一种不锈钢/碳钢复合管浇注系统以及生产系统
技术领域
本实用新型涉及双金属复合材料的制备领域，具体涉及一种不锈钢/碳钢复合管浇注系统以及生产系统。
背景技术
双金属复合材料是通过各式复合技术将两种性能不同的金属复合在一起制备的新型材料，既发挥了复层材料耐腐蚀、耐热、耐磨损等性能，又结合了基层材料的强度和刚度，使其获得单一组元金属无法企及的综合性能，更加适应工业与科技快速发展对于材料越来越高的要求。
不锈钢复合管通过在碳钢或低合金钢钢管上以一定工艺结合一层具有高耐蚀性不锈钢的层状复合材料，适应高腐蚀环境的，同时极大地节约昂贵的不锈钢用量，显著降低生产成本。目前双金属复合管成型技术，主要包括机械成型法和冶金成型法，其中机械成型法主要有机械扩径法、爆炸扩径法、定径法等方法，冶金成型法主要有热轧制，热挤压和离心铸造等方法。
综上所述，目前还没有一种通过固液复合法高效生产大规格碳钢/不锈钢复合管的生产系统。为解决复合管固液复合浇注过程中的温度控制问题、表面质量问题、生产效率问题，开发一种新型的碳钢/不锈钢固液复合浇注设备及生产系统显得尤为关键。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种不锈钢/碳钢复合管浇注系统以及生产系统。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种不锈钢/碳钢复合管浇注系统，包括浇注区、基层管、用于驱动基层管转动的旋转组件、陶瓷模具、盛钢桶以及升降机构；
所述基层管通过旋转组件竖直设置在所述浇注区内，所述陶瓷模具位于所述基层管内部且分别与所述基层管内壁和底壁之间均具有浇注腔体，所述盛钢桶位于所述基层管内且与所述陶瓷模具顶端之间具有浇钢通道，所述浇钢通道与所述浇注腔体相连通，所述升降机构的下端分别与所述盛钢桶和陶瓷模具相连接，通过所述升降机构带动盛钢桶和陶瓷模具沿所述基层管竖直升降。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述升降机构包括驱动件以及连接在所述驱动件上的升降定位轴，且所述升降定位轴的下端分别与所述盛钢桶和陶瓷模具相连接。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述陶瓷模具包括进口段、位于所述进口段下方的出口段以及连接在所述进口段与所述出口段之间的过渡段；
所述进口段的直径小于所述出口段的直径，使得陶瓷模具整体呈锥度结构，且锥度为0.5％/m-3％/m。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述盛钢桶内设置有控温装置及控流装置。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述基层管的底端且与所述陶瓷模具相对应位置设置有冷却系统，通过所述冷却系统对离开陶瓷模具的复合层进行冷却。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述浇注区下方设置有气氛保护系统。
本实用新型还提供了一种不锈钢/碳钢复合管生产系统，包括上述的浇注系统、浇注前对基层管进行处理的预处理机构、加热炉、加热系统以及对浇注后的复合管进行热处理的热处理机构；所述加热系统与所述气氛保护系统分别通过管道与所述加热炉相连通。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述预处理机构包括用于对基层管进行精整的精整件以及位于所述基层管下方的废钢回收桶。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述热处理机构包括对浇注后的复合管进行淬火的热处理池以及用于对淬火后的复合管进行中温回火的回火处理部。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，通过吊具将浇注前的基层管吊移至浇注区内，且将浇注后的复合管吊移至热处理池和回火处理部。
本实用新型具有以下有益效果：本实用新型所提供的一种不锈钢/碳钢复合管浇注系统以及生产系统，该系统结构可靠，自动化程度高，无需大量人工操作，生产流程顺畅，提高了产品稳定性及生产效率；该系统采用固液复合的结构生产不锈钢/碳钢复合管，降低了生产过程对真空度的要求，不锈钢/碳钢界面间通过熔合实现冶金结合，强度足以满足后续热轧生产的需求；且该系统通过设计内、外双层陶瓷模具，简化了采用砂型铸造或消失模铸造进行固液复合时复杂的前置工艺流程，并可适应多种规格、多种成分的生产要求；同时夹持陶瓷模具可以重复利用，方便陶瓷模具运输过程的同时，起到预防不锈钢陶瓷模具鼓肚变形，提升复层表面质量的作用。
附图说明
图1为本实用新型中浇注系统示意图；
图2为本实用新型中陶瓷模具结构示意图；
图3为本实用新型中生产系统结构示意图；
图中：1-浇注区，2-基层管，3-旋转组件，4-陶瓷模具，5-盛钢桶，6-升降机构，7-浇注腔体，8-浇钢通道，9-驱动件，10-升降定位轴，40-进口段，41-出口段，42-过渡段，12-冷却系统，13-气氛保护系统，14-预处理机构，15-加热炉，16-加热系统，17-热处理机构，140-废钢回收桶。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，一种不锈钢/碳钢复合管浇注系统，包括浇注区1、基层管2、用于驱动基层管2转动的旋转组件3、陶瓷模具4、盛钢桶5以及升降机构6。
碳钢/不锈钢复合管管径100-6000mm，高度500-6000mm，外壁为基层管2，厚度100-300mm，内壁为复合层，厚度10-30mm。基层管2可采用不锈钢管或碳钢管，盛钢桶5内可盛放不锈钢钢液或碳钢钢液作为复合在基层管2内壁上的复合层，且该复合层的材质与基层管2的材质不同。
基层管2通过旋转组件3竖直设置在所述浇注区1内，陶瓷模具4位于基层管2内部且分别与基层管2内壁和底壁之间均具有浇注腔体7，盛钢桶5位于基层管2内且与陶瓷模具4顶端之间具有浇钢通道8，浇钢通道8与浇注腔体7相连通，升降机构6的下端分别与盛钢桶5和陶瓷模具4相连接，通过升降机构6带动盛钢桶5和陶瓷模具4沿基层管2竖直升降。
高温陶瓷模具4采用氧化铝材质制成。预热后的基层管2吊运至浇注区1并通过旋转组件3进行定位，通过顶部升降机构6将陶瓷模具4降至基层管2的底部，浇注前将陶瓷模具4预热至1400℃，陶瓷模具4与基层管2间通过升降机构6的定位轴实现对中，二者间距位浇注腔体7，优选该间距为15mm，即为待浇复合层的复层厚度。高瓷模具顶部安装有盛钢桶5，用于盛放复合层钢液并控制浇注过热度在液相线上50-70℃，浇注过程中，打开盛钢桶5的出钢口，钢液由出钢口流入至浇钢通道8进而流入至浇注腔体7内，由盛钢桶5内部控流装置控制浇注速度，同时顶部升降机构6带动陶瓷模具4以1.2mm/s的速度上升，且基层管2在这一过程中由旋转组件3带动以15转/min的速度进行旋转，陶瓷模具4底部配有冷却系统12，在模具提升过程中通过高压氩气对刚离开陶瓷模具4接触面的不锈钢复层内壁以不小于20℃/s的速度进行冷却。从而使得浇注全程浇注区1内保持惰性气氛或还原性气氛，保证浇注效果。本实用新型通过在浇注过程中一边浇注一边移动陶瓷模具并且还同时对陶瓷模具下方的坯壳进行冷却，在陶瓷模具的挤压作用下，使得复合层的表面质量相比于离心铸造的固液结合方式明显提高，使得复合层内壁平整，避免产生不规则形状，同时通过陶瓷模具挤压还可提高复合层内部质量，改善苏松(缩孔)和偏析的问题，并且还可以提高复合层与基层之间的结合力，而且陶瓷模具移动过程也是脱模过程，当浇注液浇注至基层管顶部时，陶瓷模具移动至顶部，最后移除基层管外，整个工艺流程十分顺畅而且快捷，大大提高了生产效率。
为了提高升降机构6的使用性能，本实用新型中，升降机构6包括驱动件9以及连接在驱动件9上的升降定位轴10，且升降定位轴10的下端分别与盛钢桶5和陶瓷模具4相连接。通过驱动件9的驱动作用带动升降定位轴10的升降，进而带动盛钢桶5和陶瓷模具4以一定的速度升降，升降可靠稳定，提高了在上升过程中钢液流出至浇注腔体7内的均匀性。
为了提高复合层内部及表面的质量，如图2所示，本实用新型中，所述陶瓷模具4包括进口段40、位于进口段40下方的出口段41以及连接在进口段40与出口段41之间的过渡段42；进口段40的直径小于出口段41的直径，过渡段42呈锥度结构，且锥度为0.5％/m-3％/m。过渡段42长度150mm，可在浇注过程中对未完全凝固的复合层起挤压作用，提升复合层内部及表面质量。
如图3所示，本实用新型还提供了一种不锈钢/碳钢复合管生产系统，包括浇注系统、浇注前对基层管2进行处理的预处理机构14、加热炉15、加热系统16以及对浇注后的复合管进行热处理的热处理机构17；加热系统16与气氛保护系统13分别通过管道与所述加热炉15相连通。
通过预处理机构14对基层管2内壁进行精整，从而并进一步加工提高粗糙度以增大碳钢/不锈钢结合面面积及结合强度。通过加热炉15对基层管2进行预热，先利用加热炉15内部环境温度对基层管2进行预热，浇注前再通过加热系统16对基层管2内壁加热，直至所述基层管2达到预定加热温度100-1800℃，预热时间预热时间0.1-10小时，预热全程加热炉15中保持惰性气氛或还原性气氛。如前所述通过浇注系统实现基层管2与复合钢液的固液复合，复合后的复合管结构可靠，质量好。复合后的复合管通过吊具吊移至热处理机构17，按照生产要求制定降温、热处理操作工艺，其中降温方式包括炉冷、空冷、堆冷、水淬、油淬中的一种或多种，所述热处理工艺流程包括退火、正火、回火、淬火中的一种或多种。探伤检验合格后进行精整、包装。
预处理机构14包括用于对基层管2进行精整的精整件以及位于基层管2下方的废钢回收桶140。在精整过程中，通过精整件对基层管2的内壁进行螺纹加工、打磨或腐蚀等方式，从而提升粗糙度，精整后的钢屑则掉落至废钢回收桶140内进行回收，避免加工环境的污染且回收后的钢屑可用于其他加工，实现回收再利用。
通过吊具将浇注前的基层管2吊移至浇注区内，且将浇注后的复合管吊移至热处理池和回火处理部。生产过程全程基层管2及浇注后的复合管处于直立状态，并通过顶部吊具及加热炉15中导轨进行运输。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
