專利名稱：超薄超長離心冶金復(fù)合雙金屬管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)雙金屬復(fù)合管道的制造方法，特別是涉及超薄超長離心冶金復(fù)合雙金屬管的制造方法。
背景技術(shù)：
雙金屬復(fù)合管是利用兩種不同性能的金屬材料，采用一定的復(fù)合技術(shù)使其形成內(nèi)外兩層牢固結(jié)合的有機整體，由于兩種金屬材料仍保持各自原有特性，可充分發(fā)揮兩種金屬的各自優(yōu)勢，因此其物理、化學(xué)、力學(xué)性能比單一金屬優(yōu)越得多，具有優(yōu)良的綜合性能和使用性能，在冶金、礦山、電力、石油、建筑、煤炭等行業(yè)得到廣泛的認可。
離心鑄造是一種被廣泛采用的特種鑄造工藝。它是將液態(tài)金屬澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使之在離心力的作用下，完成充填和凝固成形的一種鑄造方法。隨著技術(shù)的進步，離心鑄造目前已實現(xiàn)機械化、自動化的生產(chǎn)要求，常用于生產(chǎn)鑄管、缸套等，主要是針對單一材質(zhì)進行的。對于雙金屬復(fù)合的離心鑄造，則涉及如何在兩種金屬復(fù)合過程中實現(xiàn)冶金結(jié)合的技術(shù)難題。根據(jù)報道，目前采用離心技術(shù)進行雙金屬復(fù)合，多用來生產(chǎn)套管、軋輥等短而厚的產(chǎn)品，已公開的專利“離心鑄造雙金屬套管的方法(CN85102836)”和“筒形鑄件雙金屬離心鑄造方法(CN1190041A)”，也都是采用熱模離心鑄造的方法制作，對管模鑄型要進行預(yù)熱，并要涂刷專門的耐火涂料，管模鑄型由于加工誤差在高速旋轉(zhuǎn)過程中極易發(fā)生振動變形，從而造成廢品；實際操作中要依靠操作人員的工作經(jīng)驗，安裝拆卸均需人工操作，無法實現(xiàn)自動化、連續(xù)化生產(chǎn)，效率低下；同時產(chǎn)品的長度也不超過2米，復(fù)合的管徑范圍有限，壁厚也較厚，無法實現(xiàn)超長超薄復(fù)合，給現(xiàn)場的施工安裝造成不必要的麻煩，性能價格比不好。傳統(tǒng)的離心機由于受到制造工藝、設(shè)備性能、人為因素等的影響，也很難滿足冶金結(jié)合雙金屬復(fù)合管的生產(chǎn)要求。
專利內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種超薄超長離心冶金復(fù)合雙金屬管的制造方法。該方法采用水冷金屬型離心鑄造機，改進了管模鑄型的結(jié)構(gòu)，采用扇形包和長流槽進行等量澆注，通過控制澆注速度和澆注溫度，使兩層金屬達到整體冶金結(jié)合，實現(xiàn)超薄超長的復(fù)合要求，壁厚最低可達到3mm，長度可達到6米，并可實現(xiàn)DN100～DN500的多品種多規(guī)格的復(fù)合管生產(chǎn)，同時生產(chǎn)的自動化、集成化水平很高，生產(chǎn)效率達到最大化。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的，其制造方法按以下步驟進行①、根據(jù)生產(chǎn)的復(fù)合管的規(guī)格，將外層管(1)所需量的金屬液倒入扇形包(4)，將內(nèi)層管(2)所需量的金屬液倒入扇形包(5)內(nèi)；②、根據(jù)復(fù)合管的規(guī)格，設(shè)定澆注速度和管模轉(zhuǎn)速，澆注速度15～17m/min，管模轉(zhuǎn)速300～1100r/min，離心主機以上述設(shè)定好的參數(shù)運行，帶動管模(3)前行到達澆注位置，長流槽(6)伸入管模(3)內(nèi)；③、扇形包(4)按上述設(shè)定的澆注速度翻轉(zhuǎn)，金屬液沿長流槽(6)澆入管模(3)內(nèi)，離心主機帶動管模(3)后行，外層金屬液(1)不斷澆入管模(3)內(nèi)，并在離心力作用下凝固成形；④、離心主機后行到位，外層金屬(1)澆注完畢，扇形包(4)讓位，扇形包(5)在5～20s內(nèi)橫移，到達澆注位置；
⑤、離心主機再次帶動管模(3)前行到澆注位置，長流槽(7)伸入管模(3)內(nèi)；⑥、扇形包(5)按設(shè)定的澆注速度翻轉(zhuǎn)，內(nèi)層金屬液(2)沿長流槽(7)澆注入管模(3)內(nèi)，離心主機再次帶動管模(3)后行，內(nèi)層金屬液(2)不斷澆入管模(3)內(nèi)，在離心力作用下凝固成形；⑦、離心主機后行到位，拔管鉗(8)前行，伸入復(fù)合管內(nèi)，漲緊復(fù)合管，后退并從管模(3)內(nèi)拔出復(fù)合管，即制成雙金屬復(fù)合管；⑧、扇形包(5)讓位，扇形包(4)換位到澆注位置，即可以進行復(fù)合下一根復(fù)合管的生產(chǎn)。
所述復(fù)合管的內(nèi)外層金屬材料可分別選用普通碳鋼、合金鋼、不銹鋼、高鉻鑄鐵、鎳硬鑄鐵。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點1、采用水冷金屬型離心鑄造設(shè)備，機電液高度自動化，實現(xiàn)了澆注、復(fù)合、拔模的連續(xù)化、規(guī)?；a(chǎn)，一根雙金屬復(fù)合管的生產(chǎn)周期縮短到1～3min，極大地提高了生產(chǎn)效率；2、采用扇形包定量澆注，提供穩(wěn)定的金屬液，保證復(fù)合管壁厚的均勻性，也減少了金屬液的浪費，提高了金屬液的利用率；3、采用與復(fù)合管長度相近的長流槽進行移動式澆注，使金屬液在離心力的作用下，以螺旋線的形式均勻分布在管模內(nèi)壁，螺旋線股流在瞬間又相互熔合在一起，實現(xiàn)復(fù)合管的超薄超長復(fù)合，一次復(fù)合長度可達6米，澆鑄厚度可達到3～8mm；4、由于水冷的作用，金屬液凝固速度加快，順序凝固，形成了柱狀晶組織，晶粒細化，同時通過控制澆注溫度和澆注時間，使內(nèi)外兩層金屬實現(xiàn)良好的冶金結(jié)合，復(fù)合管綜合性能更加優(yōu)良；
5、可更換不同規(guī)格的管模，實現(xiàn)一機多用，可生產(chǎn)DN100～DN500mm的多種規(guī)格的復(fù)合管；6、由于實現(xiàn)了機電液一體化，可以與計算機互聯(lián)，使用高級語言編程，進行在線仿真模擬、在線檢測，可形成人機界面交互、具有學(xué)習(xí)和自適應(yīng)功能的智能化控制系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明

圖1復(fù)合管結(jié)構(gòu)示意圖；圖2復(fù)合管澆注示意圖；圖3復(fù)合管生產(chǎn)過程示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明并不限于以下實例。
實施例一制造φ133雙金屬管，外層厚度4mm，選用35鋼；內(nèi)層厚度3mm，選用高鉻鑄鐵；復(fù)合管長度6m。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其澆注過程如圖2、圖3所示。
本發(fā)明方法按照以下步驟進行①、用兩套電爐，分別冶煉35鋼和高鉻鑄鐵；把離心機的管模換成φ133管模(3)，裝配好并試運行良好；②、將冶煉好的35鋼(1)按澆注重量85kg倒入扇形包(4)，將冶煉好的高鉻鑄鐵(2)按澆注重量60kg倒入扇形包(5)，并將扇形包(4)置于澆注位置；
③、設(shè)定澆注速度17m/min，管模轉(zhuǎn)速1000r/min，開機運行，離心主機以設(shè)定好的參數(shù)帶動管模(3)前行并到達澆注位置，此時長流槽(6)伸入管模內(nèi)；④、扇形包(4)按設(shè)定的澆注速度翻轉(zhuǎn)，35鋼金屬液(1)沿長流槽(6)注入管模(3)內(nèi)，離心主機后行，35鋼金屬液(1)不斷澆入管模(3)內(nèi)，并在離心力作用下凝固成形；⑤、離心主機后行到拔管位置，外層35鋼金屬(1)澆注完畢，扇形包(4)讓位，扇形包(5)橫移到澆注位置，換位時間5s；⑥、離心主機再次帶動管模(3)前行到澆注位置，長流槽(7)伸入管模內(nèi)；⑦、扇形包(5)按規(guī)定速度翻轉(zhuǎn)，高鉻鑄鐵金屬液(2)沿長流槽(7)注入管模(3)內(nèi)，離心主機再次后行，高鉻鑄鐵金屬液(2)不斷澆入管模內(nèi)，在離心力作用下凝固成形；⑧、離心主機再次后行到拔管位置，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一定時間，拔管鉗(8)前行，伸入復(fù)合管內(nèi)，漲緊復(fù)合管，后退并從管模(3)內(nèi)拔出復(fù)合管，即制成內(nèi)層為高鉻鑄鐵、外層為35鋼的φ133雙金屬復(fù)合管；重復(fù)上述②到⑧步驟，即可以進行下一根復(fù)合管的制作，形成連續(xù)化生產(chǎn)。
實施例二制造φ299雙金屬管，外層厚度6mm，選用35鋼；內(nèi)層厚度5mm，選用高鉻鑄鐵；復(fù)合管長度6m。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其澆注過程如圖2、圖3所示。
本發(fā)明方法按照以下步驟進行①、用兩套電爐，分別冶煉35鋼和高鉻鑄鐵；把離心機的管模換成φ299管模(3)，裝配好并試運行良好；②、將冶煉好的35鋼(1)按澆注重量284kg倒入扇形包(4)，將冶煉好的高鉻鑄鐵(2)按澆注重量232kg倒入扇形包(5)，并將扇形包(4)置于澆注位置；③、設(shè)定澆注速度16m/min，管模轉(zhuǎn)速480r/min，開機運行，離心主機以設(shè)定好的參數(shù)帶動管模(3)前行并到達澆注位置，此時長流槽(6)伸入管模內(nèi)；④、如前所述；⑤、離心主機后行到拔管位置，外層35鋼金屬(1)澆注完畢，扇形包(4)讓位，扇形包(5)橫移到澆注位置，換位時間10s；⑥、如前所述；⑦、如前所述；⑧、離心主機再次后行到拔管位置，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一定時間，拔管鉗(8)前行，伸入復(fù)合管內(nèi)，漲緊復(fù)合管，后退并從管模(3)內(nèi)拔出復(fù)合管，即制成內(nèi)層為高鉻鑄鐵、外層為35鋼的φ299雙金屬復(fù)合管；重復(fù)上述②到⑧步驟，即可以進行下一根復(fù)合管的制作，形成連續(xù)化生產(chǎn)。
實施例三制造φ500雙金屬管，外層厚度8mm，選用35鋼；內(nèi)層厚度6mm，選用高鉻鑄鐵；復(fù)合管長度6m。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其澆注過程如圖2、圖3所示。
本發(fā)明方法按照以下步驟進行①、用兩套電爐，分別冶煉35鋼和高鉻鑄鐵；把離心機的管模換成φ500管模(3)，裝配好并試運行良好；
②、將冶煉好的35鋼(1)按澆注重量636kg倒入扇形包(4)，將冶煉好的高鉻鑄鐵(2)按澆注重量470kg倒入扇形包(5)，并將扇形包(4)置于澆注位置；③、設(shè)定澆注速度15m/min，管模轉(zhuǎn)速340r/min，開機運行，離心主機以設(shè)定好的參數(shù)帶動管模(3)前行并到達澆注位置，此時長流槽(6)伸入管模內(nèi)；④、如前所述；⑤、離心主機后行到拔管位置，外層35鋼金屬(1)澆注完畢，扇形包(4)讓位，扇形包(5)橫移到澆注位置，換位時間20s；⑥、如前所述；⑦、如前所述；⑧、離心主機再次后行到拔管位置，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一定時間，拔管鉗(8)前行，伸入復(fù)合管內(nèi)，漲緊復(fù)合管，后退并從管模(3)內(nèi)拔出復(fù)合管，即制成內(nèi)層為高鉻鑄鐵、外層為35鋼的φ500雙金屬復(fù)合管；重復(fù)上述②到⑧步驟，即可以進行下一根復(fù)合管的制作，形成連續(xù)化生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種超薄超長離心冶金復(fù)合雙金屬管的制造方法，其特征是它包括下述步驟①、根據(jù)生產(chǎn)的復(fù)合管的規(guī)格，將外層管(1)所需量的金屬液倒入扇形包(4)，將內(nèi)層管(2)所需量的金屬液倒入扇形包(5)內(nèi)；②、根據(jù)復(fù)合管的規(guī)格，設(shè)定澆注速度和管模轉(zhuǎn)速，澆注速度15～17m/min，管模轉(zhuǎn)速300～1100r/min，離心主機以上述設(shè)定好的參數(shù)運行，帶動管模(3)前行到達澆注位置，長流槽(6)伸入管模(3)內(nèi)；③、扇形包(4)按上述設(shè)定的澆注速度翻轉(zhuǎn)，金屬液沿長流槽(6)澆入管模(3)內(nèi)，離心主機帶動管模(3)后行，外層金屬液(1)不斷澆入管模(3)內(nèi)，并在離心力作用下凝固成形；④、離心主機后行到位，外層金屬(1)澆注完畢，扇形包(4)讓位，扇形包(5)在5～20s內(nèi)橫移，到達澆注位置；⑤、離心主機再次帶動管模(3)前行到澆注位置，長流槽(7)伸入管模(3)內(nèi)；⑥、扇形包(5)按設(shè)定的澆注速度翻轉(zhuǎn)，內(nèi)層金屬液(2)沿長流槽(7)澆注入管模(3)內(nèi)，離心主機再次帶動管模(3)后行，內(nèi)層金屬液(2)不斷澆入管模(3)內(nèi)，在離心力作用下凝固成形；⑦、離心主機后行到位，拔管鉗(8)前行，伸入復(fù)合管內(nèi)，漲緊復(fù)合管，后退并從管模(3)內(nèi)拔出復(fù)合管，即制成雙金屬復(fù)合管；⑧、扇形包(5)退出，扇形包(4)換位到澆注位置，即可以進行復(fù)合下一根復(fù)合管的生產(chǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄超長離心冶金復(fù)合雙金屬管的制造方法，其特征是所述復(fù)合管的內(nèi)外層金屬材料可分別選用普通碳鋼、合金鋼、不銹鋼、高鉻鑄鐵、鎳硬鑄鐵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超薄超長離心冶金復(fù)合雙金屬管的制造方法，本發(fā)明采用水冷金屬型離心鑄造機，改進了管模鑄型的結(jié)構(gòu)，采用扇形包和長流槽進行等量澆注，通過控制澆注速度和澆注溫度，使兩層金屬達到整體冶金結(jié)合，實現(xiàn)超薄超長的復(fù)合要求，壁厚最低可達到3mm，長度可達到6米，并可實現(xiàn)DN100～DN500的多品種多規(guī)格的復(fù)合管生產(chǎn)，同時生產(chǎn)的自動化、集成化水平很高，生產(chǎn)效率達到最大化。
文檔編號B22D19/16GK101073822SQ200710018140
公開日2007年11月21日 申請日期2007年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者武宏, 許云華, 彭建洪 申請人:西安建筑科技大學(xué)