一种喷射成形制备特厚或复合管坯工艺及装置，将钢水倾倒入中间包中，待中间包中的钢水累积至一定液位后开浇，钢水通过导液管流过雾化喷嘴，雾化喷嘴内部通有高压气体，对流过其中间孔的钢水进行雾化喷射，形成雾化锥，沉积至圆环沉积壳，圆环沉积壳套在可以上下移动及旋转的引锭机构上，随着钢水不断的被雾化、沉积，同时引锭机构带动圆环沉积壳不断的旋转，沉积在上方的金属液滴形成环状雾化层，随着引锭机构的向下运动，环状雾化层不断沉积变长，最终形成管坯；雾化喷嘴的另一边布置轧辊，对雾化、沉积形成的管坯进行轧制。本发明专利技术用于制备特厚管坯及复合管坯，工艺设备简单，便于连续化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢管制造技术，特别涉及一种喷射成形制备特厚或复合管坯工艺及装置。
技术介绍
通常的无缝管坯是由实心管坯经穿孔后轧制的。按生产方法不同可分为热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管等。(1)热轧无缝管一般在自动轧管机组上生产。实心管坯经检查并清除表面缺陷，截 成所需长度，在管坯穿孔端端面上定心，然后送往加热炉加热，在穿孔机上穿孔。在穿孔同 时不断旋转和前进，在轧辊和顶头的作用下，管坯内部逐渐形成空腔，称毛管。再送至自动 轧管机上继续轧制。最后经均整机均整壁厚，经定径机定径，达到规格要求。利用连续式轧 管机组生产热轧无缝钢管是较先进的方法。(2)若欲获得尺寸更小和质量更好的无缝管，必须采用冷轧、冷拔或者两者联合的 方法。冷轧通常在二辊式轧机上进行，钢管在变断面圆孔槽和不动的锥形顶头所组成的环 形孔型中轧制。冷拔通常在0. 5 100T的单链式或双链式冷拔机上进行。(3)挤压法即将加热好的管坯放在密闭的挤压圆筒内，穿孔棒与挤压杆一起运动， 使挤压件从较小的模孔中挤出。此法可生产直径较小的钢管。中国专利CN95195732《无缝钢管的制造方法及其制造设备》及中国专利 CN02115560《大口径后壁无缝钢管的制造工艺》公布了一种制造无缝钢管的方法及其制造 设备，其工序为(1)连续铸造方法制造横断面形状为圆形的钢坯；(2)将钢坯冷却到Ar1相变点以下温度；(3)将港普加热到可穿孔的温度；(4)以200mm/s以下的速度进行穿孔轧制、制造空心管坯；(5)对空心管坯进行延伸轧制及精轧；(6)在Ar3相变点以上对钢管进行再结晶处理；(7)在Ar3相变点以上对钢管进行淬火处理；(8)对钢管进行回火处理。上述方法存在的主要缺点是1.无法生产复合管坯；2.若制备高合金、硬度高的管坯，顶头的消耗严重，生产成本较高；3.挤压设备复杂，精度控制要求高；通常的焊管是采用高频感应焊接或者其它方式加工而成的。焊管的生产工艺流程为开卷-平整-端部剪切及焊接_活套_成形-焊接-内外焊珠去处_预矫正_感 应热处理_定径及矫直_涡流检测_切断_水压检测_酸洗-最终检查_包装4中国专利CN01131448. 6《大中径高精直缝焊管热连轧新工艺及其设备》公布了制 造大中径直缝焊管的新型工艺及其设备。因其成形过程系热塑变形，故变形充分，应力小、 精度高，它避免了螺旋焊管焊缝长及焊缝与介质流斜交结污挂垢阻力大等弊端。也比横卷 成形的直缝焊管大大也提高了生产效率和质量。故此项技术和设备可促成流水作业和生产 自动线，极大地提高产量降低成本。中国专利CN200510100162. 3《焊管生产工艺》公布了一种焊管制造方法，将大直 缝埋弧焊管生产工艺是将钢板放在刨边机上，对钢板两边进行刨削加工，输送到成型机，成 型后的钢板管筒输送到后弯机，对管筒板边弯曲加工，然后是管筒全长预焊，在焊接前，对 成型后钢板管筒的对缝边缘部位平直段进行板边弯曲加工，管筒对缝处的两板边分别在滚 压成型机构的上辊压轮和下辊压轮之间移动，管筒对缝处的两板边被上辊压轮和下辊压轮 滚压，钢板产生塑性变形，本专利技术管筒板边弯边设计合理，可以避免钢管产品的尖嘴“桃形” 现象，经过后弯的钢板边缘工序尺寸稳定，回弹小，效果良好。上述工艺存在的局限为1.不能加工复合管坯；2.对于特厚的钢管，在感应加热调制处理过程中不能完全实现；3.焊管制造过程工艺设备复杂，要求控制精度高。中国专利CN200410022954. 9《喷射沉积制备大型环件的方法及其设备》公开了 一种喷射沉积制备大型环件的方法，将熔融金属或合金在惰性气体中雾化，形成颗粒喷射 流，直接喷射在较冷的基体上，经撞击、聚结、凝固而形成沉积坯，且坩埚和雾化器的运动以 及基体的旋转、升降运动均由智能控制，基体采用内热方法加热，其特征是熔融金属过热 温度为150°C 350°C，喷射高度为100 300mm，雾化气压为0.8 1. 2MPa，液流直径为 3. 0 6. 0mm，基体转速为1 lOrpm，坩埚运动速率为5 20mm/s，基体升降速度为0. 1 l.Omm/min。本专利技术还公开了该方法所采用的设备。该专利技术是一种对于大型环件的制备不 会产生开裂崩断的喷射沉积制备大型环件的方法。其主要工艺为将熔化好的钢水注入中间包中，中间包底部连接雾化喷嘴，通过雾 化喷嘴的雾化作用将流下的钢水雾化成细小的颗粒液滴，沉积在旋转的芯棒上，芯棒在旋 转的同时作前后往复移动，管坯的壁厚由喷射时间和金属的供给速度决定，而管坯的长度 由基体往返距离而定。整个雾化过程通常在密闭的雾化仓中进行，底部具有排除废气和粉 尘的料仓。这种方法的主要优点是能够控制不同径向位置的组织，能够制备出壁厚较大的 管坯。但其缺点是基体、沉积坯及基体支撑座等在制备的过程中需往返直线运动。由于沉 积坯件和一起运动的部件质量大，造成惯性很大，难以控制，从而制约了沉积管坯的尺寸和 质量规模，同时使得往返速度不可能很快，也制约了沉积坯的冷速。
技术实现思路
本专利技术的目的提出一种喷射成形制备特厚或复合管坯工艺及装置，一种全新的管 坯制备工艺，用于制备特厚管坯及复合管坯，工艺、设备简单，便于连续化生产；而且，管坯 晶粒细小，组织均勻，可以极大的提高管坯材料的性能，使之在恶劣环境中也能不易损坏。本专利技术的技术方案是，基于上述几种制备管坯工艺的特点，本专利技术设计一种垂直的管坯沉积器及雾化系统，将钢液熔化后倒入中间包，中间包在累积一定的钢水后开浇，管坯沉积器在旋转的同时 向下拉动；在雾化喷嘴的另一边布置轧辊，沉积成形的管坯同时经过轧制整形校正后由底 部的出口拉出，最终形成管坯。具体地，本专利技术的喷射成形制备特厚或复合管坯工艺，钢水倾倒入中间包中，待中 间包中的钢水累积至一定液位后开浇，钢水通过导液管流过雾化喷嘴，雾化喷嘴内部通有 高压气体，对流过其中间孔的钢水进行雾化喷射，形成雾化锥，沉积至圆环沉积壳，圆环沉 积壳套在可以上下移动及旋转的引锭机构上，随着钢水不断的被雾化、沉积，同时引锭机构 带动圆环沉积壳不断的旋转，沉积在上方的金属液滴形成环状雾化层，随着引锭机构的向 下运动，环状雾化层不断沉积变长，最终形成管坯；雾化喷嘴的另一边布置轧辊，对雾化、沉 积形成的管坯进行轧制。进一步，在制备复合管坯时，中间包采用双出口中间包，对应设置的雾化喷嘴分直 喷喷嘴、斜喷喷嘴；将钢液注入中间包后，直喷喷嘴垂直喷射沉积制备内层管坯，斜喷喷嘴 喷射沉积制备外层管坯，喷射好的复合管坯经过轧辊后轧制成形，由引锭机构向下拉出，经 过矫直系统和切割后形成符合规格长度的复合管坯。所述的雾化喷嘴内部通有高压气体，气体压力为1 3MPa，对流过雾化喷嘴中间 孔的钢水进行雾化喷射，形成雾化锥。所述的雾化锥具有一定的厚度分布，20 70mm。另外，本专利技术所述的引锭机构上下移动速度为2 15mm/min，旋转速度180 360r/mino所述的轧辊旋转速度为5r 20r/min。本专利技术的喷射成形制备特厚或复合管坯的装置，其包括，中间包；雾化喷嘴，设置 于中间包下方，与连接在中间包下方的导液管相套，雾化喷嘴设通气管；引锭机构，设置于 雾化喷嘴下方，具有可咬住管坯的内部管壁、有内部扩张功能的爪形机构；轧制机构，布置 于雾化喷嘴一侧；包括，二轧辊以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种喷射成形制备特厚或复合管坯工艺，钢水倾倒入中间包中，待中间包中的钢水累积至一定液位后开浇，钢水通过导液管流过雾化喷嘴，雾化喷嘴内部通有高压气体，对流过其中间孔的钢水进行雾化喷射，形成雾化锥，沉积至圆环沉积壳，圆环沉积壳套在可以上下移动及旋转的引锭机构上，随着钢水不断的被雾化、沉积，同时引锭机构带动圆环沉积壳不断的旋转，沉积在上方的金属液滴形成环状雾化层，随着引锭机构的向下运动，环状雾化层不断沉积变长，最终形成管坯；雾化喷嘴的另一边布置轧辊，对雾化、沉积形成的管坯进行轧制。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：任三兵，樊俊飞，乐海荣，赵顺利，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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