專利名稱：噴射成形制備管坯用芯棒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴射成形技術(shù)，特別涉及一種噴射成形制備管坯用芯棒。
背景技術(shù)：
噴射成形制備管坯的工藝如下將熔化好的鋼水注入中間包中，中間包底部連接霧化噴嘴，通過(guò)霧化噴嘴的霧化 作用將流下的鋼水霧化成細(xì)小的顆粒液滴，沉積在旋轉(zhuǎn)的芯棒上，芯棒在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)作前 后往復(fù)移動(dòng)，管坯的壁厚由噴射時(shí)間和金屬的供給速度決定，而管坯的長(zhǎng)度由基體往返距 離而定。整個(gè)霧化過(guò)程通常在密閉的霧化倉(cāng)中進(jìn)行，底部具有排除廢氣和粉塵的料倉(cāng)。以往使用的芯棒材料為金屬材料，主要為普通碳鋼、低合金鋼。參考文獻(xiàn)《噴射成形金屬?gòu)?fù)合管產(chǎn)品的市場(chǎng)、經(jīng)濟(jì)性和機(jī)遇》公布了合金625管的 噴射成形制造工藝為熔化-鋼包-噴射成形-機(jī)加工表面-輥擠壓。其公布的金屬?gòu)?fù)合管的制造工藝為熔化-鋼包-感應(yīng)加熱芯棒-向?qū)嵭呐魃蠂?射-鍛造-機(jī)加工外徑-穿孔(內(nèi)徑)-擠壓-皮格爾無(wú)縫管軋機(jī)。參考文獻(xiàn)《市政廢物焚化爐用山德維克SaniCr065復(fù)合管》中介紹了 了生產(chǎn) Sanicro65復(fù)合管的制造步驟為外層將SaniCr065合金噴射沉積到常規(guī)制造的基體管上——切割——磚孔——力口 工——擠壓——冷軋。上述工藝的缺點(diǎn)主要為1.無(wú)論采用實(shí)心金屬芯棒或者空心金屬芯棒作為噴射成形的芯棒，后續(xù)脫除芯棒 的過(guò)程中都要進(jìn)行去除，增加了噴射成形鋼管的成本。2.由于芯棒去除的工藝較為復(fù)雜，在制備較長(zhǎng)的鋼管時(shí)，芯棒去除難度較大。3.脫除的金屬芯棒材料無(wú)法反復(fù)利用。4.無(wú)法制備異形管壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提出一種噴射成形制備管坯用芯棒，該芯棒能夠同時(shí)滿足噴射成形 制備鋼管過(guò)程中對(duì)芯棒的要求，并能夠在后續(xù)處理過(guò)程中輕松脫除，重新制作芯棒供下一 次噴射。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，噴射成形制備管坯用芯棒，芯棒中部為鋼鐵軸芯，外層為耐材，外層耐材的成分重 量百分比為BN 10 15%，SIC 5 10%，磷酸鋁1 3%，余量為SW2 ；通過(guò)搗打擠壓的 方法制作完成芯棒。進(jìn)一步，所述的外層耐材成分重量百分比優(yōu)選為BN 10%, SIC 6%，磷酸鋁 1. 5%, SiO2 82. 5%。又，鋼鐵軸芯直徑a與耐材直徑b之比為a/b = 1/2 2/3，鋼鐵軸心長(zhǎng)度c與耐材的長(zhǎng)度d比為c/d = 4/3 3/2。本發(fā)明芯棒的耐材主要優(yōu)點(diǎn)為(1)使用大量的SiO2，成本較低，且具有較好的耐高溫特性；(2)適量的BN能夠加速耐材間的換熱，使得芯棒內(nèi)外的溫度保持一致，提高芯棒 的熱震性；(3)適量的SIC能夠提高芯棒的高溫耐沖刷性，使其在高溫鋼液的沖刷下仍然保 持固有形狀；(4)適量的磷酸鋁作為耐材層的粘合劑。本發(fā)明耐材芯棒在進(jìn)行噴射成形管坯制備時(shí)主要工藝為鋼液熔化——傾倒入鋼包——芯棒預(yù)熱——向芯棒上噴射金屬材料——芯棒脫 除——機(jī)加工表面——穿孔(內(nèi)徑)——擠壓。其中芯棒脫除的主要工藝有(1)熱脹冷縮脫除。利用耐火材料與沉積合金不同的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行脫除。(2)振動(dòng)脫除。將耐火材料芯棒擊碎后脫除。(3)機(jī)械加工脫除。利用磚頭將耐火材料芯棒磚碎后脫除。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)如下1.與以往的鋼鐵及金屬芯棒相比，使用耐火材料芯棒成本很低。2.相比金屬材料芯棒的脫除工藝，耐材芯棒更容易脫除。3.可以制備異形芯棒材料，用于制備異形管。4.脫除后的耐材芯棒可以進(jìn)行重新利用，大量節(jié)約成本。5.較高的預(yù)熱溫度，可以承受高溫至1200°C。6.較強(qiáng)的承重性能，能夠支撐較長(zhǎng)的噴射鋼管重量。7.較好的成形性，噴射鋼液附著后可以較好的進(jìn)行鋪展、黏附而不起皮。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，其中，芯棒外層耐材的成分參見(jiàn)表1。實(shí)施例1噴射成形制備管坯用芯棒，芯棒中部為鋼鐵軸芯，外層為耐材，外層耐材的成分重 量百分比為BN 11%, SIC 7%，磷酸鋁1%，SiO2 81% (參見(jiàn)表1)；通過(guò)搗打擠壓的方法 制作完成芯棒。鋼鐵軸芯直徑a與外層耐材直徑b的比值a/b = 0. 5，鋼鐵軸芯長(zhǎng)度c與耐材長(zhǎng) 度d的比值c/d= 1.350芯棒脫除的工藝為振動(dòng)脫除。噴射金屬為45號(hào)鋼，將耐火材料芯棒充分預(yù)熱至1150°C，從預(yù)熱線圈中拉出，打 開(kāi)塞棒，將中間包中的鋼液噴射至芯棒表面，隨著芯棒的旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，鋼液不斷沉積在芯棒 表面，形成厚厚的沉積層，噴射結(jié)束后，將噴射管坯及芯棒置于爐內(nèi)緩冷至室溫，取出后采 用振動(dòng)機(jī)構(gòu)將耐材擊碎，清理管坯內(nèi)外表面，將耐火材料和鋼鐵芯軸收集準(zhǔn)備重新壓制使用。實(shí)施例2
芯棒采用耐材的成份為BN 12%, SIC 8%，磷酸鋁2%，SiO2 78%。鋼鐵軸芯直徑a與耐材直徑b的比值a/b = 0. 55，鋼鐵軸芯長(zhǎng)度c與耐材長(zhǎng)度d 的比值:c/d = 1. 38。芯棒脫除的工藝為機(jī)械加工脫除。噴射金屬為特殊工具鋼，將耐火材料芯棒充分預(yù)熱至1120°C，從預(yù)熱線圈中拉出， 打開(kāi)塞棒，將中間包中的鋼液噴射至芯棒表面，隨著芯棒的旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，鋼液不斷沉積在芯 棒表面，形成厚厚的沉積層，噴射結(jié)束后，將噴射管坯及芯棒置于爐內(nèi)緩冷至室溫，取出后 采用磚頭將耐火材料層磚碎取出，清理管坯的內(nèi)層和外層至光滑，收集耐火材料粉末和鋼 鐵芯軸備下次重新使用。實(shí)施例3芯棒采用耐材成份為BN 14. 5%, SIC 5. 5%，磷酸鋁2. 8%，SiO2 78%。鋼鐵軸芯直徑a與耐材直徑b的比值a/b = 0. 6，鋼鐵軸芯長(zhǎng)度c與耐材長(zhǎng)度d 的比值c/d = 1.4。芯棒脫除的工藝為熱脹冷縮脫除。噴射金屬為高速鋼，將耐火材料芯棒充分預(yù)熱至1160°C，從預(yù)熱線圈中拉出，打開(kāi) 塞棒，將中間包中的鋼液噴射至芯棒表面，隨著芯棒的旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，鋼液不斷沉積在芯棒表 面，形成厚厚的沉積層，噴射結(jié)束后，迅速去除噴射成形芯棒，并置于冷水中，轉(zhuǎn)動(dòng)芯棒內(nèi)部 鐵芯，使得鐵芯和耐材脫除，清理管坯的內(nèi)層和外層至光滑，收集耐火材料粉末和鋼鐵芯軸 備下次重新使用。實(shí)施例4芯棒采用耐材的成份為BN 10. 2%, SIC 9. 8%，磷酸鋁1. 5%，Si0278 . 5%。鋼鐵軸芯直徑a與耐材直徑b的比值a/b = 0. 62，鋼鐵軸芯長(zhǎng)度c與耐材長(zhǎng)度d 的比值:c/d = 1.42。芯棒脫除的工藝為機(jī)械加工脫除。噴射金屬為高速模具鋼，將耐火材料芯棒充分預(yù)熱至1180°C，從預(yù)熱線圈中拉出， 打開(kāi)塞棒，將中間包中的鋼液噴射至芯棒表面，隨著芯棒的旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，鋼液不斷沉積在芯 棒表面，形成厚厚的沉積層，噴射結(jié)束后，將噴射管坯及芯棒置于爐內(nèi)緩冷至室溫，取出后 采用磚頭將耐火材料層磚碎取出，清理管坯的內(nèi)層和外層至光滑，收集耐火材料粉末和鋼 鐵芯軸備下次重新使用。實(shí)施例5芯棒采用耐材的成份為BN 13%, SIC 6%，磷酸鋁1. 8%，SiO2 79.2%。鋼鐵軸芯直徑a與耐材直徑b的比值a/b = 0. 65，鋼鐵軸芯長(zhǎng)度c與耐材長(zhǎng)度d 的比值:c/d = 1. 5。芯棒脫除的工藝為振動(dòng)脫除。噴射金屬為Gcrl5，將耐火材料芯棒充分預(yù)熱至1200°C，從預(yù)熱線圈中拉出，打開(kāi) 塞棒，將中間包中的鋼液噴射至芯棒表面，隨著芯棒的旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，鋼液不斷沉積在芯棒表 面，形成厚厚的沉積層，噴射結(jié)束后，將噴射管坯及芯棒置于爐內(nèi)緩冷至室溫，取出后采用 振動(dòng)機(jī)構(gòu)將耐材擊碎，清理管坯內(nèi)外表面，將耐火材料和鋼鐵芯軸收集準(zhǔn)備重新壓制使用。表1單位重量百分比
權(quán)利要求
1.噴射成形制備管坯用芯棒，芯棒中部為鋼鐵軸芯，外層為耐材，外層耐材的成分重量 百分比為BN 10 15%，SIC 5 10%，磷酸鋁1 3%，余量為SW2 ；通過(guò)搗打擠壓的方 法制作完成芯棒。
2.如權(quán)利要求1所述的噴射成形制備管坯用芯棒，其特征在于，所述的外層耐材成分 重量百分比優(yōu)選為BN 10%, SIC 6%，磷酸鋁1. 5%，SiO2 82. 5%。
3.如權(quán)利要求1所述的噴射成形制備管坯用芯棒，其特征在于，鋼鐵軸芯直徑a與耐材 直徑b之比為a/b = 1/2 2/3，鋼鐵軸心長(zhǎng)度c與耐材的長(zhǎng)度d比為c/d = 4/3 3/2。
全文摘要
噴射成形制備管坯用芯棒，芯棒中部為鋼鐵軸芯，外層為耐材，外層耐材的成分重量百分比為BN10～15％，SIC5～10％，磷酸鋁1～3％，余量為SiO2；通過(guò)搗打擠壓的方法制作完成芯棒。本發(fā)明使芯棒成本很低，相比金屬材料芯棒的脫除工藝，耐材芯棒更容易脫除?？梢灾苽洚愋涡景舨牧?，用于制備異形管。脫除后的耐材芯棒可以進(jìn)行重新利用，大量節(jié)約成本。較高的預(yù)熱溫度，可以承受高溫至1200℃。較強(qiáng)的承重性能，能夠支撐較長(zhǎng)的噴射鋼管重量。較好的成形性，噴射鋼液附著后可以較好的進(jìn)行鋪展、黏附而不起皮。
文檔編號(hào)B22F3/115GK102133639SQ201010101208
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者樂(lè)海榮, 任三兵, 樊俊飛, 趙順利 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司