专利名称：：双金属冶金复合耐磨管坯及其生产方法
技术领域：
：本发明涉及金属铸造成型领域，尤其是一种双金属冶金复合耐磨管坯及其生产方法。
背景技术：
：X/高铬白口铸铁双金属复合管主要用于煤矿、金矿、铜矿、铁矿、磷酸盐矿、硫酸钾矿等采矿行业当中，以及用于一些输送固体材料的管材。其中X指普碳钢或低合金高强度钢材料，如14MnV、16MnV;高铬白口铸铁为耐磨损的白口铸铁合金材料(如GB8263-87中KmTBCr20Mo2Cul、KmTBCr26等钢号)，根据使用要求的不同可对其成分做适当调整，这种材料一般用于矿山、冶金、电力、建材和机械等行业的易磨损件。目前广泛应用的耐磨管一般有两种1)内衬高铬铸铁耐磨管此种耐磨管外层采用普通成品碳钢钢管，在低温下以碳钢钢管作为管模浇注内层高铬铸铁，形成内衬高铬铸铁耐磨管，由于浇注过程中外层温度较低，内外层不会发生冶金结合，因此采用这种成型工艺成型的耐磨管存在着内外分层现象，内层脆性高铬铸铁得不到外层碳钢的支撑作用，容易发生破裂，整体强度较低。2)双液浇注而成双金属复合耐磨管此成型工艺参见公开号为CN1759956A《双液离心浇注制造双金属复合耐磨管的方法》的专利，该工艺同样采用离心双液浇注，其大致步骤为①按水与石墨粉的体积比为i:o.3-1.o配制水基石墨涂料喷涂于管模内表面；②用火焰烘干模管内表面涂料后浇注外层钢液；③待冷却凝固后，离心浇注内层钢液，冷却成型，即制成双金属复合耐磨管。利用此法生产的耐磨管，由于涂料采用水基石墨涂料喷，容易造成外层钢水的增碳，外层含碳量的增加，会降低产品的韧性，影响产品质量；同时，由于浇注过程中未采用保护渣保护浇注，炼钢过程中产生的高熔点渣难于上浮，易产生夹杂和夹渣，不能达到完全冶金结合，剪切强度较低。
发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种能提高产品合格率、能有效防止外层增碳、使用安全性高的双金属冶金复合耐磨管坯的生产方法。本发明还提供一种根据上述方法生产的双金属冶金耐磨复合管坯。为解决上述技术问题，本发明方法所采取的技术方案是一种双金属冶金复合耐磨管坯的生产方法，其关键在于该生产方法包括以下步骤(1)将金属管模烘烤至200-30(TC后喷涂水基锆英粉类涂料，喷涂厚度为1.0-3.Omm;(2)喷涂完成后将金属管模烘烤至200-35(TC后离心浇注外层金属液，浇注后冷却，待外层内表面温度冷却至低于外层金属固相线温度时开始浇注内层金属液；(3)将内层金属液通入金属管模内离心浇注，浇注完后冷却，待外层和内层全部凝固后停止冷却，此时内层和外层已经达到完全冶金熔合；其中，所述外层为普碳或低合金高强度钢材料，内层为高铬白口铸铁材料。优选的，低合金高强度钢材料为14MnV、16MnV，普碳钢为20#、Q235、25ft，高铬白口铸铁材料为Cr26、Cr15。作为本发明进一步的优选方案，在上述步骤(2)之前向外层金属液加入低熔点保护渣，在步骤(3)之前向内层金属液加入低熔点保护渣，低熔点保护渣的熔点低于所浇注钢水熔点150-30(TC，加入量为金属液重量的0.5%-1.5%。进一步的本发明还提供了由上述生产方法制得的双金属冶金复合耐磨管坯。采用上述技术方案所产生的有益效果在于本生产方法中当外层内表面温度低于外层金属固相线温度一定范围时浇注内层金属液，这样可使得内层与外层完全冶金熔合，内外层形成的冶金熔合层的厚度大约在0.5-2mm，在管模壁上喷涂水基锆英粉类涂料较水基石墨涂料相比可有效控制外层钢水的碳含量，提高产品质量；进一步的改进向外层与内层金属液中加入低熔点保护渣可有效减少夹杂和夹渣，使内外层更好的完成冶金熔合，铸坯合格率提高；通过此生产方法生产的管坯在铸态或经常规热处理后使用，其高耐磨性、脆性的内层通过冶金熔合与外层高强度、高韧性钢连接在一起，内外层不易分层，外层金属对内层金属提供了支撑作用，较单金属高铬铸铁耐磨管提高了使用的安全性，延长了其使用寿命。图l是本发明的示意图；其中，1、金属管模；2、涂层；3、外层；4、内层;具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明中双金属复合管坯的内层采用GB8263-87中规定的牌号，比如KmTBCr20Mo2Cul、KmTBCr26等，根据使用要求的不同可对其成分做适当调整，外层为普碳钢或低合金高强度钢材料，普碳钢材料如20#、9235、25#，低合金高强度钢材料如14MnV、16MnV。浇注过程中，需对金属管模实时冷却，冷却装置可采用位于金属管模上方的冷却水喷淋装置或其他冷却管模的装置。因本生产方法采用的是热模法离心浇注，浇注过程中需控制离心速度，其根据管模内径确定，一般金属管模转速为60-120G。在本发明中浇注外层、内层金属液时，控制金属管模转速为80G左右。浇注时所加入的金属液重量采用电子秤来秤量或采用定量出钢。下述实施例1、2、3中外层金属液的熔点为1510-152(TC左右，内层高铬白口铸铁材料金属液的熔点为1250-129(TC左右，低熔点保护渣的组成与所浇注金属的熔点相匹配，其应满足关系Tm-30(TC《Ts《Tm-150°C，Tm、Ts分别为所浇注金属和所加入熔渣熔点，单位是t:。外层金属液的成分及内层金属液成分参见表1，所制得管坯内外层成分参见表2，所得管坯的有关性能参见表3。实施例l(管还规格①617[外径]X①589[中径]X①563[内径]X3100mm)(1)将金属管模1烘烤至27(TC后喷涂水基锆英粉类涂料，喷涂厚度为2.4mm;水基锆英粉涂层的组成应满足(为重量份数比)(锆英粉聚合氯化铝膨润土水活性剂[洗衣粉或磺酸钠]=ioo:5-8:12-15:50:o.5-o.8)(2)喷涂完成后将金属管模烘烤至28(TC离心浇注外层金属液，浇注重量为710kg，浇注温度为1610°C，浇注完后冷却，浇注之前向外层金属液中加入4.5kg低熔点保护渣，低熔点保护渣的组成为(为重量百分含量)Ca0:34.1%;Si02:29.8%;A1203:2.51%;CaF2:7.94%;Na20:14.57%;MgO:2.51%;BaO:8.57%;(3)当外层内表面温度冷却至低于外层金属液熔点50-60°C时开始浇注内层金属液，浇注重量为530kg，浇注完后冷却，待外层与内层全部凝固后停止冷却，此时内层和外层已经达到完全冶金熔合，浇注前向内层金属液加入3kg低熔点保护渣，低熔点保护渣组成为(为重量百分含量):CaO:21%;Si02:33%;A1203:5%;CaF2:20%;Na20:12%;BaO:8%。实施例2(管坯规格①617[外径]X①571[中径]X①537[内径]X3100mm)(1)将金属管模烘烤至285t:后喷涂水基锆英粉类涂料，喷涂厚度为2.1mm;水基锆英粉类涂料的组成应满足(为重量份数比)(锆英粉聚合氯化铝膨润土水活性剂[洗衣粉或磺酸钠]=ioo:5-8:12-15:50:o.5-o.8)。(2)喷涂完成后将金属管模烘烤至295t:离心浇注外层金属液，浇注重量为1036kg，浇注温度为1587t:，浇注完后冷却，浇注之前向外层金属液中加入6.5kg低熔点保护渣，低熔点保护渣组成为(为重量百分含量):CaO:34.1%;Si02:29.8%;A1203:2.51%;CaF2:7.94%;Na20:14.57%;MgO:2.51%;BaO:8.57%。(3)当外层内表面温度冷却至低于外层金属液熔点110-12(TC时开始浇注内层金属液，浇注重量为722kg，浇注完后冷却，待外层与内层全部凝固后停止冷却，此时内层和外层已经达到完全冶金熔合，浇注前向内层金属液加入4kg低熔点保护渣，低熔点保护渣组成为(为重量百分含量):CaO:21%;Si02:33%;A1203:5%;CaF2:20%;Na20:12%;BaO:8%。实施例3(管还规格①222[外径]X①193[中径]X①184[内径]X2100mm)(1)将金属管模烘烤至28(TC后喷涂水基锆英粉类涂料，喷涂厚度为1.3mm;水基锆英粉类涂料的组成应满足(为重量份数比)(锆英粉聚合氯化铝膨润土水活性剂[洗衣粉或磺酸钠]=ioo:5-8:12-15:50:o.5-o.8)。(2)喷涂完成后将金属管模烘烤至31(TC离心浇注外层金属液，浇注重量为230kg，浇注温度为1644t:，浇注完后冷却，浇注之前向外层金属液中加入1.5kg低熔点保护渣，低熔点保护渣组成为(为重量百分含量):CaO:34.1%;Si02:29.8%;A1203:2.51%;CaF2:7.94%;Na20:14.57%;MgO:2.51%;BaO:8.57%。(3)当外层内表面温度冷却至低于外层金属液熔点50-6(TC时开始浇注内层金属液，浇注重量为80kg，浇注完后冷却，待外层与内层全部凝固后停止冷却，此时内层和外层已经达到完全冶金熔合，浇注前向内层金属液加入0.5kg低熔点保护渣，低熔点保护渣组成为(为重量百分含量):CaO:31%;Si02:42%;A1203:3.4%;CaF2:6.5%;Na20:9%;MgO:4%;MnO:4.1%表1金属液成分(重量百分比％)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>将采用上述实施例制得的管坯经正火+回火常规热处理后其外层性能能满足X52钢级要求，内层性能满足高铬白口铸铁国标GB/T8263-1999要求。本发明中通过低熔点保护渣的保护浇注，铸坯中T[O]含量控制在11X10—4%(实施例1)、18X10—4%(实施例2)和33X10—4%(实施例3)的较低水平，通过批量的生产实验证明通过加入本低熔点保护渣，T[O]含量一般能控制在40X10—4%以下；并且通过批量的生产实践分析得出铸坯合格率(结合层不夹渣，不过熔)由未使用本低熔点保护渣保护浇注时的70%左右，平均上升了25%左右。由表1和表2中碳含量的对比可以看出，通过喷涂水基锆英粉类涂料，可有效防止外层增碳，且由烧损原因，碳含量有小幅下降，由O.168%到0.145%(实施例1)、0.142%到0.135%(实施例2)、0.157%到0.155%(实施例3)，这可提高产品质量，从而提高产品合格率，通过批量生产实践证明通过喷涂本水基锆英粉类涂料对提高产品合格率有较好的效果。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。权利要求一种双金属冶金复合耐磨管坯的生产方法，其特征在于该生产方法包括以下步骤(1)将金属管模烘烤至200-300℃后喷涂水基锆英粉类涂料，喷涂厚度为1.0-3.0mm；(2)喷涂完成后将金属管模烘烤至200-350℃后离心浇注外层金属液，浇注后冷却，待外层内表面温度冷却至低于外层金属固相线温度时开始浇注内层金属液；(3)将内层金属液通入金属管模内离心浇注，浇注完后冷却，待外层和内层全部凝固后停止冷却，此时内层和外层已经达到完全冶金熔合；其中，所述外层为普碳钢或低合金高强度钢材料，内层为高铬白口铸铁材料。2.根据权利要求1所述的双金属冶金复合耐磨管坯的生产方法，其特征在于所述低合金高强度钢材料为14MnV、16MnV，普碳钢为20#、Q235、25#，高铬白口铸铁材料为Cr26、Crl5。3.根据权利要求1所述的双金属冶金复合耐磨管坯的生产方法，其特征在于在步骤(2)之前向外层金属液加入低熔点保护渣，在步骤(3)之前向内层金属液加入低熔点保护渣，低熔点保护渣的熔点低于所浇注钢水熔点150-30(TC，加入量为金属液重量的0.5%-1.5%。4.一种双金属冶金复合耐磨管坯，其特征在于采用权利要求1、2或3所述的生产方法加工制造。全文摘要本发明公开了一种双金属冶金复合耐磨管坯的生产方法，该方法的步骤为先将金属管模烘烤至200-300℃后喷涂水基锆英粉类涂料，喷涂厚度为1.0-3.0mm，然后将金属管模烘烤至200-350℃后离心浇注外层金属液，浇注后冷却，待外层内表面温度冷却至低于外层金属固相线温度时开始浇注内层金属液，最后将内层金属液通入金属管模内离心浇注，浇注完后冷却，待外层和内层全部凝固后停止冷却，此时内层和外层已经达到完全冶金熔合，所述外层为普碳钢或低合金高强度钢材料，内层为高铬白口铸铁材料。本发明还公开了采用上述方法制造的双金属冶金复合耐磨管坯。本生产方法生产的管坯其内外层金属能完全冶金熔合、合格率提高且使用安全性高。文档编号B22D19/08GK101774010SQ20101010278公开日2010年7月14日申请日期2010年1月29日优先权日2010年1月29日发明者宋亚峰,王黎晖,申勇,陈建波,霍川喜,高杰申请人:新兴铸管股份有限公司