[发明专利]水冷型双金属管模的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于模具制造方法，具体应用于离心铸造行业，尤其是水冷型堆焊双金属管模的制造方法。 

背景技术

现有管模的制造方法有下列几种：(1)铸铁管模。由于材质性能较差，在交变热应力的作用下，容易出现脆裂，因此在水冷型球墨离心铸管中不使用，但由于价格低廉，在热模法离心污水管生产中仍有使用，尽管使用寿命低，但综合费用和生产成本较低。(2)铸钢管模。多应用于大口径热模离心铸管生产，因为大口径热模离心机管模采用整体锻造的合金管模较为困难，造价也很高，因此采用铸钢管模。铸钢管模一般采用分段铸造和加工的制造工艺，对装备条件没有特殊的要求，制造费用经济。铸钢管模应注意铸造质量，要求成分均匀，管体无铸造缺陷，铸件应进行退火处理，加工后进行调质处理，保证材料性能。铸钢管模不能用于水冷离心机生产，因为其性能满足不了热变应力的冲击。(3)锻钢管模。锻钢管模是水冷离心机常用的管模，其性能能够承受热变应力的冲击，具有较长的使用寿命(小管模寿命近万次)。然而其制造和加工工艺较为复杂，炼钢过程中必须严格控制钢液中气体含量，对氢气要求控制在2ppm以下，防止热变应力的作用的条件下材料发生“氢脆”现象，因此需要进行炉外精炼和真空脱气处理。锻造过程中应采用三维锻造工艺，使晶格在X-Y-Z三个方向上尽可能形成等轴结晶，避免在热应力作用下各个方向的拉伸位移相同不发生错位现象。加工后的管模应进行退火和调质处理，消除材料的残余应力，进一步细化晶粒，充分发挥材质的性能。(4)板焊管模。鉴于大口径管模采用锻钢管模生产较为困难，而采用铸钢管模材质性能又不理想，寿命低，新兴铸管开发了用厚钢板卷焊成形管模毛坯的新工艺。轧制合金厚钢板，目前我国舞阳钢铁公司能够批量生产，该公司炼钢和厚板轧制热处理、探伤的装备水平较为先进，材料成份控制和脱气水平均超过锻钢毛坯件质量水平，由于轧制是单相轧制，难具备等轴性，但由于轧制比远大于锻造，晶粒比锻钢件要细，对等轴性能有所弥补，因此就材质而言完全可以替代锻钢。板焊管模采窄间隙脉冲气体保护焊，焊缝的质量高，对焊缝周边材质的影响很小，所以焊接后材料的整体性能没有下降。由于钢板具有一定的厚度，小直径形成困难，因此该工艺局限 在口径DN800以上的管模加工，应用面受到限制，从使用效果来看，超过了锻钢管模。 

分析现有技术条件：上述4种工艺中，锻造管模和卷板焊接管模主要应用于水冷型管模，但卷板焊管模的规格一般在DN800以上，所以，DN800以下的水冷型管模工艺只有锻造法。锻造工艺分为大两类：Φ500mm以上的管模制造是，采用钢锭冲孔后带芯棒锻造的工艺；Φ500mm以下的管模制造是，采用钢锭锻造成实心坯料后淘料的工艺。分类的原因是，由于管模坯料太长，模锻温降太快，Φ500mm以下的管模制造芯棒偏细，易弯，易包芯棒。该工艺的材料利用率都比较低，在40％以下。所以，锻造工艺成本较高。 

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种水冷型双金属管模的制造方法，它克服了锻造坯制造复杂，工艺出品率低的问题，在保证产品使用寿命的情况下，提高金属成材率，降低了制造成本。 

本发明包括下列步骤：①、根据管模的成分及尺寸要求，计算出需要浇注的离心坯尺寸；②、采用废钢或废管模作为主要原料，经电弧炉或中频炉冶炼工艺，以及VOD炉或LF炉精炼，炼钢过程严格控制气体含量和夹杂物含量；③、离心机管模经过230～300℃预热后，在内表面喷上1.5～3.0mm的耐热高强度涂料，上好两端挡板后低速旋转并保持管模具有250～320℃的温度；④、离心浇铸时，管模转速要提高到预定的重力倍数，为75～85G，钢液要快速注入管模，钢包内加入保护渣，浇铸温度为1540～1620℃；⑤、冷却过程中，要在管模外面进行喷水冷却，使管模外表面保持在250～350℃之间，拔管后对管坯1进行退火处理，退火温度为890～930℃，保温3小时，炉冷至300℃以下出炉空冷；⑥、管坯1表面进行机加工，进行性能检验及整体探伤；⑦、管坯1堆焊承口大头2及尾勾3，堆焊前预热温度为150～300℃)，堆焊过程需保温，采用埋弧自动焊，管模温度保持在200～400℃，堆焊的材质与管坯材质相同；⑧、管坯1去应力退火，退火温度为650～700℃，保温3小时，缓冷至300℃出炉，然后机加工堆焊部分及内壁；⑨、管坯1预热到150～350℃，在内表面堆焊低碳耐热合金层4到预定厚度，内、外表面的加工量控制在10mm以下；⑩、粗车加工，粗车加工后的管坯1调质处理； 精车加工成型。