一种固液双金属耐磨防蚀泵送管道及其制备方法技术

本发明专利技术涉及工程机械混泥土泵送系统，公开了一种固液双金属耐磨防蚀泵送管道及其制备方法，所述制备方法为：先将金属外管道装夹在离心浇铸机铸型钢模上预热，之后将熔融液态的金属内管道原料离心浇铸至金属外管道的内表面成型金属内管道，然后利用铸造余热进行淬火处理，再低温回火即得。所述固液双金属耐磨防蚀泵送管道，从外及里，依次为金属外管道、结合层、金属内管道，其具有优异的耐磨性、防蚀性、抗冲击韧性、散热性和热胀冷缩一致性。特别是，相比较于双液双金属复合管道，质量更轻，尤其对于垂直高度500米以上超高层建筑的泵送系统需求轻量化的管道，优势更为明显。

【技术实现步骤摘要】
一种固液双金属耐磨防蚀泵送管道及其制备方法
本专利技术涉及一种固液双金属耐磨防蚀泵送管道及其制备方法；属于金属材料热加工

技术介绍
工程机械混泥土泵送高度高达500多米，对泵送管道性能要求越来越高。目前，泵送管道通常采用双金属复合管道，其内壁部分输送包括卵石的混泥土，要求耐磨防蚀，而外壁部分起骨架刚性支撑作用，要求机械强度高、韧性和刚度好。双金属复合管道的复合方式一般采用以下两种方式进行制作，一是将两种不同材质的金属管进行套管的机械复合，内管外径略小于外管的内径，由于高铬合金管是脆性材料，不适宜于挤压等方式的装配，只能采用间隙安装，中间再注入填充物，用于增强内管的支撑。二是在金属管道内壁堆焊一定厚度的合金材料，用电焊、钎焊法等进行熔化复合，内外层金属管道的金属材料的性能互补，充分发挥各自的优良性能。采用机械复合、熔化复合的方式制得的双金属复合管道，虽然做到了两种金属材料克服各自不足，优势互补，节约了近一半的昂贵资源，使产品能适应更多的工况需求，但是，机械复合的产品的两种金属材料之间仍然存在有间隙，设备运行中经温度变化、机械振动、压力波动，两金属材料之间会产生松动或变形，而导致设备运行不安全情况时有发生；熔合复合工艺中的堆焊、钎焊工艺的质量缺陷，如两焊道之间高低不平，出现夹渣、氧化和凹坑等等，这些缺陷不可避免会带到复合管道产品制作中，会造成后续使用过程中该产品变形，易松动移位。此外，使用这两种方式制得的双金属复合管道除存在这些隐患外，同时也加大了物料输送阻力，增加了动力消耗，浪费能源。授权公告号CN104295804A的中国专利技术专利公开了一种双液双金属管道及其制备方法，其包括内层金属管道、外层金属管道以及两者之间的融合带。此方法的缺点是起骨架支撑的外层金属管道虽然使用离心铸造法制得，机械性能比传统铸造法高20％左右，但比机械轧制的型材管道的机械性能要低，并且还不可避免会产生铸造组织缺陷，如夹渣、气孔等，管件上任何的一个小缺陷，对于泵送距离远、压力大的管道都有可能造成穿孔等破坏，特别是对于垂直高度500米以上的超高层建筑泵送管道，容易出现重大安全事故，甚至造成机废人亡。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种固液双金属耐磨防蚀泵送管道的制备方法。本专利技术的第二个目的在于提供上述制备方法所制备的固液双金属耐磨防蚀泵送管道。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术一种固液双金属耐磨防蚀泵送管道的制备方法，包括如下步骤：将金属外管道预热，然后将熔融液态的金属内管道原料离心浇铸至金属外管道的内表面成型金属内管道，淬火处理，回火处理后即得。本专利技术所提供的制备方法，采用预先成型的金属外管道，然后再将金属外管道预热后，通过将熔融液态的金属内管道原料浇铸至金属外管道内表面而成型金属内管道，同时在金属内管道的成型过程中，熔融液态的金属内管道原料渗入到金属外管道内表层形成的固态熔融界面，该固态熔融界面作为以及位于金属外管道与金属内管道之间的结合层，将金属外管道和金属内管道固连成整体。优选的方案，所述金属外管道的厚度为2～3mm。优选的方案，所述金属外管道选自低碳轧制无缝钢管、低碳合金轧制无缝钢管、低碳轧制焊管、低碳合金轧制焊管中的一种。金属外管道，用以保证管道的结构强度，因此所选用的材料具有机械强度、抗共振性和耐冲击性高的特点。优选的方案，所述金属外管道的内表面加工有凹槽，所述凹槽的深度为0.2～0.3mm。专利技术人发现，将金属外管道的内表面设置凹槽后，金属外管道内表面变成容易预热和熔焊的表面，可使内表面的凹槽的尖端很好地与熔融液态形成过渡线或过渡层，在后续旋转冷却过程中，由于始终存在反向离心力，所以能够起到阻障所述金属内管道收缩和分离，必然减小所述金属内管道的收缩。进一步的优选，所述凹槽选自螺旋线槽、花键槽、V形槽、滚花槽中的一种。优选的方案，所述金属内管道的材质选自高铬铸铁或镍硬铸铁。进一步的优选，当金属内管道的材质选自高铬铸铁时，其金属内管道的原料组成，按重量份计，组成如下：碳200～400份，铬2400～3000份，锰40～250份，钼10～300份，镍10～150份，钒10～150份，铜10～120份，硅30～250份，稀土20～30份，铁5350～7270份，所述稀土选自镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇和钪中的至少一种。本专利技术在金属内管道的原料中配入了20～30份稀土元素，且采用的是多种少量的配入方法，以获取更好的协同效果，稀土元素主要作用在于脱氧和去硫，从而抑制夹杂物在晶界的偏聚，改善晶界状况；另外，由于稀土元素偏聚、吸附在碳化物择优长大的方向上，使碳化物的生长受到抑制，从而使其变得均匀、孤立，而其他变质元素可以形成弥散分布的碳、氮化合物，阻止晶粒长大，从而细化晶粒。稀土复合变质剂的以上作用不仅改善材料的显微组织，而且可使材料的性能特别是冲击韧性明显提高。进一步的优选，当金属内管道的材质选自镍硬铸铁时，其金属内管道的原料组成，按重量份计，组成如下：碳200～400份，铬700～1000份，锰40～250份，钼10～300份，镍400～1000份，钒10～150份，铜10～120份，硅30～250份，稀土20～30份，铁6500～8580份；所述稀土选自镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇和钪中的至少一种。优选的方案，所述金属外管道预热的温度为800～900℃。优选的方案，所述熔融液态的金属内管道原料的温度为1550～1650℃。在本专利技术中，先将金属外管道预热至800～900℃，所述熔融液态的金属内管道原料的温度为1550～1650℃，这样整体平均温度达到了1100℃，并且在离心力作用下，金属液体撞击所述金属外管道内表面，必然使所述金属内管道液体渗入到所述金属外管道内表面的固态熔融界面，从而形成冶金结合层。同时，由于所述金属外管道壁厚较薄，整体旋转冷却时，必然无温差同步收缩。在本专利技术中，金属外管道预热的温度至关重要，若温度过低，则无法使金属内管道液体渗入到所述金属外管道内表面无法形成结合成，而温度过高，则结合层过厚，则会导致材料强度的大幅降低，甚至产生变形。在实际操作过程中，先将所述金属外管道装夹在离心浇铸机铸型钢模上，然后进行离心烧铸，铸型钢模的起始温度为350～450℃。优选的方案，所述离心浇铸时，金属内管道原料金属熔融液体浇注进铸型的速度为20～25kg/s，浇注时铸型的线速度为7～9m/s。优选的方案，所述金属内管道的厚度为3～3.5mm。优选的方案，所述淬火处理的过程为：浇注完成的固液双金属耐磨防蚀泵送管道冷却到960℃～1020℃时，向管内鼓风，当温度降到700℃以下，取出，空冷。在本专利技术中，淬火是利用铸造余热进行的，在淬过过程中，本专利技术采用了风冷的方式，可以有效避免现有技术中喷水冷却所产生的，金属内管道高铬材料组织产生裂纹和硬度不均匀风险。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固液双金属耐磨防蚀泵送管道的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将金属外管道预热，然后将熔融液态的金属内管道原料离心浇铸至金属外管道的内表面成型金属内管道，淬火处理，回火处理后即得。/n

【技术特征摘要】
1.一种固液双金属耐磨防蚀泵送管道的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将金属外管道预热，然后将熔融液态的金属内管道原料离心浇铸至金属外管道的内表面成型金属内管道，淬火处理，回火处理后即得。


2.根据权利要求1所述的一种固液双金属耐磨防蚀泵送管道的制备方法，其特征在于：所述金属外管道的厚度为2～3mm,所述金属外管道选自低碳轧制无缝钢管、低碳合金轧制无缝钢管、低碳轧制焊管、低碳合金轧制焊管中的一种。


3.根据权利要求1所述的一种固液双金属耐磨防蚀泵送管道的制备方法，其特征在于：所述金属外管道的内表面加工有凹槽，所述凹槽的深度为0.2～0.3mm。


4.根据权利要求1所述的一种固液双金属耐磨防蚀泵送管道的制备方法，其特征在于：所述金属内管道的材质选自高铬铸铁或镍硬铸铁；当金属内管道的材质选自高铬铸铁时，其金属内管道的原料组成，按重量份计，组成如下：碳200～400份，铬2400～3000份，锰40～250份，钼10～300份，镍10～150份，钒10～150份，铜10～120份，硅30～250份，稀土20～30份，铁5380～7290份；所述稀土选自镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇和钪中的至少一种；
当金属内管道的材质选自镍硬铸铁时，其金属内管道的原料组成，按重量份计，组成如下：碳200～400份，铬700～1000份，锰40～250份，钼10～300份，镍400～1000份，钒10～150份，铜10～120份，硅30...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾祥松，曾代忠，李兴旺，
申请(专利权)人：株洲三联富润机械有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43