一种薄壁耐磨铸钢管及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种薄壁耐磨铸钢管及其制备方法，所述铸钢管的原料组分按重量百分比配比如下：C：0.3‑0.7％，Si：0.6‑1.0％，Mn：1.5‑2.2％，V：0.12‑0.22％，Cr：8.0‑10.0％，Ni：0.4‑0.9％，Ti：0.05‑0.10％，P≤0.015％，S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的微量元素，所述耐磨铸钢管的壁厚为5～12mm。该方法制备的耐磨铸钢管壁厚最低可以达到5.0mm，相比于传统浇铸的离心铸管，能在同等工矿使用条件下，壁厚减薄三分之一，既能节约合金消耗，又能减少资源及钢材的消耗，同时实现了对钒、钛、铬、镍资源的节约，并且薄壁铸钢管脱模方便，保证产品外壁表面光洁，减少模筒损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种薄壁耐磨铸钢管及其制备方法
本专利技术涉及一种耐磨金属材料
，具体涉及一种薄壁耐磨铸钢管及其制备方法。
技术介绍
目前，国内外在电力、矿山、冶金、土木建筑、环保等行业的许多大型成套设备和装置的关键部位，均采用了大量管道，这类管道大多数是长期连续服役，工作环境恶劣，输送介质为灰渣、砂石、泥浆等含有尖锐固体的物料，耐磨性要求很高。现有铸造耐磨铸钢件的最有效方法之一是向铸钢中加入合金元素。使用最多的合金元素有铬、镍、钼、锰、钒、钛、铜、钨、铝、锆、硅等，这些元素均能与铸钢中的碳形成高硬度的碳化物，制成高合金铸钢件，从而提高耐磨性能，但加入的合金份量较多，价格昂贵，成本较高。长铸钢管的生产一般采用离心铸造方法，由于钢水在离心力作用下凝固，不仅管体组织致密，而且可使渣、微量元素从钢水中浮出，使得钢水在凝固前得到净化。目前国内所浇注钢管壁厚最低为9-10mm，而后再对所浇注的钢管进行轧制和热处理，最终获得所需贝氏体钢管产品。国内仅有清华大学基于传统转炉冶炼、连续铸钢和热送轧制锰系贝氏体钢的研究开发，目前已经研发成功空冷贝氏体钢，但铸管壁厚较厚，并且在熔炼过程中通常都加入钼系微量合金元素，由于钼资源宝贵且价格昂贵，该类钢生产成本极高，这不仅浪费合金消耗，还会增加生产合金所需宝贵资源。在浇铸中，钢水不能与型筒内表面直接接触，否则会与型筒内表面粘结，从而导致铸管无法与型筒分离，为此，必须在型筒内表面喷涂一层涂料，其目的，一方面使钢水与型筒内壁隔离，另一方面起到保温作用，以使钢水易于成型，所以涂料以及喷涂工艺直接关系到铸件质量。目前使用的涂料以及喷涂方法往往使生产的铸管出现壁厚不均匀，外壁表面质量不好，铸管成型性较差，如壁厚均匀性差，甚至拔管困难等缺点。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种薄壁耐磨铸钢管及其制备方法，该方法制备的耐磨铸钢管壁厚最低可以达到5.0mm，相比于传统浇铸的离心铸管，能在同等工矿使用条件下，壁厚减薄三分之一，既能节约合金消耗，又能减少资源及钢材的消耗，同时实现了对钒、钛、铬、镍资源的节约，并且薄壁铸钢管脱模方便，保证产品外壁表面光洁，减少模筒损耗。为解决以上技术问题，本专利技术提供的技术方案是一种薄壁耐磨铸钢管，其特征在于，所述铸钢管的原料组分按重量百分比配比如下：C：0.3-0.7％，Si：0.6-1.0％，Mn：1.5-2.2％，V：0.12-0.22％，Cr：8.0-10.0％，Ni：0.4-0.9％，Ti：0.05-0.10％，P≤0.015％，S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的微量元素，所述耐磨铸钢管的壁厚为5～12mm。优选的，所述铸钢管的原料组分按重量百分比配比如下：C：0.4-0.6％，Si：0.7-0.9％，Mn：1.6-2.0％，V：0.15-0.20％，Cr：8.5-9.5％，Ni：0.5-0.8％，Ti：0.06-0.09％，P≤0.015％，S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的微量元素，所述耐磨铸钢管的壁厚为5～12mm。本专利技术还提供了一种薄壁耐磨铸钢管的制备方法，所述铸钢管的原料组分按重量百分含量计配比如下：C：0.3-0.7％，Si：0.6-1.0％，Mn：1.5-2.2％，V：0.12-0.22％，Cr：8.0-10.0％，Ni：0.4-0.9％，Ti：0.05-0.10％，P≤0.015％，S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的微量元素，其制备方法包括以下步骤：(1)按照所述铸钢管的原料组分进行配料，以Si、Mn、Cr、Ni、Ti、V的含量为标准选配含锰合金、含钛合金、含镍合金、含铬合金、含钒合金的废钢，将所述废钢进行熔炼，待所述废钢熔化后进行除渣得到第一合金液；(2)将模筒进行预热然后将涂料喷涂在模筒内壁；(3)采用所述第一合金液在模筒内壁进行浇铸得到第一铸钢管，将所述第一铸钢管进行脱模拔管得到所述薄壁耐磨铸钢管。优选的，所述步骤(2)中模筒预热的温度为250～350℃。更优选的，所述步骤(2)中模筒预热的温度为300℃。优选的，所述步骤(2)中涂料为锆英粉涂料，所述锆英粉涂料中锆英粉的比重为35～38％。更优选的，所述锆英粉的主要成分包括ZrO2≥70％、SiO2≤28％、TiO2≤0.6％、Fe2O3≤0.4％、P2O5≤0.2％、Al2O3≤0.8％。更优选的，在使用时，在锆英粉中加水，搅拌均匀后即可进行喷涂，涂料喷涂时喷涂压力为0.4～0.6MPa，为了使涂料能够喷涂均匀，在喷涂前涂料还需进行1～3次过滤。更优选的，所述锆英粉涂料中锆英粉的比重根据使用温度的不同有所区别，在15～40℃温度下，其比重优选为37～38％，在0～15℃温度下，其比重优选为35～36％。优选的，所述步骤(2)中所述涂料的喷涂厚度为0.8～1.2mm。其中，涂料的喷涂厚度可以根据铸钢管的浇铸厚度进行调整，当铸钢管的壁厚为9～12mm时，涂料的喷涂厚度为1.0～1.2mm，当铸钢管的壁厚为6～9mm时，涂料的喷涂厚度为0.8～1.0mm。优选的，所述步骤(2)中所述涂料的喷涂压力为0.4～0.6MPa。优选的，所述步骤(3)中浇铸温度为1500～1600℃，浇铸速度为20～30kg/s。优选的，所述步骤(3)中所述模筒转速为60～70G重力倍数，所述第一铸钢管拔管的温度为400～600℃。优选的，所述薄壁耐磨铸钢管在包装入库前还需要进行抛丸处理并检验。其中，检验合格的产品进行包装入库，检验不合格的产品需要进行重新冶炼。本申请与现有技术相比，其详细说明如下：四川攀西地区蕴藏着丰富的钒钛资源，其综合利用也得到国家层面的高度重视，成立了国家级攀西钒钛资源创新开发试验区。本申请的技术方案通过调整用于离心浇铸的钢水合金配比，提高钒、钛微合金化效率，减少钢管二次轧制和热处理工序，从而实现对钒、钛、铬、镍资源的节约，并实现新型贝氏体耐磨、耐热钢管的生产。由于产品为薄壁管，在浇铸时必须考虑钢水的流动性，否则就会出现壁厚不均或长度方向不够的情况出现。因此，在成分设计中，特提出要控制Mn-Si比，比值越高，钢水流动性就越好，但也不能太高，要充分考虑Mn合金的经济性。早期的耐高温管采用较高的Si元素，主要是考虑可以防止高温下渗碳，导致强度变低，但Si过高，钢水流动性就差。本专利技术中，采用较低的Si元素，成分设计中加入Cr和Ni合金，Cr能增强管子的耐渗碳性和抗氧化性，Ni和Ti合金的加入，能提高管子的蠕变断裂强度和高温塑性。V、Cr合金能显著提高管子的强度和硬度，同时Cr合金元素与C元素结合形成铬的碳化物，使管子具有良好的耐磨性。其中，铬具有细化晶粒，抗氧化，耐腐蚀的作用，其强化机体的能力很大；但是钢中的铬会降低钢水的流动性，而锰和镍可以提高钢水的流动性，锰是一种提高强度、硬度和耐磨性的常用合金元素，其强化基体的作用也很大，锰可明显提高淬透性，细化珠光体组织，提高硬度和耐磨性、降低钢的塑性脆性转变温度，在不降低塑性的条件下提高强度，但锰在低合金范围内有所粗化晶粒，铸件耐磨性能随锰的含量的增高而降低。镍在铸钢中既能提高强度，强化硬度，又能增强韧性，同时又提高铸件耐腐蚀性能，但镍的含量太高将会降低铸钢管的耐磨性。因此，本申请中Si的含量设计为0.6-1.0％，Mn的含量涉及为1.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄壁耐磨铸钢管，其特征在于，所述铸钢管的原料组分按重量百分比配比如下：C：0.3‑0.7％，Si：0.6‑1.0％，Mn：1.5‑2.2％，V：0.12‑0.22％，Cr：8.0‑10.0％，Ni：0.4‑0.9％，Ti：0.05‑0.10％，P≤0.015％，S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的微量元素，所述耐磨铸钢管的壁厚为5～12mm。

【技术特征摘要】
1.一种薄壁耐磨铸钢管，其特征在于，所述铸钢管的原料组分按重量百分比配比如下：C：0.3-0.7％，Si：0.6-1.0％，Mn：1.5-2.2％，V：0.12-0.22％，Cr：8.0-10.0％，Ni：0.4-0.9％，Ti：0.05-0.10％，P≤0.015％，S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的微量元素，所述耐磨铸钢管的壁厚为5～12mm。2.根据权利要求1所述的薄壁耐磨铸钢管，其特征在于，所述铸钢管的原料组分按重量百分比配比如下：C：0.4-0.6％，Si：0.7-0.9％，Mn：1.6-2.0％，V：0.15-0.20％，Cr：8.5-9.5％，Ni：0.5-0.8％，Ti：0.06-0.09％，P≤0.015％，S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的微量元素，所述耐磨铸钢管的壁厚为5～12mm。3.一种薄壁耐磨铸钢管的制备方法，其特征在于，所述铸钢管的原料组分按重量百分含量计配比如下：C：0.3-0.7％，Si：0.6-1.0％，Mn：1.5-2.2％，V：0.12-0.22％，Cr：8.0-10.0％，Ni：0.4-0.9％，Ti：0.05-0.10％，P≤0.015％，S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的微量元素，其制备方法包括以下步骤：(1)按照所述铸钢管的原料组分进行配料，以Si、Mn、Cr、Ni、Ti、V的含量...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海波，李元廷，周大伟，张琦，龚波，
申请(专利权)人：四川省达州钢铁集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51