離心鑄造鋼背銅合金軸套

我司生產(chǎn)的雙金屬銅離心鑄造鋼背銅合金軸套采用先進(jìn)離心鑄造工藝可使銅合金與鋼基體兩種金屬融合緊密，密不可分，為實(shí)現(xiàn)界面冶金結(jié)合創(chuàng)造了條件，在液態(tài)下使雙層材料熔合成型，實(shí)現(xiàn)了界面的無(wú)間隙、連接成分平滑過(guò)渡，層界面低應(yīng)力全冶金結(jié)合。

（1）內(nèi)外層金屬結(jié)合強(qiáng)度高。其一，兩層金屬之間形成良好的過(guò)渡層，過(guò)渡層的厚度為50~130μm，成為良好的成分梯度過(guò)渡區(qū)，從而使不同金屬因溫度變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力大幅度下降。其二，內(nèi)外層金屬過(guò)渡層剪切強(qiáng)度非常高，是爆炸復(fù)合管的3~5倍。通過(guò)車(chē)削加工下來(lái)的鋼屑可以看出，兩層金屬?zèng)]有出現(xiàn)任何分離和開(kāi)裂現(xiàn)象，仍然保持一個(gè)整體，如同加工單金屬一樣。

（2）便于制作各種管件。由于兩層金屬具有良好的過(guò)渡層，因此可與單金屬鋼管相同進(jìn)行任意冷加工，可以采用傳統(tǒng)的單金屬管件制作工藝（如液壓成型制作三通、四通，模具推制彎頭等），直接利用管材制作管件。此外，也可以現(xiàn)場(chǎng)熱煨制作小角度彎曲管件。

（3）可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外層金屬?gòu)?qiáng)韌性互補(bǔ)。由于良好的冶金結(jié)合，內(nèi)外層金屬機(jī)械性能可以有效互補(bǔ)。如當(dāng)外層金屬采用高強(qiáng)度合金鋼時(shí)，管材雖可承受更高工作壓力，但高強(qiáng)度鋼塑性往往偏低；而內(nèi)層金屬采用抗腐蝕的不銹鋼，其高塑性則可有效地彌補(bǔ)整體塑性，從而提高管材高壓使用條件下的安全性，防止管線脆性破裂。

（4）易于連接和修復(fù)。離心鑄造的冶金復(fù)合管可以任意鋸切，可以在管線的任意位置開(kāi)孔接支線或儀表。即使發(fā)生因點(diǎn)蝕帶來(lái)局部腐蝕滲漏，也不會(huì)發(fā)生沿結(jié)合層的大面積腐蝕，可同常規(guī)單金屬一樣，采用局部焊補(bǔ)修復(fù)即可。

（5）可以避免應(yīng)力集中。由于內(nèi)外層的材質(zhì)不同，熱膨脹系數(shù)也就不同，內(nèi)外層金屬必然產(chǎn)生不同的收縮（或膨脹）。冶金復(fù)合管管線焊接后，因其內(nèi)外層冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度即為金屬本體強(qiáng)度，其應(yīng)力分散在管段無(wú)窮點(diǎn)上，不會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中。

（6）提高了管線安全性能。當(dāng)管線發(fā)生爆裂時(shí)，冶金復(fù)合管因其結(jié)合方式為冶金結(jié)合，內(nèi)層不銹鋼或鎳基合金的高韌性會(huì)對(duì)裂口產(chǎn)生很好的止裂效果，從而避免管線的長(zhǎng)距離破壞。

（7）可以用作鑄態(tài)耐磨復(fù)合管。特別是難以熱變形的內(nèi)層耐磨覆層，如熱電廠、礦山的煤粉、礦粉、油砂等高磨蝕材料輸送使用的耐磨管線，采用外層普通碳鋼（易于常規(guī)焊接連接）、內(nèi)層Cr26等高鉻耐磨鑄鐵的雙金屬?gòu)?fù)合管。

（8）相對(duì)其他各種方法生產(chǎn)的冶金熔合復(fù)合管，離心鑄造工藝成本低，成材率高。

（9）可以廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)。這種具有良好冶金結(jié)合的復(fù)合管，可廣泛用于特種鍋爐、高腐蝕性油氣田、化工行業(yè)等腐蝕環(huán)境和熱電廠、礦山等高磨蝕環(huán)境。

2、創(chuàng)新性

（1）過(guò)渡層完全冶金熔合，冶金結(jié)合強(qiáng)度高。雙金屬?gòu)?fù)合鋼管的冶金熔合技術(shù)，其主要技術(shù)原理是利用離心鑄造技術(shù)，分層澆鑄不同合金成分的鋼水，使內(nèi)外層金屬熔合控制在一定厚度范圍內(nèi)，形成完全的冶金熔合，其冶金熔合層結(jié)合強(qiáng)度明顯高于傳統(tǒng)爆炸焊接與過(guò)盈配合的結(jié)合強(qiáng)度。

（2）鐵基合金與鎳基合金復(fù)合在國(guó)內(nèi)尚屬首次。雖然離心鑄造雙金屬?gòu)?fù)合管坯在國(guó)內(nèi)外已有個(gè)別鋼種報(bào)道，但研究都集中在離心澆鑄雙金屬鑄態(tài)耐磨鋼管上，對(duì)鐵基和鎳基合金系統(tǒng)規(guī)模化試驗(yàn)甚少。據(jù)了解，外10鋼/內(nèi)304、外10鋼/內(nèi)GH600、外12CrMo/內(nèi)1Cr18Ni9Ti、外20Cr/內(nèi)1Cr18Ni9Ti、外20Cr/內(nèi)304、外35CrMo/內(nèi)0Cr13Mo、外35CrMo/內(nèi)0Cr13Ni5Mo、外10鋼/內(nèi)60Si2Mn、外10鋼/內(nèi)55CrMnMo等雙金屬?gòu)?fù)合管坯的生產(chǎn)試驗(yàn)在國(guó)內(nèi)尚屬首次。離心澆鑄具有冶金熔合層的雙金屬?gòu)?fù)合無(wú)縫鋼管的制造方法，完全揭示出離心澆鑄雙金屬管坯的熔合本質(zhì)，因而合格率能達(dá)到95%以上。

（3）內(nèi)外層兩種不同材質(zhì)的雙金屬?gòu)?fù)合管坯對(duì)于冶金熔合技術(shù)要求更為苛刻。目前國(guó)內(nèi)外雙金屬管的生產(chǎn)工藝大部分采用過(guò)盈配合、擠壓熔合、爆炸焊接或消失模鑄造等工藝，雖然也有利用離心鑄造技術(shù)生產(chǎn)雙金屬管的工藝技術(shù)，但有關(guān)外層材質(zhì)為碳鋼和低合金鋼、內(nèi)層為鎳基合金的雙金屬?gòu)?fù)合管坯的文獻(xiàn)很少。

3、新型復(fù)合管的應(yīng)用范圍以及研究前沿

3.1、應(yīng)用范圍

（1）耐腐蝕管線管。高含H₂S/CO₂油氣田的腐蝕環(huán)境惡劣，地面管線腐蝕嚴(yán)重，X52NS/2205或者X60/825雙金屬?gòu)?fù)合管的使用，提供了一種解決地面管線腐蝕問(wèn)題的有效途徑，無(wú)論是技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上都優(yōu)勢(shì)明顯。

（2）耐磨輸送管。水泥輸送管和鉆井泵缸套在要求高耐磨的同時(shí)，必須具備良好的強(qiáng)韌性，同時(shí)還可進(jìn)行管段之間的組焊，對(duì)整個(gè)管道起支撐作用。采用外承壓內(nèi)耐磨的雙金屬冶金復(fù)合管材（外45鋼/內(nèi)Cr26），既能發(fā)揮兩種材料的性能潛力、提高綜合性能，又能降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益。

（3）鍋爐管。新興鑄管股份有限公司用冶金熔合離心坯擠壓冷軋的304L/Gr.A-1復(fù)合管成功應(yīng)用在東方鍋爐股份有限公司制造的鍋爐上，替代了外耐蝕內(nèi)抗壓的熱擴(kuò)過(guò)盈配合機(jī)械復(fù)合管，并為冶金雙金屬?gòu)?fù)合鋼管的雙層界面探傷制定了相應(yīng)的超聲波檢測(cè)操作規(guī)程。

（4）復(fù)合軋輥。采用離心復(fù)合鑄造法生產(chǎn)的雙金屬?gòu)?fù)合軋輥，具有外工作層組織致密、鑄造缺陷少、力學(xué)性能好及表面耐磨層硬度高、使用壽命長(zhǎng)、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。北京中冶設(shè)備研究設(shè)計(jì)總院有限公司采用離心復(fù)合法在Ф900mm×1800mm立式離心機(jī)上制備了Ф275mm×400mm的高鉻鑄鐵/灰鐵復(fù)合軋輥。

（5）依靠新興鑄管股份有限公司、攀鋼集團(tuán)江油長(zhǎng)城特殊鋼有限公司（簡(jiǎn)稱攀長(zhǎng)鋼）、北京科技大學(xué)各自的優(yōu)勢(shì)和實(shí)力，通過(guò)離心鑄造、擠壓生產(chǎn)的具有冶金熔合層的雙金屬?gòu)?fù)合管，在要求管線耐蝕、耐磨、耐壓的石油、化工、鍋爐行業(yè)擴(kuò)展了應(yīng)用空間。

3.2、研究前沿

（1）3層包覆離心鑄造高溫塑變性能較差的GH625坯擠壓成管材。

（2）高速鋼離心復(fù)合鑄造軋輥。

（3）雙金屬?gòu)?fù)合管的連接（焊接和法蘭連接）。

（4）3層包覆離心鑄造塑變性能較差的可鍛鑄鐵坯軋制成型。

4、離心鑄造復(fù)合管存在的問(wèn)題及解決措施

4.1、混熔和分層

當(dāng)內(nèi)層金屬液澆鑄較早時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩種金屬液的混熔，澆鑄較晚則出現(xiàn)分層，使得鑄坯質(zhì)量不穩(wěn)定，比如層間氧化、兩層混合、外層內(nèi)表面鋼渣不易脫離等影響鑄坯質(zhì)量，特別是當(dāng)外層金屬比內(nèi)層金屬凝固溫度低時(shí)澆鑄就更為困難。

解決措施：①添加層間絕熱熔劑，一般是采用渣化速度快、熔點(diǎn)低的熔劑；②控制外層內(nèi)表面溫度及內(nèi)層澆鑄溫度；③內(nèi)層分批澆鑄并降低錠模旋轉(zhuǎn)頻率（30%~60%）或分散澆鑄流量；④使用定量稱料裝置等。