混凝土泵送设备、锥管及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种混凝土泵送设备及其锥管；所述锥管设置有通过轧制紧密结合的管外层和管内层，所述管内层所围成的管径从一端至另一端逐渐变大；所述管内层为耐磨层，由中碳低合金钢或高碳低合金钢的板材制成，所述管外层由低碳钢的板材制成；本发明解决了现有锥管内壁流通阻力大、制造成本较高以及焊接质量难以控制的问题；本发明还公开了一种锥管制造方法。
【专利说明】混凝土泵送设备、锥管及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及耐磨耐压输送管道技术，具体涉及一种锥管及其制造方法；另外还涉及一种具有该锥管的混凝土泵送设备。
【背景技术】
[0002]在现代化基建施工中，市场对混凝土泵车、车载泵及拖式混凝土泵等混凝土泵送设备的需求日益增大，混凝土泵送设备能够提供适当的压力，将混凝土通过输送管道浇注在预订的地点。可见输送管道是泵送设备中至关重要的部件之一，而锥管是输送管道中的一种，在输送混凝土过程中，一方面，锥管的内壁要承受混凝土泥浆的持续性冲蚀和磨损；另一方面，锥管要承受混凝土泥浆的压力作用，尤其是锥管的管径沿着长度方向逐渐变化，使得各部分所受的磨损和压力各不相同。混凝土泥浆对锥管内壁的冲蚀和磨损要求锥管的内壁具有较高的硬度；混凝土泥浆的压力作用要求锥管整体上具有较高的韧性和耐冲击性。
[0003]目前，现有技术中的锥管主要采用堆焊工艺进行制备，堆焊的锥管包括外层的焊接结构件部分和内层的堆焊部分，堆焊锥管具有较好的耐磨性，但是具有如下缺陷:(1)堆焊内壁粗糙，流通阻力大，易引起堵管；(2)堆焊工序复杂、堆焊质量及厚度难以控制；(3)堆焊工艺采用大量耐磨合金材料，使其制造成本较高；(4)堆焊过程中产生的热量将会降低连接法兰的抗拉性能，在泵送时易使连接法兰拉裂，降低法兰使用寿命。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提出一种锥管及其制造方法，以解决现有锥管内壁流通阻力大、制造成本较高以及焊接质量难以控制的问题。本发明还提出了一种安装有上述锥管的混凝土泵送设备。
[0005]一方面，本发明提供了一种锥管，设置有通过轧制紧密结合的管外层和管内层，所述管内层所围成的管径从一端至另一端逐渐变大；所述管内层为耐磨层，由中碳低合金钢或高碳低合金钢的板材制成，所述管外层由低碳钢的板材制成。
[0006]进一步地，所述锥管的管径较大的一端的管壁厚度小于管径较小的一端的管壁厚度。
[0007]进一步地，所述锥管从管径较大的一端至管径较小的一端，锥管的管壁厚度逐渐增加。
[0008]本发明提供的一种锥管，与现有技术相比，管内层不再由堆焊工艺制成，而是管内层和管外层通过轧制紧密结合，且管外层由低碳钢的板材制成，管内层由中碳低合金钢或高碳低合金钢的板材制成，解决了现有锥管内壁流通阻力大、制造成本较高以及焊接质量难以控制的问题。
[0009]另一方面，本发明还提供了一种混凝土泵送设备，包括弯管和直管，还包括上述任意一种锥管，所述锥管连接在所述弯管与直管之间。
[0010]又一方面，本发明还提供了一种锥管制造方法，包括以下步骤:
[0011]步骤一、制备双金属复合板材，所述双金属复合板材包括两层，一层作为锥管的管内层，由中碳低合金钢或高碳低合金钢制成，另一层作为锥管的管外层，由低碳钢制成；
[0012]步骤二、将复合板材卷曲成管状；
[0013]步骤三:通过焊接将卷曲后的复合板材制成等径复合直管；
[0014]步骤四:将等径复合直管通过热推工艺制成复合锥管；
[0015]步骤五:对复合锥管进行热处理。
[0016]进一步地，在步骤一中，制备双金属复合板材的方法包括轧制、粉末冶金、激光熔覆或热喷涂。
[0017]进一步地，所述复合锥管的壁厚逐渐变化，内径较大的一端的壁厚小于内径较小的一端的壁厚。
[0018]进一步地，在步骤三中，将卷曲后的复合板材通过电阻焊制成等径复合直管。
[0019]进一步地，所述热处理的过程包括先对复合锥管进行淬火，再进行回火。
[0020]进一步地，在步骤四和步骤五之间，还包括在复合锥管的两端焊接法兰的步骤。
[0021]本发明提供的一种锥管制造方法，与现有技术相比，完全取代现有的用堆焊工艺制造锥管管内层的方法，直接采用双金属复合板材制造锥管，克服了堆焊带来的锥管内壁流通阻力大、制造成本较高以及焊接质量难以控制的问题。锥管的使用环境要求管内层具有高的硬度和耐磨性，管外层具有较好的耐冲击性和韧性，由于考虑到制成后的复合板材需要卷曲，如果卷曲前管内层和管外层的强度和硬度太高，就会难于卷曲或者卷曲后使得管材产生缺陷，但是如果满足了易于卷曲的要求，管内层的硬度和耐磨性就不能达到使用要求，因此要调和上述矛盾点，就必须综合考虑材料的选型、加工工艺的选择以及热处理的选择；本发明选用中碳低合金钢或高碳低合金钢板材用作管内层，保证卷曲前管内层具有较高的硬度和耐磨性的同时，还能满足复合板容易卷曲且不易产生缺陷，在依次经过卷曲、焊接、热推以及合适的热处理工艺后，使得管内层的硬度和耐磨性得到大幅度地提高，满足锥管的使用要求；管外层选择低碳钢板材，该材料卷曲前不仅塑形较好，容易卷曲，且在依次经过卷曲、热推以及热处理后，可以大幅度提高其韧性和抗冲击性，使得锥管具有良好的综合性能；再者，这种锥管的管外层和管内层结合非常紧密，而且大大简化了锥管的成型工艺。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0023]图1为本发明具体实施例中锥管的结构示意图；
[0024]图2为本发明具体实施例中一种锥管制造方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0026]如图1所示，本发明具体实施例提出了一种锥管，主要用于输送物料，特别是用于输送混凝土，该锥管包括管外层I和管内层2，管内层2所围成的管径从一端至另一端逐渐变大，且管外层I和管内层2通过轧制紧密结合，其中，管内层2为耐磨层，由中碳低合金钢或高碳低合金钢的板材制成，管外层I作为保护层，由低碳钢的板材制成。具体地，管内层2可以由65Mn或55SiMn制成，管外层I由20#或Q345制成，用低成本的材料代替成本高的耐磨材料，大大节约了成本。本发明中的锥管由于采用轧制工艺制成双金属复合板，取代了现有技术中堆焊形成管内层2的方式，使得锥管的管内壁平滑，减小了对锥管内部输送物料的阻力，减小了能耗；另外，不需要采用成本较高的耐磨合金材料，且避免了堆焊工艺造成的焊接缺陷，提高了锥管的使用寿命。
[0027]优选地，锥管的管径较大的一端的管壁厚度小于管径较小的一端的管壁厚度，具体地，锥管从管径较大的一端至管径较小的一端，锥管的管壁厚度逐渐增加，这种不等厚的结构正好满足在使用过程中锥管小端磨损严重的要求，既延长了锥管的使用寿命，又节约了材料。
[0028]本发明具体实施例还提供了一种安装有上述锥管的混凝土泵送设备，该混凝土泵送设备还包括直管和弯管，锥管连接在直管和弯管之间，因此该混凝土泵送设备也具有上述锥管的有益效果，在此不再赘述。
[0029]本发明具体实施例还提供了一种锥管制造方法，如图2所示，包括以下步骤:
[0030]S1:制备中碳低合金钢或高碳低合金钢板材，用作锥管的管内层2 ;制备低碳钢板材，用作锥管的管外层I ;具体的，管内层2由65Mn或55SiMn制成，管外层I由20#或Q345制成。
[0031]S2:通过轧制工艺将上述两种板材制成双金属复合板材；具体地，可以采用热轧或冷轧方式进行。
[0032]S3:将双金属复合板材卷曲成管状。
[0033]S4:通过焊接将上述卷曲后的双金属复合板材制成等径复合直管，优选地，该焊接选择为电阻焊。
[0034]S5:将等径复合直管通过锥形模具，热推制成复合锥管，具体地，热推后的锥管壁厚逐渐变化，内径较大的一端的壁厚小于内径较小的一端的壁厚。
[0035]S6:在复合锥管的两端焊接法兰。
[0036]S7:将焊接法兰后的复合锥管进行淬火处理。
[0037]S8:对淬火后的复合锥管进行回火处理。
[0038]需要说明的是，热处理后内层材料组织为高碳马氏体，硬度高，耐磨性强；外层为珠光体加铁素体，硬度低、韧性好、抗冲击能力强，能对外管起到很好的保护作用；另外，热处理后的锥管，还可以通过过盈配合在法兰内部镶嵌耐磨套，进一步加强锥管两端的耐磨性；再者，双金属复合板材不限于采用轧制方式来制造，还可以用粉末冶金、激光熔覆、热喷涂等方法制备，这样都可以克服堆焊带来的缺陷；本发明取消传统的分别制备内、外管再复合的工艺，直接采用双金属复合板材作为原材料，大大简化了工艺。
[0039]上述具体实施例中的一种锥管制造方法，与现有技术相比，完全取代现有的用堆焊工艺制造锥管管内层2的方法，采用轧制的方法紧密结合管内层2和管外层1，克服了堆焊带来的锥管内壁流通阻力大、制造成本较高以及焊接质量难以控制的问题，另外，在不下降管内层硬度和耐磨性的前提下，用低成本的钢材代替成本高的耐磨材料，大大节约了成本。本发明中的锥管，采用热轧或冷轧工艺，将用于管外层I的板材和用于管内层2的板材通过轧制紧密结合，然后再卷曲成管状，锥管的使用环境要求管内层2具有高的硬度和耐磨性，管外层I具有较好的耐冲击性和韧性，由于考虑到轧制后的复合板材需要卷曲，如果卷曲前管内层2和管外层I的强度和硬度太高，就会难于卷曲或者卷曲后使得管材产生缺陷，但是如果满足了易于卷曲的要求，管内层2的硬度和耐磨性就不能达到使用要求，因此要调和上述矛盾点，就必须综合考虑材料的选型、加工工艺的选择以及热处理的选择；本发明选用中碳低合金钢或高碳低合金钢板材用作管内层2，保证卷曲前管内层2具有较高的硬度和耐磨性的同时，还能满足复合板容易卷曲且不易产生缺陷，在依次经过轧制、卷曲、焊接和热推之后，经过合适的热处理工艺，使得管内层2的硬度和耐磨性得到大幅度地提高，满足锥管的使用要求；管外层I选择低碳钢板材，该材料卷曲前不仅塑形较好，容易卷曲，且在依次经过轧制、卷曲、热推以及热处理后，可以大幅度提高其韧性和抗冲击性，使得锥管具有良好的综合性能；再者，依次进行的轧制、卷曲、热推以及热处理，使得管内层2的硬度和耐磨性逐步提高，利用价格较低的材料通过一系列的加工强化和热处理，形成了锥管的特殊性能，也满足了锥管对特殊工况的使用要求，而且这种锥管的管外层I和管内层2结合非常紧密，而且大大简化了锥管的成型工艺；还有，选择在焊接法兰后再整体进行热处理，这样不但消除了焊接带来的不利影响，还简化了工艺流程，节约了能源。
[0040]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种锥管，其特征在于，设置有通过轧制紧密结合的管外层(I)和管内层(2)，所述管内层(2)所围成的管径从一端至另一端逐渐变大；所述管内层(2)为耐磨层，由中碳低合金钢或高碳低合金钢的板材制成，所述管外层(I)由低碳钢的板材制成。
2.根据权利要求1所述的锥管，其特征在于，所述锥管的管径较大的一端的管壁厚度小于管径较小的一端的管壁厚度。
3.根据权利要求2所述的锥管，其特征在于，所述锥管从管径较大的一端至管径较小的一端，锥管的管壁厚度逐渐增加。
4.一种混凝土泵送设备，包括弯管和直管，其特征在于，还包括权利要求1-3任一项所述的锥管，所述锥管连接在所述弯管与直管之间。
5.一种锥管制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、制备双金属复合板材，所述双金属复合板材包括两层，一层作为锥管的管内层(2)，由中碳低合金钢或高碳低合金钢制成，另一层作为锥管的管外层(I)，由低碳钢制成； 步骤二、将复合板材卷曲成管状； 步骤三:通过焊接将卷曲后的复合板材制成等径复合直管； 步骤四:将等径复合直管通过热推工艺制成复合锥管； 步骤五:对复合锥管进行热处理。
6.根据权利要求5所述的锥管制造方法，其特征在于，在步骤一中，制备双金属复合板材的方法包括轧制、粉末冶金、激光熔覆或热喷涂。
7.根据权利要求5所述的锥管制造方法，其特征在于，所述复合锥管的壁厚逐渐变化，内径较大的一端的壁厚小于内径较小的一端的壁厚。
8.根据权利要求5所述的锥管制造方法，其特征在于，在步骤三中，将卷曲后的复合板材通过电阻焊制成等径复合直管。
9.根据权利要求5所述的锥管制造方法，其特征在于，所述热处理的过程包括先对复合锥管进行淬火，再进行回火。
10.根据权利要求5-9任一项所述的锥管制造方法，其特征在于，在步骤四和步骤五之间，还包括在复合锥管的两端焊接法兰的步骤。
【文档编号】F16L9/02GK104075036SQ201410288860
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】欧耀辉, 陈欣 申请人:三一汽车制造有限公司