一种喷射成形连续制备复合管坯的方法技术

本发明专利技术公开一种喷射成形连续制备复合管坯的方法，金属熔液通过中间包底部的导液管流经雾化喷嘴时，被雾化喷嘴内喷出的高压高速惰性气体雾化成细小的颗粒，形成一个雾化锥，雾化颗粒沉积在下方的管坯基体上，管坯基体在旋转、同时水平设置的管坯支撑机构的带动下向前移动，当管坯沉积完毕之后在管坯支撑机构的带动下缓慢移出设备，后续的管坯同时跟进，进行连续生产，最终形成复合管坯。本发明专利技术工艺、设备简单，便于连续化生产；而且，对内层基体管坯材料要求较低，喷覆层管坯晶粒细小，组织均匀，可以极大的提高复合管坯的性能，可以满足在恶劣环境下使用；特别是，管坯生产没有长度限制。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开，金属熔液通过中间包底部的导液管流经雾化喷嘴时，被雾化喷嘴内喷出的高压高速惰性气体雾化成细小的颗粒，形成一个雾化锥，雾化颗粒沉积在下方的管坯基体上，管坯基体在旋转、同时水平设置的管坯支撑机构的带动下向前移动，当管坯沉积完毕之后在管坯支撑机构的带动下缓慢移出设备，后续的管坯同时跟进，进行连续生产，最终形成复合管坯。本专利技术工艺、设备简单，便于连续化生产；而且，对内层基体管坯材料要求较低，喷覆层管坯晶粒细小，组织均匀，可以极大的提高复合管坯的性能，可以满足在恶劣环境下使用；特别是，管坯生产没有长度限制。【专利说明】
本专利技术涉及复合钢管制造技术，特别涉及。
技术介绍
传统的管坯制造技术可以生产无缝管坯，但是难以生产复合管坯，即使要生产也是难度比较大。现有的一些生产复合管坯的技术大多利用喷射成形的方式。如中国专利CN200410022954.9公开了一种喷射沉积制备大型环件的方法，利用惰性气体将将熔融金属或合金雾化，形成颗粒颗粒，直接喷射在基体上，经撞击、聚结、凝固形成沉积坯，且坩埚和雾化器的运动以及基体的旋转、升降运动均由智能控制，基体采用内热方法加热，其特征是:熔融金属过热度为150°C?350°C，喷射高度为100?300mm，雾化气压为0.8?1.2MPa，液流直径为3.0?6.0mm,基体转速为I?lOrpm，坩埚运动速率为5?20mm/s,基体升降速度为0.1?1.0mm/min。该专利技术是一种对于大型环件的制备不会产生开裂崩断的喷射沉积制备大型环件的方法。这种方法的主要优点是能够控制不同径向位置的组织，能够制各出壁厚较大的管坯。但其缺点是:基体、沉积坯及基体支撑座等在制备的过程中需往返直线运动。由于沉积坯件和一起运动的部件质量大，造成惯性很大，难以控制，从而制约了沉积管坯的尺寸和质量规模，同时使得往返速度不可能很快，也制约了沉积坯的冷速，另外利用该工艺只能生产一定长度的复合管坯，并且管坯安装和取送不方便，限制了该工艺的发展。中国专利CN101934370A公开了一种垂直制备特厚或复合管坯的工艺及设备。该工艺是通过将钢水雾化并沉积在圆环沉积壳上，圆环沉积壳套在可以上下移动及旋转的引锭机构的带动下一边旋转一边下移，形成管坯，同时在一侧布置轧辊对沉积后的管坯进行轧制。该专利所提及的管坯生产工艺在实际生产过程中不能有效保证管坯的内外壁的光滑，即使在生产过程中同时进行轧制，也只能起到微弱的效果，同时在边喷制下进行轧制，极易导致管坯中心发生偏移，严重情况下甚至可以导致管坯从引锭杆上脱落，对于复合管坯的制备难度更大。所喷制的管坯的规格和长度受到极大的限制，轧制机构放置在设备内部会造成设备整体非常庞大，增大操作难度，在实际生产中也不合理。
技术实现思路
本专利技术的目的提出，工艺、设备简单，便于连续化生产；而且，对内层基体管坯材料要求较低，喷覆层管坯晶粒细小，组织均匀，可以极大的提高复合管坯的性能，可以满足在恶劣环境下使用，特别是，管坯生产没有长度限制。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是，本专利技术设计一种水平设置的管坯支撑机构及雾化系统，金属熔液通过中间包底部的导液管流经喷嘴时，被喷嘴内喷出的高压高速惰性气体雾化成细小的颗粒，形成一个雾化锥，雾化颗粒沉积在下方的管坯基体上，管坯基体在旋转、同时水平设置的管坯支撑机构的带动下向前移动，当管坯沉积完毕之后在管坯支撑机构的带动下缓慢移出设备，后续的管坯同时跟进，进行连续生产，最终形成复合管坯。具体地，本专利技术的，将雾化喷嘴设置在一充入惰性气体进行保护的空间内，雾化喷嘴通过导液管连接中间包，当待喷射的金属熔液的温度和成分满足要求之后将金属熔液倾倒入预热后的中间包中，金属熔液通过导液管流过雾化喷嘴，雾化喷嘴内部通有氮气或氩气，对流过其中间孔的金属熔液进行雾化喷射，形成雾化锥，管坯基体水平放置在旋转和前进的轨道上，管坯基体在雾化喷嘴下方自一侧向另一侧水平移动同时旋转；管坯基体在水平移动过程中待沉积部位同时被高频感应线圈加热；随着金属熔液不断被雾化、沉积一边旋转一边前进，当管基体坯移动至一定长度，另一侧自动夹持管坯，同时旋转和沉积，最终将整个管坯基体上均匀沉积一层，形成复合管坯；同时当长度达到所要求的程度之后，将已经喷制完毕的复合管坯移至储存库缓慢冷却，同时后续的管坯基体紧跟着在被快速感应加热之后移动至喷射沉积位置，开始进行新的一根复合管坯的喷制。进一步，采用感应加热的方式将母合金熔化成成分和温度都符合要求的金属熔液，整个冶炼过程单独在外部进行，后续移至中间包位置将金属熔液倾倒至中间包内，或将整个熔炼炉放置在设备内部，使整个熔炼过程处于真空状态，并且处于惰性气体保护下。又，利用感应加热系统或者电阻丝烘烤系统将中间包及导液管进行充分的预热烘烤，烘烤温度900?1200°C。再有，在连续制备复合管坯时，雾化喷嘴采用单喷嘴或者多喷嘴，对流出导液管的金属熔液进行雾化；雾化喷嘴采用限制式喷嘴或者非限制式扫描雾化喷嘴。所述的雾化喷嘴并排排列，内部通有高压气体，对从导液管流出的金属熔液进行雾化喷射，形成雾化锥。限制式雾化喷嘴的雾化压力为0.5?2.5MPa ;非限制式扫描雾化喷嘴的一级雾化压力为0.1?0.6MPa, 二级雾化压力为0.5?2MPa。所述的金属熔液过热度为150?350°C。所述管坯基体支撑和旋转机构为一组可以带动管坯基体旋转和移动的传动装置，管坯基体在该传动装置的带动下移动和旋转，移动速度为10?250mm/min，旋转速度10?250rpmo另外，本专利技术设置高频感应加热装置，在管坯基体进入雾化锥之前，在I?3min内将管坯基体表面快速加热到700?1000°C。高频感应加热装置的加热频率在3000?10000Hz，功率在100-500KW。本专利技术的有益效果:1.本专利技术能够连续制备复合管坯，可以在普通钢管上喷覆一层高合金材料，形成性能优良的复合管坯，可以应用在条件恶劣的环境下，以较低的成本达到较高的性能。2.与传统的制备管坯技术相比，本专利技术技术能够制备许多高合金、高硬度复合管坯；不需要其他复杂设备进行后续的处理；并且可以制备不同厚度、不同长度的复合管坯，可以通过简单的复合达到良好的使用效果。3.与传统的喷射成形制备管坯工艺技术相比，本专利技术改变了原有的限定长度、限定厚度喷制管坯且不能连续生产的弊端，管坯长度不受设备规模限制，并且可以通过调节相关工艺参数来连续喷制不同长度，不同喷覆厚度的复合管坯，达到连续生产，提高生产效率。4.本专利技术流程短，设备及工序简洁。5.本专利技术利用喷射成形技术连续制备复合管坯，一次成形，喷覆层晶粒细小，提高使用性能。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术一实施例的示意图。图2为本专利技术双喷嘴的结构示意图。【具体实施方式】参见图1，本专利技术的喷射成形连续制备复合管坯的方法如下:1、将雾化喷嘴4设置在一充入惰性气体进行保护的空间内，雾化喷嘴4通过导液管3连接中间包2，利用感应加热系统或者电阻丝烘烤系统将中间包2及导液管3进行充分的预热烘烤，烘烤温度达到900?1200°C。2、金属熔液熔炼，在熔炼炉I中进行相关合金成分要求的金属熔液5的熔炼，达到一定的过热度温度后，通过熔炼炉I倾转装置进行倾转，将温度和成分满足要求的金属熔液5倾倒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷射成形连续制备复合管坯的方法，将雾化喷嘴设置在一充入惰性气体进行保护的空间内，雾化喷嘴通过导液管连接中间包，当待喷射的金属熔液的温度和成分满足要求之后将金属熔液倾倒入预热后的中间包中，金属熔液通过导液管流过雾化喷嘴，雾化喷嘴内部通有氮气或氩气，对流过其中间孔的金属熔液进行雾化喷射，形成雾化锥，管坯基体水平放置在旋转和前进的轨道上，管坯基体在雾化喷嘴下方自一侧向另一侧水平移动同时旋转；管坯基体在水平移动过程中待沉积部位同时被高频感应线圈加热；随着金属熔液不断被雾化、沉积一边旋转一边前进，当管基体坯移动至一定长度，另一侧自动夹持管坯，同时旋转和沉积，最终将整个管坯基体上均匀沉积一层，形成复合管坯；同时当长度达到所要求的程度之后，将已经喷制完毕的复合管坯移至储存库缓慢冷却，同时后续的管坯基体紧跟着在被快速感应加热之后移动至喷射沉积位置，开始进行新的一根复合管坯的喷制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵顺利，樊俊飞，任三兵，乐海荣，金雷，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31