一种半弯管的制造方法与流程

本发明涉及一种建筑、矿山、冶金、电力、石油、煤炭、粮食加工等行业的输送弯管结构的制造，更具体地说，涉及一种半弯管的制造方法。

背景技术：

弯管的成型技术主要有铸造成型、模压成型等，它们都是依靠成型模具，通过浇注或是热冷压工艺仿形生成的；无论是哪一种机器设备及管道，大部分都用到弯管，主要用以输送各种物料；弯管的材料有铸铁、不锈钢、合金钢、可锻铸铁、碳钢、有色金属及塑料等材质；在建筑、矿山、冶金、电力、石油、煤炭、粮食加工等行业中，物料的输送是通过管道压力输送，输送管受到较大的压力和严重的磨损。因此对输送管，特别是连接弯管有较高的综合性能要求，提高弯管的使用寿命，现已成为很难攻克的难题。

弯管目前使用最为广泛的是单层高锰钢弯管，也有少量使用双层高铬铸铁弯管。单层高锰钢弯管耐磨性能差，硬度低，安全性低；双层耐磨弯管成本高，质量较好，耐磨性能优，硬度高，安全性高，但性价比不高；开发一种性能优异、成本低、安全性好的耐磨弯管是整个行业迫切需要开展的工作，通过掌握管道磨损的机理以及不同工作状态下，物料的流动方式，模拟出管道最易磨损的区域，并会对该区域，提高耐磨层厚度或提高该区域材料的耐磨性能，以达到整体提高弯管寿命的目的，为客户节约成本，为社会节约资源。

现有技术中关于耐磨抗冲击弯管已有相关技术方案公开，如专利公开号：CN 204717206U，公开日：2015年10月21日，发明创造名称为：一种外整体、内两分双层式耐磨抗冲击弯管，该申请案公开了一种外整体、内两分双层式耐磨抗冲击弯管，它由外整体内两分双层弯管、两个耐磨连接法兰、法兰焊缝组成；本外整体、内两分双层式耐磨抗冲击弯管用于建筑、矿山、冶金、电力、石油、煤炭、粮食加工等行业的恶劣环境，设计为外整体、内两分双层的独特结构，分为保护层与耐磨层，耐磨性能好，使用寿命长，性价比高，容易实现大批量生产，质量稳定可靠，安全性能高。

但是，上述申请案存在的技术问题在于：其中半弯管的结构属于铸造领域的异形件，其铸造过程中存在大量产品缺陷，如何克服上述铸造过程中存在的大量产品缺陷，是现有技术中亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有半弯管的铸造过程中存在大量产品缺陷的不足，提供了一种半弯管的制造方法，其铸造出的半弯管产品缺陷大大降低。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的半弯管的制造方法，所述半弯管为一弯管沿轴向切开的一半，且该半弯管为所述弯管靠近折弯方向一侧的一半；包括以下步骤：

步骤A、原料配置；

步骤B、浇注系统制作；

步骤C、原料熔炼；

步骤D、浇注成型；

步骤E、热处理。

作为本发明更进一步的改进，所述半弯管设计为从两端A向中间B变厚与两侧C向中间D变厚。

作为本发明更进一步的改进，所述步骤B中：通过黏土制作砂型，该砂型包括若干个相互平行且水平放置的半弯管型腔，该半弯管型腔根据所述半弯管的结构制作，且所述半弯管型腔的开口均向下；相邻两个半弯管型腔的对应侧上连接有同一个内浇道，该内浇道通过其上方的横浇道与竖浇道连通，竖浇道与其上方的浇口杯连通。

作为本发明更进一步的改进，所述内浇道为一沿着半弯管型腔侧边弯曲的条形矩形腔。

作为本发明更进一步的改进，所述横浇道其上侧为在半弯管型腔长度方向上由中间向两边延伸的两个斜面，所述横浇道其下侧为与所述内浇道上侧配合的弧形面。

作为本发明更进一步的改进，每个内浇道包括若干段，相邻两段内浇道之间填充有黏土层。

作为本发明更进一步的改进，所述横浇道上设有向内收缩的收缩口，该收缩口的横向截面为锯齿形，且收缩口靠近横浇道与内浇道的连通处。

作为本发明更进一步的改进，所述半弯管型腔上侧的中间设有冒口，该冒口与半弯管型腔连通处为上大下小的梯形腔。

作为本发明更进一步的改进，所述步骤A中，原料元素按质量百分比包括以下：C：3.6-3.8％、Cr：26～28％、Mo：0.3～0.5％、Cu：0.4～0.5％、Ni：0.6～0.8％、V：0.3～0.5％、Si、Mn均≤0.8％、P、S均≤0.04％。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)据不完全统计，国内外管道行业的市场超过1000亿元，而混凝土泵车的弯管消耗量也有几十亿元，消耗钢材几十万吨。常规泵车高锰钢弯管的使用寿命在1万方左右，而采用本发明制造的半弯管，其使用寿命经过实际生产验证已超过4万方，因此，本实施例制造的半弯管具有广阔的市场前景，同时也符合国家节能减排、清洁高效、绿色循环发展的产业政策。

(2)本发明中，内浇道为一沿着半弯管型腔侧边弯曲的条形矩形腔，横浇道其上侧为在半弯管型腔长度方向上由中间向两边延伸的两个斜面，横浇道其下侧为与内浇道上侧配合的弧形面，通过内浇道和横浇道的特殊结构设计，可以使得铁水均匀平缓地流入半弯管型腔内，从而显著提高半弯管最终的铸造质量，避免了大量产品缺陷。

(3)本发明中，半弯管的两侧厚度较薄，此处在铸造后极易出现变形，而本发明中制造的半弯管是与其他部件配合使用的，因此对尺寸的要求十分严格，基于此，本发明中，设置每个内浇道包括若干段，相邻两段内浇道之间填充黏土层，由于内浇道采用间隔的分段式结构，使得相邻两个半弯管型腔的对应侧边不易因内浇道的整体凝固而发生微小变形，从而大大提高半弯管铸造的尺寸精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为实施例1中半弯管的结构示意图；

图2为实施例1中半弯管的横剖面结构示意图；

图3为实施例1中半弯管的纵剖面结构示意图；

图4为实施例1中砂型的主视结构示意图；

图5为实施例1中砂型的俯视结构示意图(未画出浇口杯及竖浇道)；

图6为图5中沿Z向的结构示意图(未画出半弯管型腔)；

图7为图5中X处沿Y向的结构示意图；

图8为实施例1的半弯管的制造方法的流程图。

示意图中的标号说明：1、半弯管；2、半弯管型腔；201、冒口；202、浇口杯；203、横浇道；2031、收缩口；204、内浇道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

参考图1～8，本实施例的半弯管的制造方法，其中，半弯管1为一弯管沿轴向切开的一半，且该半弯管1为弯管靠近折弯方向一侧的一半，具体本实施例中，半弯管1设计为从两端A向中间B变厚与两侧C向中间D变厚。本实施例具体包括以下步骤：步骤A、原料配置；步骤B、浇注系统制作；步骤C、原料熔炼；步骤D、浇注成型；步骤E、热处理。

其中，步骤A中，原料元素按质量百分比包括以下：C：3.6-3.8％、Cr：26～28％、Mo：0.3～0.5％、Cu：0.4～0.5％、Ni：0.6～0.8％、V：0.3～0.5％、Si、Mn均≤0.8％、P、S均≤0.04％，上述质量百分比的原料相互配合，经实际生产验证，其铸造出的高铬铸铁耐磨性大大提高，使用寿命为普通高锰钢材的3倍以上，且产品硬度可达到HRC：63～65。

步骤B中：通过黏土制作砂型，该砂型包括若干个相互平行且水平放置的半弯管型腔2，该半弯管型腔2根据半弯管1的结构制作，且半弯管型腔2的开口均向下；相邻两个半弯管型腔2的对应侧上连接有同一个内浇道204，该内浇道204通过其上方的横浇道203与竖浇道连通，竖浇道与其上方的浇口杯202连通。

内浇道204为一沿着半弯管型腔2侧边弯曲的条形矩形腔，横浇道203其上侧为在半弯管型腔2长度方向上由中间向两边延伸的两个斜面，横浇道203其下侧为与内浇道204上侧配合的弧形面，每个内浇道204包括若干段，相邻两段内浇道204之间填充有黏土层；横浇道203上设有向内收缩的收缩口2031，该收缩口2031的横向截面为锯齿形，且收缩口2031靠近横浇道203与内浇道204的连通处；半弯管型腔2上侧的中间设有冒口201，该冒口201与半弯管型腔2连通处为上大下小的梯形腔。

本实施例中半弯管1主要使用在水泥泵车输送管交接处，用于输送水泥，由于处于特殊位置，较容易磨损，过去所用材料为冲压钢板、高锰钢材料等，极容易磨损，使用寿命不长，考虑耐磨性能要好，所以本实施例中采用高铬铸铁材料，用铸造方法生产。本实施例中制造的半弯管1，从产品结构分析，该产品壁厚不均匀，且壁厚很薄(中间厚，四边薄)，最厚位置尺寸为18mm，最薄位置尺寸仅为5mm(位于半弯管1的两侧)，壁厚相差﹥1/2，可列入铸造行业中的异形薄壁件，在铸造行业中属于疑难杂症的产品。发明人在提出本实施例的半弯管的制造方法之前，进行了大量试验，但由于该半弯管1属于薄壁异型管，壁厚不均匀，安装要求苛刻，在铸造试验过程中出现了大量产品缺陷，报废率一直居高不下(报废率达50％以上)，其大体的试验过程如下：由于硬度要求高，由原来钢板冲压改用铸造高铬铸铁生产，生产工艺为消失模工艺，而消失模生产工艺的难点就在造型，由于产品结构属于管状，且带有角度，造型振砂紧实度不能达到要求，且产品壁厚薄，最薄处5mm，使得造型强度不能达到，容易溃箱及变形，且在产品壁厚较薄处也容易出现浇不足的现象，因此，消失模工艺主要缺陷是溃箱、浇不足以及变形；后尝试不同水平造型生产线生产和垂直造型生产线生产，但均带来了不同难以克服的产品缺陷，例如冷隔、芯部疏松、缩孔等问题。经过总结失败试验的经验，发明人发现，想要避免产品缺陷最关键的一步是在浇注系统的制作过程中充分考虑各种因素，并改进现有的砂型，经过后续的多次试验验证：采用本实施例中的砂型结构，能够有效避免半弯管1在铸造过程中出现的大量产品缺陷，使得产品的次品率控制在10％以下，取得了显著的制造效果。

具体分析如下：本实施例中，内浇道204为一沿着半弯管型腔2侧边弯曲的条形矩形腔，横浇道203其上侧为在半弯管型腔2长度方向上由中间向两边延伸的两个斜面，横浇道203其下侧为与内浇道204上侧配合的弧形面，通过内浇道204和横浇道203的特殊结构设计，可以使得铁水均匀平缓地流入半弯管型腔2内，从而显著提高半弯管1最终的铸造质量，避免了大量产品缺陷；其中，半弯管1的两侧厚度较薄，此处在铸造后极易出现变形，而本实施例中制造的半弯管1是与其他部件配合使用的，因此对尺寸的要求十分严格，基于此，本实施例中，设置每个内浇道204包括若干段，相邻两段内浇道204之间填充黏土层，由于内浇道204采用间隔的分段式结构，使得相邻两个半弯管型腔2的对应侧边不易因内浇道204的整体凝固而发生微小变形，从而大大提高半弯管1铸造的尺寸精度；其中，横浇道203上设有向内收缩的收缩口2031，该收缩口2031的横向截面为锯齿形，且收缩口2031靠近横浇道203与内浇道204的连通处，上述收缩口2031的结构设置，使得铁水在接近流完时，能够平缓地通过内浇道204进入半弯管型腔2对应的侧边，从而使得铸造的半弯管1侧边处不易形成冲砂，确保其尺寸精度；其中，半弯管型腔2上侧的中间设有冒口201，该冒口201与半弯管型腔2连通处为上大下小的梯形腔，通过梯形腔的设置，铁水能够有效进入半弯管型腔2上侧的中间，充分发挥冒口补缩的作用，避免产品芯部疏松的问题。

据不完全统计，国内外管道行业的市场超过1000亿元，而混凝土泵车的弯管消耗量也有几十亿元，消耗钢材几十万吨。常规泵车高锰钢弯管的使用寿命(泵送混凝土量)在1万方左右，而采用本实施例制造的半弯管1，其使用寿命经过实际生产验证已超过4万方，因此，本实施例制造的半弯管1具有广阔的市场前景，同时也符合国家节能减排、清洁高效、绿色循环发展的产业政策。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。