專利名稱：混凝土輸送管道及其制造方法
技術領域：
本發明涉及建筑工程機械領域，更具體地，涉及一種混凝土輸送管道及其制造方法。
背景技術：
隨著混凝土機械的泵送朝著大方量、高壓力的方向發展，對混凝土輸送管道的要求越來越高。混凝土輸送管道包括混凝土輸送管、混凝土輸送缸等多種管路。以混凝土輸送管為例，首先是對混凝土輸送管的耐磨能力的要求越來越高，從起初的1萬方到3萬方再到現在的5-7萬方，這不但要求混凝土輸送管采用更好的耐磨材料，同時又對混凝土輸送管的耐循環壓力沖擊有要求。然而耐磨(硬度)和耐壓是互相矛盾的。如果采用單一耐磨材料，用提高硬度來增強耐磨能力，必將導致混凝土輸送管的強度急劇下降。為了達到越來越高的耐磨能力和耐壓能力，現有技術中采用內層為耐磨材料、外層為保證強度的材料生產的雙層復式混凝土輸送管。然而由于雙層復合輸送管生產成本較高，一直難以實現完全替代原來的單層管。如圖1所示的現有的混凝土輸送管，包括連接法蘭10’和60’、外層管30’和內層管40’，其中，20’、50’為連接焊縫。現有的雙層管或者復合管兩層材料分開制作，為了裝配， 兩層鋼管之間必然要存在間隙。實踐中，發現內層管20’變形比較大，內外層間間隙不均勻的現象，這種現象在長管中尤其常見。可以通過填充混凝土等填充物等方法來改善內外層之間的空隙，但是如果內外層管間隙不均勻，可能存在雙層管間局部過盈導致填充物無法通過的情況。雖然在內壁或者外壁上開孔或者挖槽能夠對填充物在雙層管間的填充情況有所改善，但不能完全保證雙層管間的間隙全部消除。只要有間隙存在，雙層管中的內層材料就會存在受力情況不均，而且可能存在局部應力集中，會大大降低輸送管的使用壽命。另外，通過填充物將內、外層材料結合起來，存在的安全隱患主要是內層材料彎曲磨穿之后填充層材料會脫落混雜在混凝土中，而且耐磨材料的硬度很高必然造成其強度很差，一旦耐磨材料磨穿，內層耐磨層在泵送壓力沖擊與混凝土漿摩擦下可能造成大塊掉落，造成混凝土輸送管堵塞的嚴重事故。此外，在雙層管的制作過程中，法蘭10’和60’通過焊接與內層管20’和外層管 30’相焊接并形成焊縫20’、50’，因此難以避開焊接對材料組織的影響。在實際使用中，通過傳統流程生產的輸送管的最先磨損失效部位一般為焊接法蘭的焊縫附近，這是因為焊接的過程中讓焊縫附近的晶粒組織粗化，淬火后的焊縫與直管、法蘭的顯微組織及晶粒大小肯定不一樣，而且焊縫及其熱影響區元素成分發生了變化，導致內壁的電勢不一樣引起的化學腐蝕加劇。因此，焊接也是影響輸送管失效的一個重要的因素。
發明內容
本發明目的在于提供一種工藝簡單、提高輸送管道的使用壽命的混凝土輸送管道及其制造方法。
3
根據本發明的一個方面，提供了一種混凝土輸送管道，包括作為輸送管道基體的外層、設置在外層內表面上的內層以及法蘭部，法蘭部與外層一體成形，內層為由耐磨防腐材料澆注在外層內表面上形成的澆注層。進一步地，混凝土輸送管道為混凝土輸送管。進一步地，法蘭部與外層一體鑄造。進一步地，耐磨防腐材料為高鉻鑄鐵。進一步地，高鉻鑄鐵的組成成分中的以下各成分的質量百分比為C為 2.2%-3.3%，0為11%-30%，5士為0.5%-1.2%，] 11為0.5%-1.7%，]\10為0.6%-2.8%， Cu 為 0. 3% -0. 8%。進一步地，外層的材料為碳素鑄鋼。進一步地，碳素鑄鋼的組成成分中的以下各成分的質量百分比為C為 0. 35% -0. 4%, Si 為 0. 4% -0. 50%，Mn 為 0. 7% -0. 90%，Cr 彡 0. 35%，Ni 彡 0. 30%， Mo ^ 0. 20%, Cu ^ 0. 30%, V ^ 0. 05% ；其中 Cr+Ni+Mo+Cu+V 彡 1. 00%。根據本發明的另一個方面，提供了一種混凝土輸送管道的制造方法，包括提供外層，作為混凝土輸送管道的輸送管基體，外層與混凝土輸送管道的法蘭部一體成形；制造內層將熔化的耐磨防腐材料澆注到外層的內表面上，形成澆注層作為內層；退火對內層材料進行退火處理。進一步地，制造方法用于制作混凝土輸送管。進一步地，在提供外層的步驟中，是通過離心澆注的方式形成外層和法蘭部。進一步地，外層的材料采用碳素鑄鋼，澆注外層的步驟包括預熱金屬模具至 300°C;將熔化后的外層材料澆注到金屬模具上，金屬模具的轉速為650r/min-800r/min，澆注溫度為 1500°C -1550°C。進一步地，外層材料澆注完成后，冷卻25s-40s，再制造內層；在制造內層的步驟中，通過離心澆注的方式將熔化后的內層材料澆注到外層上，澆注溫度為1400°C -1450°C, 金屬模具的轉速為850r/min-960r/min。根據本發明的混凝土輸送管道及其制造方法，法蘭部與外層一體成形，工藝簡單， 并且輸送管道制作過程中沒有焊接工序，消除了焊接過程可能對輸送管耐磨材料的耐磨性產生的不良影響，大大提高了輸送管的使用壽命。由于沒有焊接的工序，混凝土輸送管道中不存在焊接產生的雜質，因此報廢的輸送管可以經過熔爐重新回收利用，并添加新的耐磨材料重新鑄造生產，從而大量減少了鋼材的浪費。另外，由于內層通過澆注形成在外層的內表面上，避免了雙層材料結合過程中的間隙問題，使輸送管在輸送混凝土過程中更加穩定。
構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1是現有的混凝土輸送管的結構示意圖；以及圖2是根據本發明的混凝土輸送管的結構示意圖。
具體實施方式
下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。如圖2所示，根據本發明的混凝土輸送管道，包括作為輸送管道基體的外層30、設置在外層30內表面上的內層20以及法蘭部10，其特征在于，法蘭部10與外層30 —體成形，內層20為由耐磨防腐材料澆注在外層30內表面上形成的澆注層。為了描述方便，以下實施例中均以混凝土輸送管為例。由于法蘭部10與外層30 —體成形，而且內層20澆注在外層內表面上，因此輸送管制作過程中沒有焊接工序，消除了焊接過程可能對輸送管耐磨材料的耐磨性產生的不良影響，大大提高了混凝土輸送管的使用壽命。由于沒有經過焊接，混凝土輸送管中不存在焊接產生的雜質，因此報廢的混凝土輸送管可以經過熔爐重新回收利用，并添加新的耐磨材料重新鑄造生產，從而大量減少了鋼材的浪費。另外，由于內層通過澆注形成在外層的內表面上，并且避免了雙層材料結合過程中的間隙問題，使混凝土輸送管在輸送混凝土過程中更加穩定。本發明的混凝土輸送管的工藝簡單，在對混凝土輸送管的精度要求不是非常嚴格的情形下，可以省去后續的機械加工工藝。由于沒有了制造傳統混凝土輸送管過程中的必須的焊接、裝配、填充材料等工序，因此提高了生產率，節約了生產成本。優選地，法蘭部10與外層30 —體鑄造。將法蘭部10與外層30 —體鑄造，免除了原法蘭部10與外層30之間連接時必須的焊接工藝。在輸送管鑄造完成之后，可以對法蘭部10進行機械加工來得到裝配所需的精度。本實施例中，內層20的厚度為1. 5mm-3mm。在如此薄的壁厚中，焊接變的更加困難，因此法蘭部10與外層30 —體鑄造的優勢更加突出。根據本發明的一個實施例，耐磨防腐材料為高鉻鑄鐵。高鉻鑄鐵的組成成分中的以下各成分的質量百分比為c為2. 2% -3. 3%，Cr為11% -30%, Si為0. 5% -1. 2%, Mn 為 0. 5% -1. 7%, Mo 為 0. 6% -2. 8%, Cu 為 0. 3% -0. 8%。高鉻鑄鐵有硬度達HV1300-1900高硬度的(Cr，Fe)7C3型碳化物作骨干，這種碳化物比在一般破碎、研磨工作條件下所遇到的作為最硬磨料的石英要硬很多。其次，(Cr， Fe) A型碳化物的結晶特性使它不象普通白口鐵中的碳化物那樣呈連續的網狀分布，而是形成桿狀或板條狀的一維或二維發展的不連續體，從而改善了材料的韌性。此外，高鉻鑄鐵還具有優良的淬透性，通過簡單的熱處理就可獲得強韌的馬氏體基體。另外，耐磨防腐材料也可選用耐磨鑄鐵，如Ni-Hard4，Crl5，Cr20等等。這是因為耐磨鑄鐵可以進行熱處理強化，且硬度較高，可以防腐，也耐磨。內層材料還可以選用耐磨鑄鋼、軸承鋼和不銹鋼等具有耐磨、防腐且可以進行熱處理硬化的材料，或者選用可熱處理的不銹鋼等材料。根據本發明的另一個實施例，外層30的材料為碳素鑄鋼。碳素鑄鋼的組成成分中的以下各成分的質量百分比為:c為0. 35% -0.4%, Si為0.4% -0. 50%, Mn為 0. 7% -0. 90%, Cr 彡 0. 35%, Ni 彡 0. 30%, Mo 彡 0. 20%, Cu 彡 0. 30%, V 彡 0. 05% ；其中 Cr+Ni+Mo+Cu+V 彡 1. 00%。本實施例中選用的碳素鑄鋼具有良好的強度、韌性和加工性，可以滿足混凝土輸送管的強度、韌性和加工性要求。根據本發明的再一個實施例，外層材料可以采用其他具有良好的強度和韌性以及可加工性的材料，如可鑄造鋼材中的鑄造合金鋼等。
5
根據本發明的混凝土輸送管的制造方法，包括提供外層，作為混凝土輸送管的輸送管基體，外層與混凝土輸送管的法蘭部一體成形；制造內層將熔化的耐磨防腐材料澆注到外層的內表面上，形成澆注層作為內層；退火對內層材料進行退火處理。本實施例從制造、材料的角度，選擇高耐磨的材料，用離心鑄造的方式將內層材料澆注在外層的內表面上，這不僅簡化了復合輸送管的生產工藝，降低了生產成本，而且消除了內層和外層之間的間隙，提高了混凝土輸送管的耐磨能力。采用本實施例的混凝土輸送管，混凝土主機泵送方量可以進一步提高。另外，由于外層與法蘭部一體成形，輸送管制作過程中沒有焊接工序，從而消除了焊接過程可能對輸送管耐磨材料的耐磨性產生的不良影響，大大提高了混凝土輸送管的使用壽命。由于沒有經過焊接，混凝土輸送管中不存在焊接產生的雜質，因此報廢的混凝土輸送管可以經過熔爐重新回收利用，并添加新的耐磨材料重新鑄造生產，從而大量減少了鋼材的浪費。由上可知，采用本發明的生產工藝可以獲得高質量的混凝土輸送管和可觀的經濟效益。在提供外層的步驟中，是通過離心澆注的方式形成外層和法蘭部。外層也采用離心澆注，能夠進一步提高內層和外層的結合的致密度，提高混凝土輸送管的耐磨能力。另外，該方法進一步縮短了輸送管的生產工藝過程，節省了生產成本， 提高了勞動生產率。優選地，外層的材料采用碳素鑄鋼，澆注外層的步驟包括預熱金屬模具至300°C ； 將熔化后的外層材料澆注到金屬模具上，金屬模具的轉速為650r/min-800r/min，澆注溫度為1500°C -1550°C。外層材料澆注完成后，冷卻25s-40s，再制造內層；在制造內層的步驟中，通過離心澆注的方式將熔化后的內層材料均勻澆注到外層上，澆注溫度為 14000C _1450°C，金屬模具的轉速為 850r/min-960r/min。具體地，在本實施例中，采用雙金屬離心澆注的辦法將內層和外層的兩種材料鑄造在一起。金屬模具先預熱至300°C左右，然后先澆注外層的碳素鑄鋼，鑄型的轉速控制為在650r/min-800r/min，澆注溫度為1500°C -1550°C。待外層材料澆注完成后，冷卻 25s-40s,再澆注內層耐磨材料，澆注的溫度為1400°C -1450°C，，鑄型轉速850 960r/min。 澆注過程中不允許出現氣孔、針孔、偏析、夾渣等鑄造缺陷，澆注完成后讓其自然停止旋轉后冷卻。高鉻鑄鐵與碳素鑄鋼的線收縮率基本相同.在鑄件冷卻量程中不致造成裂紋、結合不良等缺陷。由上可知，將兩種金屬液先后澆注于鑄型內，使兩種熔體在界面上互相結合，界面結合為冶金結合。最后，對鑄造成型的混凝土輸送管進行兩端及端口外圓加工，以滿足設計的裝配精度要求。如有必要進一步提高內壁硬度要求，可以對內壁進行淬火處理，淬火溫度為 960°C-1040°C，淬火深度可以根據需要進行控制，但不得超過內層耐磨材料厚度。此外，澆注成型后對內壁進行其他方式的淬火處理，或者淬火之后再進行500°C以下回火，從而進一步提高內層耐磨材料的硬度，增強耐磨性，延長輸送管的使用壽命。本發明中，可以通過減少耐磨層或外層材料的厚度來節省材料，減輕輸送管的重量，從而能夠更加有利于混凝土的泵輸送。上述混凝土輸送管的結構和制造方法可同樣適應于多種混凝土輸送管道，包括混凝土輸送缸，其不同在于混凝土輸送管的內層厚度一般大于混凝土輸送缸的厚度，混凝土輸送管的內層厚度一般為2mm-4mm，這是由于內層厚度越大，混凝土輸送管的耐磨性越好， 而混凝土輸送缸由于需與活塞配合，其磨損一定量后就不能很好地和活塞配合了，內層厚度過大也無法繼續使用；對于混凝土輸送管而言，采用雙液離心澆注方法中離心澆注外層后的冷卻時間一般為20秒-40秒。從以上的描述中，可以看出，本發明上述的實施例實現了如下技術效果根據本發明的混凝土輸送管及其制造方法，工藝簡單，并且輸送管制作過程中沒有焊接工序，消除了焊接過程可能對輸送管耐磨材料的耐磨性產生的不良影響，大大提高了輸送管的使用壽命。由于沒有焊接的工序，混凝土輸送管中不存在焊接產生的雜質，因此報廢的輸送管可以經過熔爐重新回收利用，從而大量減少了鋼材的浪費。另外，由于內層通過澆注形成在外層的內表面上，避免了雙層材料結合過程中的間隙問題，使輸送管在輸送混凝土過程中更加穩定，耐磨能力進一步提高。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種混凝土輸送管道，包括作為輸送管道基體的外層(30)、設置在所述外層(30) 內表面上的內層00)以及法蘭部(10)，其特征在于，所述法蘭部(10)與所述外層(30) — 體成形，所述內層00)為由耐磨防腐材料澆注在所述外層(30)內表面上形成的澆注層。
2.根據權利要求1所述的混凝土輸送管道，其特征在于，所述混凝土輸送管道為混凝土輸送管。
3.根據權利要求2所述的混凝土輸送管道，其特征在于，所述法蘭部(10)與所述外層 (30) 一體鑄造。
4.根據權利要求2所述的混凝土輸送管道，其特征在于，所述耐磨防腐材料為高鉻鑄鐵。
5.根據權利要求4所述的混凝土輸送管道，其特征在于，所述高鉻鑄鐵的組成成分中的以下各成分的質量百分比為C 為 2. 2% -3. 3%, Cr 為 11% -30%, Si 為 0. 5% -1. 2%, Mn 為 0. 5% -1. 7%, Mo 為 0. 6% -2. 8%, Cu 為 0. 3% -0. 8%。
6.根據權利要求2所述的混凝土輸送管道，其特征在于，所述外層(30)的材料為碳素鑄鋼。
7.根據權利要求6所述的混凝土輸送管道，其特征在于，所述碳素鑄鋼的組成成分中的以下各成分的質量百分比為C 為 0. 35 % -0. 4 %，Si 為 0. 4 % -0. 50 %，Mn 為 0. 7 % -0. 90 %, Cr ^ 0. 35 %, Ni 彡 0. 30%, Mo 彡 0. 20%, Cu 彡 0. 30%, V 彡 0. 05% ； 其中 Cr+Ni+Mo+Cu+V 彡 1. 00%。
8.—種混凝土輸送管道的制造方法，其特征在于，包括提供外層，作為所述混凝土輸送管道的輸送管基體，所述外層與混凝土輸送管道的法蘭部一體成形；制造內層將熔化的耐磨防腐材料澆注到所述外層的內表面上，形成澆注層作為內層；退火對內層材料進行退火處理。
9.根據權利要求8所述的混凝土輸送管道的制造方法，其特征在于，所述制造方法用于制作混凝土輸送管。
10.根據權利要求9所述的混凝土輸送管道的制造方法，其特征在于，在提供外層的步驟中，是通過離心澆注的方式形成所述外層和所述法蘭部。
11.根據權利要求10所述的混凝土輸送管道的制造方法，其特征在于，所述外層的材料采用碳素鑄鋼，澆注所述外層的步驟包括預熱金屬模具至300°c ；將熔化后的外層材料澆注到金屬模具上，所述金屬模具的轉速為650r/min-800r/min， 澆注溫度為1500°C -1550°C。
12.根據權利要求11所述的混凝土輸送管道的制造方法，其特征在于 外層材料澆注完成后，冷卻25s-40s，再制造內層；在制造內層的步驟中，通過離心澆注的方式將熔化后的內層材料澆注到所述外層上， 澆注溫度為1400°C _1450°C，金屬模具的轉速為850r/min-960r/min。
全文摘要
本發明提供了一種混凝土輸送管道及其制造方法。根據本發明的混凝土輸送管道，包括作為輸送管道基體的外層、設置在外層內表面上的內層以及法蘭部，法蘭部與外層一體成形，內層為由耐磨防腐材料澆注在外層內表面上形成的澆注層。根據本發明的混凝土輸送管道的制造方法，包括提供外層，外層與混凝土輸送管道的法蘭部一體成形；制造內層將熔化的耐磨防腐材料澆注到外層的內表面上；退火對內層材料進行退火處理。本發明的內層材料和外層材料之間的結合致密形成一個整體，輸送管的整體的強度和耐磨性很好，并且輸送管制作過程中沒有焊接工序，消除了焊接過程可能對輸送管耐磨材料的耐磨性產生的不良影響，大大提高了輸送管的使用壽命。
文檔編號F16L57/06GK102278550SQ20111018993
公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月7日 優先權日2011年7月7日
發明者曾利成 申請人:長沙中聯重工科技發展股份有限公司