薄壁双金属管离心生产方法技术

本发明专利技术公开了一种薄壁双金属管离心生产方法，外层金属液和内层金属液分别从管模的两端快速浇注；外层金属液浇注采用低熔点保护渣混合浇注；当内层金属液浇注时，外层温度低于其熔点30‑100℃；在内外层金属液浇注前和浇注过程中，均由流嘴送入的惰性气体保护；在外层金属液浇注时，管模转速不低于100G。按照该方法生产的薄壁双金属离心管，内层成分控制良好，内外层交界面无夹渣，产生冶金结合，离心管内在质量好，夹杂物含量少，铸造缺陷少。

Centrifugal Production Method of Thin-walled Bimetallic Pipe

The invention discloses a centrifugal production method for thin-walled bimetallic pipe, in which the outer metal liquid and the inner metal liquid are rapidly poured from both ends of the pipe mould; the outer metal liquid is poured by mixing low melting point mold powder; when the inner metal liquid is poured, the outer temperature is lower than its melting point by 30 100 C; and before and after the inner and outer metal liquid is poured. In the process of pouring, the inert gas is fed into the nozzle, and the rotational speed of the pipe mould is not less than 100G when the outer metal liquid is poured. The thin-walled bimetallic centrifugal tube produced by this method has good internal composition control, no slag inclusion at the interface between the inner and outer layers, and metallurgical bonding. The quality of the centrifugal tube is good, the inclusion content is low, and the casting defects are few.

【技术实现步骤摘要】
薄壁双金属管离心生产方法
本专利技术应用于离心铸造领域，提供了一种采用离心铸造生产薄壁双金属管的方法。
技术介绍
薄壁双金属管是指外层或内层的厚度与管径的比值小于0.1的双金属管，薄壁双金属管产品用途很多，对于离心铸造的双金属管来说，不同用途的双金属管其根据内外层材料不同。一种作为后续热加工的原料管坯，如薄壁304L/SA210双金属离心管，总厚约20mm左右，主要用于热轧生产黒液锅炉用双金属锅炉管，外层采用304L，主要用来防止黑液的腐蚀，内层SA210有利于锅炉管提高传热效率。一种是铸态管直接使用，如16Mn/Cr15双金属薄壁耐磨管，总厚约23mm左右，主要用于混凝土输送，内层采用Cr15，要求具有抗磨性能，外层采用16Mn，要求具有焊接性能，同时16Mn需要耐压，具有良好的安全保压性能。这种薄壁双金属离心管采用离心铸造工艺生产，但由于管坯壁薄，金属液凝固速度快，铸造缺陷较多，而且工艺参数范围很窄，内层成分不易控制等问题造成薄壁双金属离心管很难生产出高质量的产品。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：在离心铸造时，采用低熔点保护渣和惰性气体保护纯净金属液，利用高离心力促使保护渣上浮，管模两端浇注消除管模两端温度偏差的影响，从而控制内层成分，生产出高质量的薄壁双金属管。本专利技术所采用的技术方案是：一种薄壁双金属管离心生产方法，外层金属液和内层金属液分别从管模的两端浇注；外层金属液浇注采用低熔点保护渣混合浇注；当内层金属液浇注时，外层温度低于其熔点30-100℃；在内外层金属液浇注前和浇注过程中，均由流嘴送入的惰性气体保护；所述惰性气体自流嘴的管模出口吹出进入管模内，自流嘴成圆周分布的挡板出口吹出将浇注口的空气隔绝。为实现快速充型和夹渣的快速上浮，在外层金属液浇注时，管模转速为120G。所述低熔点保护渣包括有石灰、石英、铝矾土和萤石，上述四种物料的重量百分比分别为25-30%、20-25%、15-20%和35-45%，碱度为1.1-1.3；还包括有偏硅酸钠，其重量为上述四种物料重量的50-100%。为进一步降低保护渣的熔点，所述低熔点保护渣中还含有硼砂，硼砂的重量为上述五种材料总重的5-10%。为减缓薄壁外层的冷却速度，管模两端温度尽可能均匀，浇注时管模内涂层厚度不小于2mm，预热到250-300℃，浇注完管模空冷。为增加管模的使用寿命，内层金属液浇注完后管模立即水冷。为达到快速浇注的目的，所述外层金属液的浇注时间不多于5秒，所述外层金属液的浇注时间不多于6秒。管模的转速不低于100G。为防止内外层金属液降温过快，所述内外层金属液浇注所用钢包在出钢后浇注前覆盖耐火棉保温。本专利技术的有益效果是：按照上述技术方案生产的薄壁双金属离心管，内层成分控制良好，内外层交界面无夹渣，产生冶金结合，离心管内在质量好，夹杂物含量少，铸造缺陷少。附图说明图1为双金属管坯浇注方案示意图；图2为流嘴结构示意图；其中：1-管模、2-挡板、3-流嘴、4-浇注包、5-惰性气体空腔、6-进气管、7-斜铁、8-管模出口、9-挡板出口。具体实施方式实施例1：304L/SA210双金属离心管。本实施例离心铸造304L/SA210双金属离心管为热轧原料管，供热轧生产304L/SA210双金属无缝钢管用。304L/SA210双金属离心管尺寸为Φ178（外径）×Φ158（内径）×3000-4000（长度）mm，内外层结合面中径尺寸Φ173mm。在热轧前，需内外表面加工，以去除双金属离心管中的铸造缺陷，离心双金属管毛坯尺寸为Φ186×Φ150×3600mm，外层厚度6.5mm，外层浇注重量103kg，内层厚度为11.5mm，内层浇注重量165kg。内外层成分要求见下表。材质CSiMnPSCrNi304L≤0.03≤0.75≤2.0≤0.040≤0.03018.0～20.08.0～13.0SA2100.18～0.230.2～0.40.6～0.8≤0.030≤0.030≤0.30≤0.30可见，对于内层成分控制来说，熔合外层之后，Si、Mn、P、S控制相对难度较小，C控制难度次之，而Cr、Ni控制难度最大，尤其是Cr，外层Cr含量很高，熔合外层304L的重量不得超过内层SA210总重的1.5%，否则就超出了Cr≤0.30%的要求，也就是说，内层熔合外层的厚度不得超过0.3mm。离心浇注工艺分析：1、304L的熔点约为1310-1360℃，而SA210的浇注温度约为1580-1620℃，为控制熔合量，必须待304L全部凝固后浇注SA210金属液。所以304L必须采用低熔点保护渣钢渣混合浇注的方式，以防止内外层交界面夹渣。所述低熔点保护渣是指保护渣的熔点远低于金属熔点，一般情况下要低于金属熔点不少于100℃，低熔点保护渣的熔点不得超过1150-1200℃。2、由于离心管坯较长，而且外层厚度很薄，只有6.5mm左右，管模两端金属液的温差很大，所以必须采用管模两端浇注的方式。3、低熔点保护渣用量按照内表面覆盖保护渣层厚度0.5mm计算，需要3-3.5kg。而对于103kg的外层金属液来说，保护渣熔化会造成降温较大。如果保护渣用量降低，需要增设惰性气体保护。4、为了快速充型，缩短金属液中的夹杂物上浮时间，需增加管模转速以增加离心力，管模转速采用100-120G。从上面的工艺分析可以看出，必须采用低熔点保护渣钢渣混合浇注、内外层金属液两端浇注、浇注过程和冷却过程全程惰性气体保护的浇注方案，附图1为双金属离心管浇注方案示意图。管模1的两端分别安装挡板2，浇注包4的流嘴3通过挡板孔插入管模内，内外层金属液分别通过两端的浇注包和流嘴浇注进管模内。具体浇注步骤和参数如下：1、304L金属液熔化成分调整完，升温到1550-1600℃，脱氧后出钢。出钢时钢包内加脱氧剂和低熔点保护渣。钢包需严格按照烘包工艺执行，最好采用耐火石棉保温，出钢后包口覆盖耐火石棉保温。2、管模的304L浇注的一端为浇注端，另一端为非浇注端，也就是内层金属液SA210的浇注一端。按照G=120计算，管模转速为760-780rpm。管模内喷涂涂料，烘烤到240-280℃等待浇注。3、自浇注端通入惰性保护气体，304L金属液和低熔点保护渣同时浇注，在4秒内快速浇注进高速旋转的管模内，304L金属液浇注温度不低于1460℃，保护渣使用量2-2.5kg。4、自非浇注端采用红外线测温枪测量304L的温度，当其凝固后，温度在1260-1300℃时，即304L的温度低于熔点温度30-100℃时，自非浇注端钢渣混合快速浇注SA210金属液，SA210浇注温度1580-1620℃，浇注时间不多于6秒，SA210钢包在出钢和保温方面采取的措施与外层304L相同。由于低熔点保护渣的熔点为1150-1200℃，当内层SA210金属液浇注时，处于液态，可以在离心力的作用下上浮到毛坯的内表面。5、SA210金属液浇注完后，关闭惰性保护气体，同时打开冷却水，冷却管模。离心铸造304L/SA210双金属离心管的工艺要点有：1、低熔点保护渣低熔点保护渣起到洁净金属液和保护防止氧化的作用。低熔点保护渣加入钢包内，在出钢时，迅速熔化，随金属液搅动，可吸附金属液中的脱氧夹杂物，在静止的过程中上浮到金属液表面。该低熔点保护渣包括有石灰、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄壁双金属管离心生产方法，其特征在于：外层金属液和内层金属液分别从管模的两端浇注；外层金属液浇注采用低熔点保护渣混合浇注；当内层金属液浇注时，外层温度低于其熔点30‑100℃；在内外层金属液浇注前和浇注过程中，均由流嘴送入的惰性气体保护；所述惰性气体自流嘴的管模出口（8）吹出进入管模内，自流嘴成圆周分布的挡板出口（9）吹出将浇注口的空气隔绝。

【技术特征摘要】
1.一种薄壁双金属管离心生产方法，其特征在于：外层金属液和内层金属液分别从管模的两端浇注；外层金属液浇注采用低熔点保护渣混合浇注；当内层金属液浇注时，外层温度低于其熔点30-100℃；在内外层金属液浇注前和浇注过程中，均由流嘴送入的惰性气体保护；所述惰性气体自流嘴的管模出口（8）吹出进入管模内，自流嘴成圆周分布的挡板出口（9）吹出将浇注口的空气隔绝。2.根据权利要求1所述的薄壁双金属管离心生产方法，其特征在于：所述低熔点保护渣包括有石灰、石英、铝矾土和萤石，上述四种物料的重量百分比分别为25-30%、20-25%、15-20%和35-45%，碱度为1.1-1.3；还包括有偏硅酸钠，其重量为上述四种物料重量的50-100%。3.根据权利要求2所述的薄壁双金属管离心生产方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：程鹏，李栋，王冰，杨志，费中华，毛凯田，焦玲，
申请(专利权)人：卓然靖江设备制造有限公司，上海卓然工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32