zhì)和不同的服役條件，管段的金相組織可以是，奧氏體，鐵素體+珠光體，奧氏體+鐵素體，馬氏體，貝氏體或馬氏體+貝氏體等；同時鑒定夾雜物的級別；力學(xué)性能的檢測，根據(jù)用戶的要求而定。
本發(fā)明具有下列特點(1)采用本發(fā)明強力變速離心鑄造，可以使生產(chǎn)的離心鑄管組織致密，內(nèi)壁沒有疏松層，無氣孔，管子橫斷面的夾雜物小于0.5級；(2)采用本發(fā)明生產(chǎn)的ZGNi35Cr25WNb等高溫合金鑄管，其高溫1050℃的持久性能可提高10倍；(3)采用本發(fā)明生產(chǎn)的抗磨管，其壽命比16Mn鋼管提高3～5倍以上；(4)采用本發(fā)明，可生產(chǎn)直徑為φ22mm～2000mm、厚度為3mm～70mm、長度為1000mm～8000mm的各種鑄管產(chǎn)品；(5)方法簡單，成本低，實用性強，產(chǎn)品性能顯著提高。
下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實施例1化學(xué)成分為C 0.41％,Mn 0.35％,Cr 1.54％,Mo 0.20％,Al 0.83％，余量為Fe。在φ110×5000的型筒內(nèi)，噴涂石英涂料，然后用噴槍對內(nèi)層涂料來回烘烤6次。以A3鋼為主要原料，用500Kg中頻感應(yīng)爐冶煉，按照材料配方的要求，添加合金元素，采用直讀光譜儀進(jìn)行爐前分析，成分合格后，將1580℃的鋼水倒入鋼包中，向鋼包中以1m/s的速度喂Si-Al-Ba線(加入量0.4％)。然后以130Kg/s的鑄速澆入型筒中，型筒的初始速度為500r/min，隨著澆鑄的進(jìn)行，轉(zhuǎn)速迅速提升，加速度為270r/min2，澆鑄完畢時達(dá)到3100r/min。凝固結(jié)束后，以-165r/min2的加速度減速。待型筒溫度達(dá)到920℃時，用扒管機脫模。管子完全降到室溫時，進(jìn)行水壓試驗和金相及力學(xué)性能的制樣及檢測。
該管完全消除了鋁的偏析，使管的橫斷面上，組織均勻。
實施例2化學(xué)成分為C 0.43％,Si 1.32％,Mn 0.53％,S 0.020％,P0.028％ Cr 23.70％,Ni 36.50％,Mo 0.32％,W 1.60％,Nb1.63％，余量為Fe。在φ130×5000的型筒內(nèi)，噴涂鋯英涂料，然后在300℃下對型筒烘烤50min。以A3鋼為主要原料，按照材料配方的要求，添加合金元素，用500Kg中頻感應(yīng)爐冶煉，采用化學(xué)法進(jìn)行爐前分析，成分合格后，將1680℃的鋼水倒入鋼包中，向鋼包中以1.8m/s的速度喂Si-Ba線(加入量0.2％)。然后以65Kg/s的鑄速澆入型筒中，型筒的初始速度為500r/min，隨著澆鑄的進(jìn)行，轉(zhuǎn)速迅速提升，加速度為320r/min2，澆鑄完畢時達(dá)到3950r/min。凝固結(jié)束后，以-185r/min2的加速度減速。待型筒溫度達(dá)到725℃時，用扒管機脫模。管子完全降到室溫時，外表面進(jìn)行拋丸處理，最后進(jìn)行水壓試驗和金相及力學(xué)性能的制樣及檢測。
該管用于裂解爐管，在1050℃時，延伸率比標(biāo)提高78％。
實施例3化學(xué)成分為C 0.40％,Si 1.82％,Mn 1.20％,S 0.031％,P0.028％,Cr 24.50％,Ni 21.30％,Mo 0.20％，余量為Fe。在φ130×5000的型筒內(nèi)，噴涂鋯英涂料，然后在300℃下對型筒烘烤40min。用500Kg中頻感應(yīng)爐冶煉，以A3鋼為主要原料，按照材料配方的要求，添加合金元素，采用化學(xué)法進(jìn)行爐前分析，成分合格后，將1700℃的鋼水倒入鋼包中，向鋼包中以0.5m/s的速度喂Si-Ca線(加入量0.3％)。然后以30Kg/s的鑄速澆入型筒中，型筒的初始速度為500r/min，隨著澆鑄的進(jìn)行，轉(zhuǎn)速迅速提升，加速度230r/min2，澆鑄完畢時達(dá)到2500r/min。凝固結(jié)束后，以-130r/min2的加速度減速。待型筒溫度達(dá)到480℃時，用扒管機脫模。完全降到室溫時，外表面進(jìn)行拋丸處理，最后進(jìn)行水壓試驗和金相及力學(xué)性能的制樣及檢測。
該管用于乙烯轉(zhuǎn)化爐爐管，在871℃,69MPa時，破斷時間比標(biāo)準(zhǔn)提高20小時。
實施例4化學(xué)成分為C 0.38％,Mn 0.53％,Cr 1.35％,Mo 0.16％,Al 1.03％，余量為Fe。在φ110×5000的型筒內(nèi)，噴涂石英涂料，然后用噴槍對內(nèi)層涂料來回烘烤6次。以A3鋼為主要原料，用500Kg中頻感應(yīng)爐冶煉，按照材料配方的要求，添加合金元素，采用化學(xué)法進(jìn)行爐前分析，成分合格后，將1610℃的鋼水倒入鋼包中，向鋼包中以0.7m/s的速度喂Si-Ca線(加入量0.2％)。然后以20Kg/s的鑄速澆入型筒中，型筒的初始速度為500r/min，隨著澆鑄的進(jìn)行，轉(zhuǎn)速迅速提升，加速度170r/min2，澆鑄完畢時達(dá)到2100r/min。凝固結(jié)束后，以-200r/min2的加速度減速。待型筒溫度達(dá)到500℃時，用扒管機脫模。完全降到室溫時，進(jìn)行水壓試驗和金相及力學(xué)性能的制樣及檢測。
該管完全消除了鋁的偏析，使管的橫斷面上，組織均勻。
實施例5化學(xué)成分為C 0.45％,Si 1.48％,Mn 1.48％,S 0.013％,P0.027％ Cr 24.39％,Ni 34.90％,Mo 0.33％,W 1.53％,Nb1.60％，余量為Fe。在φ130×5000的型筒內(nèi)，噴涂鋯英涂料，然后在300℃下對型筒烘烤35min。以A3鋼為主要原料，用500Kg中頻感應(yīng)爐冶煉，按照材料配方的要求，添加合金元素，采用化學(xué)法進(jìn)行爐前分析，成分合格后，將1650℃的鋼水倒入鋼包中，向鋼包中以0.5m/s的速度喂Si-Ba線(加入量0.5％)。然后以150Kg/s的鑄速澆入型筒中，型筒的初始速度為500r/min，隨著澆鑄的進(jìn)行，轉(zhuǎn)速迅速提升，加速度200r/min2，澆鑄完畢時達(dá)到2900r/min。凝固結(jié)束后，以-180r/min2的加速度減速。待型筒溫度達(dá)到380℃時，用扒管機脫模。完全降到室溫時，進(jìn)行水壓試驗和金相及力學(xué)性能的制樣及檢測。
該管用于裂解爐管，在1050℃,17.02Mpa下，破斷時間達(dá)303小時，比標(biāo)準(zhǔn)提高3倍。
實施例6化學(xué)成分為C 0.36％,Mn 0.50％,Cr 1.55％,Mo 0.23％,Al 0.95％，余量為Fe。在φ110×5000的型筒內(nèi)，噴涂鋯英涂料，然后在300℃下對型筒烘烤60min。以A3鋼為主要原料，用500Kg中頻感應(yīng)爐冶煉，按照材料配方的要求，添加合金元素，采用化學(xué)法進(jìn)行爐前分析，成分合格后，將1550℃的鋼水倒入鋼包中，向鋼包中以0.9m/s的速度喂Si-Al-Ba線(加入量0.3％)。然后以50Kg/s的鑄速澆入型筒中，型筒的初始速度為500r/min，隨著澆鑄的進(jìn)行，轉(zhuǎn)速迅速提升，加速度300r/min2，澆鑄完畢時達(dá)到4000r/min。凝固結(jié)束后，以-105r/min2的加速度減速。待型筒溫度達(dá)到800℃時，用扒管機脫模。完全降到室溫時，進(jìn)行水壓試驗和金相及力學(xué)性能的制樣及檢測。
該管完全消除了鋁的偏析，使管的橫斷面上，組織均勻。
實施例7采用1.5t電弧爐冶煉，原料以廢鋼為主，化學(xué)配方為C 0.45.％,Mn1.0％,Si 0.7％,S 0.025％,P 0.030％,Cr 0.85％,Mo 0.32％，余量為Fe。在φ406×8000熱型筒的內(nèi)壁噴涂鋯英涂料，在用噴槍來回烘烤4次后，置于離心機上，鋼水出爐溫度為1610℃，離心澆注工藝為轉(zhuǎn)速500～2000r/min，加速度350r/min2，鑄速46Kg/s，凝固后以-190r/min2加速度減速。當(dāng)型筒內(nèi)表面溫度降到450℃時脫模，脫模后空冷室溫時，進(jìn)行水壓試驗。經(jīng)過金相分析，管子的橫斷面為馬氏體+貝氏體組織，硬度為HRC35。
該管用于輸送火電廠的炭渣，壽命比16Mn鋼鋼管提高4倍。
實施例8材料配方為C 0.50.％,Mn 1.6％,Si 1.2％,S 0.030％,P 0.030％,Cr 1.62％,Mo 0.17％，余量為Fe。原料以廢鋼為主，采用1.5t電弧爐冶煉，在φ406×4000冷型筒的內(nèi)壁用噴槍來回烘烤4次后，再噴涂石英涂料，又用噴槍來回烘烤4次后，置于離心機上，鋼水出爐溫度為1550℃，鋼水成分合格后，倒入鋼包中，再以75Kg/s的鑄速澆入轉(zhuǎn)速為500r/min的型筒中，加速度250r/min2，澆鑄完畢時達(dá)到3500r/min。凝固結(jié)束后，以-150r/min2加速度減速。當(dāng)型筒內(nèi)表面溫度降到430℃時，用拔管機脫模，脫模后用壓縮空氣噴吹內(nèi)壁，直到室溫。經(jīng)過金相分析，管子的橫斷面為馬氏體+貝氏體組織，硬度為HRC32。
該管用于輸送火電廠的炭渣，壽命比A3鋼鋼管提高3～4倍。
實施例9采用500Kg中頻感應(yīng)爐冶煉，原料以A3鋼為主，材料配方為C 0.27.％,Mn 1.30％,Si 1.1％,S 0.031％,P 0.030％,Ni 0.40％,V 0.06％，余量為Fe。在φ327×5000熱型筒的內(nèi)壁噴涂鋯英涂料，在用噴槍來回烘烤6次后，置于離心機上，鋼水出爐溫度為1580℃，離心澆注工藝為，轉(zhuǎn)速500～2500r/mi，加速度310r/min2(澆鑄完畢時達(dá)到2500r/min)，鑄速40Kg/s，凝固結(jié)束后以-100r/min2加速度減速。當(dāng)型筒內(nèi)表面溫度降到320℃時脫模，然后空冷到室溫。經(jīng)過金相分析，管子的橫斷面為馬氏體+貝氏體組織，硬度為HRC30。
該管用于輸送水泥廠的水泥，壽命比16Mn鋼鋼管提高3倍。
實施例10材料配方為C 0.43.％,Mn 1.26％,Si 0.87％,S 0.030％,P0.030％,Cr 2.62％,Mo 0.37％，余量為Fe。原料以廢鋼為主，采用1.5t電弧爐冶煉，在φ406×4000冷型筒的內(nèi)壁用噴槍來回烘烤5次后，再噴涂鋯英涂料，又用噴槍來回烘烤5次后，置于離心機上，鋼水出爐溫度為1650℃，鋼水成分合格后，倒入鋼包中，再以75Kg/s的鑄速澆入轉(zhuǎn)速為500r/min的型筒中，澆注時，逐漸提高轉(zhuǎn)速，加速度310r/min2，澆注完畢時達(dá)到3800r/min，凝固結(jié)束后，又以-150r/min2加速度減速。當(dāng)型筒內(nèi)表面溫度降到400℃時，用拔管機脫模，脫模后空冷到室溫。經(jīng)過金相分析，管子的橫斷面為馬氏體+貝氏體組織，硬度為HRC31。
該管用于輸送火電廠的炭渣，壽命比A3鋼鋼管提高3倍。
本發(fā)明不限于上述實施例，本發(fā)明內(nèi)容所述均可實施并具有良好效果，略。
權(quán)利要求
1．一種強力變速離心鑄造鋼管的方法，主要由冶煉，離心澆鑄與脫模，水壓試驗，以及金相檢驗和/或力學(xué)性能測試步驟組成，其特征是所述離心澆鑄與脫模包括下列步驟a．對熱型筒內(nèi)表面噴涂石英涂料或鋯英涂料，噴涂后，再對涂料進(jìn)行烘烤；b．澆鑄澆鑄時，型筒最初轉(zhuǎn)速為500-700r/min，隨著鋼水鑄入型筒中，型筒以170-350r/min2的加速度提升轉(zhuǎn)速，鋼水澆鑄速度為20-150kg/s，鋼水澆鑄完畢時，轉(zhuǎn)速達(dá)到2000-4000r/min，凝固后，型筒以-100-200r/min2的加速度降低轉(zhuǎn)速至100-200r/min；c．型筒內(nèi)表面溫度降到920℃以下時停車，用扒管機將鑄件脫模。
2．按權(quán)利要求1所述的強力變速離心鑄造鋼管的方法，其特征是所述烘烤為送入電爐中進(jìn)行，烘烤溫度為200℃-300℃、時間為20-60min。
3．按權(quán)利要求1所述的強力變速離心鑄造鋼管的方法，其特征是所述烘烤為采用噴槍烘烤，即噴槍來回烘烤4-6次，火焰溫度為1800℃-2500℃。
4．按權(quán)利要求1、2或3所述的強力變速離心鑄造鋼管的方法，其特征是所述離心澆鑄適用于各種壁厚的鋼管。
全文摘要
一種強力變速離心鑄造鋼管的方法,包括離心澆鑄與脫模,其特征是該步聚包括:(1)對熱型筒內(nèi)表面噴涂石英涂料或鋯英涂料,再對涂料進(jìn)行烘烤;(2)澆鑄:澆鑄時,型筒最初轉(zhuǎn)速為500—700r/min,隨著鋼水鑄入型筒中,型筒以170—350r/min
文檔編號B22D13/02GK1302706SQ01107069
公開日2001年7月11日 申請日期2001年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月21日
發(fā)明者張永剛, 余中友, 楊華均 申請人:四川恒宏科技鋼管有限公司