一种复合铸石管件生产方法与流程

1.本发明应用于耐磨或耐腐物料输送行业，涉及铸石复合管件，具体是采用铸石内衬作为耐磨层或耐腐层用于输送物料。


背景技术：

2.铸石作为耐磨耐蚀材料，经常作为耐磨管或耐蚀管内衬材料。公布号cn106764200a提供了一种铸石耐磨管件，用呋喃胶泥将铸石板粘贴在弯管内壁。公告号cn202868199u公开了一种铸石耐磨管件，实施例4同样采用胶泥粘贴铸石弧板而成，实施例1-3采用内外壳形成空腔，在空腔中浇注铸石熔融体而成。对于铸石板粘贴在内壁的管件，随着时间的推移，粘接力逐渐降低，铸石板会发生剥落，严重则造成管道堵塞。对于空腔浇注铸石熔融体的管件而言，铸石与钢不浸润，两者无法粘接，铸石熔融体凝固后收缩，在铸石与外壳之间形成间隙，当内层的管件磨损后，铸石层失去了支撑，很容易脆裂掉块而失效，所以这两类管件使用寿命有限，均不能充分发挥铸石的作用。申请人研发了一种新型复合铸石管件，外层为钢制管件，内层为铸石内衬，在铸石内衬中镶嵌螺旋筋，该螺旋筋压焊在钢制管件内壁，将铸石内衬和钢制管件成为一体。
3.公告号cn102764853b公开了一种感应加热气化eps消失模铸造方法，在砂箱内放置感应圈，通过感应加热预埋冷铁圈，气化eps白模块，在金属液浇注前气化eps，避免eps的气化产物对铸件质量的不利影响。公告号cn205236977u和cn206966592u分别给出了一种真空消失模砂箱底漏装置和真空消失模砂箱密封绝缘装置，均构成了本发明的现有技术。本发明在现有技术的基础上进行改进，研发新型复合铸石管件的生产方法。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题是：提供一种复合铸石管件生产方法，采用压焊、消失模、感应加热等多个技术，生产出铸石与钢制管件一体的复合铸石管件，该复合铸石管件不产生剥落和掉块，延长其耐磨使用寿命。
5.本发明所采用的技术方案是：复合铸石管件生产方法，包括以下步骤：1）螺旋筋制作：将消应力退火后的盘条盘制成螺距一致螺旋筋。2）螺旋筋压焊：用放置在钢制管件内的压焊装置将螺旋筋压焊在钢制管件内壁。3）套装白模块：在钢制管件内套装白模块，所述白模块上与螺旋筋配合的位置预留拱形空洞。4）涂料烘干：在白模块表面涂刷粘接剂，粘贴透气纸，透气纸上涂刷丙级耐火油，该丙级耐火油将透气纸全部浸湿后烘干，在透气纸上涂刷石英粉水基涂料，烘干后涂层厚度不小于2mm。5）消失模砂箱造型：预先在消失模砂箱中固定好胎具，用胎具固定钢制管件，在钢制管件的外表面固定测温片，在钢制管件的外面套入感应圈，逐层加砂振动造型，在管件的内部放置抽气管，所述抽气管与砂箱的抽真空系统管道连接。6）真空浇注成型：砂箱抽真空，系统真空度保持在-0.05mpa以下，感应圈通电感应加热钢制管件，逐渐升温到600-700℃并保温，白模块气化，在涂层的内表面形成碳化膜；感应圈断电，浇注铸石熔融体。7）落砂清理：铸石熔融体全部凝固后砂箱破除真空；自砂箱底
部开口落砂，吊出复合铸石管件，送入热处理炉；出炉清理浇注系统，抛丸清理。
6.进一步，步骤2）中的压焊装置包括可拆卸连接的压焊小车、支撑架和反力架，三者俯视中心一致。压焊小车位于底部、反力架位于上部，支撑架位于中部，连接压焊小车和反力架。所述压焊小车包括车架、车轮、调频电机、弧板和气缸；车轮均布在车架两侧，每个车轮连接单独的调频电机，调频电机可以单独调整车轮转速，实现压焊小车的直行或转向。气缸固定位于车架的俯视中心，在该气缸的缸杆下端，固定连接压焊块。弧板与螺旋筋配合、固定在车架底部、位于轮距中间，该弧板上与气缸相对应的位置加工有压焊口。反力架包括与支撑架连接的底板，在底板的俯视中心焊接固定导筒，导筒内套装自由滑动的导块，导块与导筒止口防脱，该导块的顶部固定支撑板，支撑板上转动连接压轮。在导块底部、导筒内安装压簧，以适应钢制管件内径的波动。
7.进一步，步骤4）中的丙级耐火油为柴油、或机油、或润滑油、或变压器油。若步骤4）使用石墨粉涂料替代石英粉涂料，则透气纸上可不涂刷丙级耐火油。
8.进一步，步骤5）中的测温片将温度数据传输到砂箱外的显示屏上，可随时调整感应电流和功率，以控制钢制管件的加热温度。
9.本发明的有益效果是：本发明生产的复合铸石管件，钢制管件与铸石内衬为一体，两者之间没有间隙，铸石内衬不会发生剥落或掉块，耐磨使用寿命大大延长。
附图说明
10.图1为实施例1复合铸石管件结构示意图；图2为实施例1压焊螺旋筋示意图；图3为压焊小车结构主视示意图、图4的b-b剖视示意图；图4为图3的a-a剖视意图；图5为图3的右视结构示意图；图6为反力架结构主视示意图，图7的e-e剖视图；图7为图6右视示意图；图8为图7俯视示意图；图9为实施例1套入白模块俯视示意图；图10为实施例1套入白模块截面示意图；图11为实施例1消失模砂箱造型示意图；图12为实施例2复合铸石三通管结构示意图；图13为实施例2消失模砂箱造型示意图；其中：1-钢制弯管、2-螺旋筋、3-铸石内衬；4-压焊小车、5-支撑架、6-反力架；7-白模块、8-胎具、9-感应圈、10-测温片、11-抽气管、12-浇注系统、13-型砂；14-钢制三通管；41-车架、42-车轮、43-调频电机、44-弧板、45-压焊块、46-气缸、47-压焊口；61-底板、62-导筒、63-导块、64-支撑板、65-压轮、66-压簧；71-22.5
°
弯管白模块、72-直管白模块、73-拱形空洞。
实施方式
11.在复合铸石管件类型中，以弯管和三通管数量最多，本发明主要以弯管和三通管
进行说明，其余管件可以在此基础上进行改进或变通。
12.实施例1：复合铸石弯管。
13.附图1为为复合铸石弯管结构示意图。外层为焊接性良好的低碳钢或低合金钢的钢制弯管1，从钢种的广泛性而言，以q215或q235最为适宜。内层为耐磨性良好的铸石内衬3，在铸石内衬3内，镶嵌螺旋筋2。螺旋筋2固定焊接在钢制弯管1内壁，对铸石内衬3起到加强作用，使得铸石内衬3与钢制弯管1成为一体，即使铸石内衬产生裂纹，也不会成块剥落或掉块。虽然钢制弯管1与铸石内衬3之间没有粘接力，但通过螺旋筋2，将钢制弯管1与铸石内衬3结合为一体。
14.以dn300复合铸石弯管为例，选用dn350焊管弯曲成钢制弯管，焊管外径
ø
377mm，壁厚6mm，铸石内衬3厚度约32-33mm，可满足通径
ø
300mm的要求。本实施例制造包括以下步骤：1）螺旋筋制作。将
ø
5mm的盘条消应力退火处理后，盘制成螺旋筋，保证螺距一致。螺旋筋外径
ø
26mm，螺距50mm。
15.2）螺旋筋压焊。
16.螺旋筋采用附图2所示的压焊装置压焊在钢制弯管内壁。压焊装置包括可拆卸安装的压焊小车4、支撑架5、反力架6。压焊小车4位于底部，反力架3位于上部，支撑架5位于中部，连接压焊小车4和反力架6，用于调整反力架6的高度。
17.所述压焊小车4包括车架41、车轮42、调频电机43、弧板44和气缸46等.四个车轮42均布在车架41的两侧，每个车轮42与连接单独的调频电机43，调频电机43可带动车轮42转动，车轮42转动可带动车架41行走。调频电机43调整两侧车轮的转动速度，速度相同时，可直线行走，速度不同时，可实现转向。所述弧板44的形状和尺寸与螺旋筋2配合，用于定位螺旋筋，该弧板44固定焊接在车架41底部，位于轮距的中间。所述气缸46固定在车架41上，位于车架41的中心位置，即车架41的俯视中心（俯视中心是指俯视图的中心，下同）。在气缸缸杆的下端，固定连接压焊块45，压焊块45与电缆固定连接，用于输送大电流、小电压，以满足压焊工艺参数的要求。为减小压焊块45与螺旋筋之间的电阻，增加压焊块的使用寿命，压焊块45宜采用石墨或纯铜制造。气缸缸杆的下伸移动，可实现螺纹筋的压焊焊接。在弧板44上，与气缸46相对应的位置，加工有便于缸杆伸缩的压焊口47。弧板44的两个端部，设计为圆弧过渡的喇叭口，有利于压焊小车在移动过程中，将螺纹筋套装入弧板44内，实现对螺旋筋的定位。
18.反力架6的作用在于为气缸缸杆压焊伸出时，提供反向作用力。反力架6包括与支撑架5连接的底板61、底板61平面的中部焊接固定导筒62，导筒62内套装导块63，导块63可在导筒62内自由滑动，两者止口防脱。导块63的顶部固定支撑板64，支撑板64上转动连接压轮65。导块63的底部安装压簧66，压簧66可根据钢制弯管的内径变化进行伸缩调整，保证压焊下车在钢制弯管内顺利行走。反力架6连接后，其俯视中心与车架41的俯视中心一致，保证气缸缸杆与压轮65受力在近似直线上。
19.压焊时，压焊小车4上的送电电缆、气缸送气软管引出钢制弯管，车轮42接触钢制弯管内壁，同时，弧板44对应其下部的螺旋筋，反力架6的压轮65接触内壁，压轮65的行走方向与车轮42的行走方向一致。气缸46的缸杆下伸压焊时，其反作用力来自反力架6。缸杆下伸，当压焊块45接触螺纹筋时，缸体与车架11、支撑架5、反力架6中的导筒62一起上移。当反力架3的导筒32上沿接触支撑板34底边时，支撑板34无法上移，通过压轮35将缸杆的反作用
力传递到钢制弯管的内壁，此时气缸46压力全部作用在压焊块45和螺旋筋2上，电缆可通入大电流焊接。
20.调频电机43可以采用芯片自动控制，预先设定十一个螺旋筋的焊接位置，根据钢制弯管的内径和轮距，根据转弯半径计算压焊小车两侧车轮的线速度和角速度，进而在芯片内设置好电机转速，并根据螺旋筋的螺距设置压焊小车的行走距离，当钢制弯管口部第一个焊点压焊后，芯片自动控制压焊小车下一个压焊点的行走距离，停车后，无线控制启动气缸和接通电缆电流，实现自动压焊。这样可以实现螺旋筋的自动焊接，压焊完成后，回缩缸杆，行进压焊小车，执行下一个压焊操作。
21.3）套装白模块。
22.螺旋筋定位焊接完成后，在钢制弯管内套装白模块7，如附图9和附图10所示。90
°
弯管内套装四个22.5
°
弯管白模块71，直段采用直管白模块72套装。白模块上预留与螺纹筋配合的拱形空洞73。白模块的外径略大于钢制弯管内径，利用白模块的弹性变形，与钢制弯管内壁的摩擦力固定白模块。
23.采用22.5
°
弯管白模块71，一是白模块小，便于套装，二是便于套装45
°
弯头，也可用于45
°
弯头的制造。
24.4）涂料烘干。
25.套装完白模块后，在白模块表面涂刷粘接剂，粘贴一层透气纸，透气纸上涂刷柴油，柴油将透气纸全部浸湿后烘干，在透气纸上涂刷石英粉水基涂料，每涂刷一次涂料，烘干一次，涂层厚度不小于2mm。
26.也可以采用石墨粉醇基涂料替代石英粉水基涂料，由于醇基挥发性好于水基，涂层烘干时间短，但由于醇基涂料属于甲级易燃物，白模块属于乙类易燃物，柴油属于丙级可燃物，着火危险性远低于酒精和白模块。为安全生产，不建议采用醇基石墨粉涂料，宜采用水基石英粉涂料。如果使用石墨粉涂料，则透气纸上不用刷涂柴油。本方法刷涂柴油或其他油类，目的是产生碳膜，防止铸石与石英粉涂料粘接，石墨粉涂料可直接隔离铸石熔融体和石英砂，所以不用刷涂柴油。
27.柴油也可以采用机油、润滑油、变压器油等其他丙级耐火油类替代。
28.5）消失模砂箱造型。
29.白模块涂刷涂料烘干后，粘接浇注系统12，放置到消失模砂箱中加型砂13造型，如附图11所示。造型时，预先在消失模砂箱中固定好胎具8，用胎具8固定钢制弯管1，在钢制弯管的外侧固定测温片10，测温片10通过电缆可将钢制弯管的温度数据传输到砂箱外的显示屏上，以便于调整感应电流和功率，控制钢制弯管的感应温度。然后在钢制弯管1的外面套入感应圈9，逐层加砂振动造型，同时，在弯管白模块里面放置抽气管11，抽气管11与砂箱中的抽真空系统管道连接。型砂13造型完毕后，砂箱覆盖农膜，撒砂覆盖等待浇注。
30.6）真空浇注成型。
31.铸石熔融体浇注前，砂箱抽真空，同时抽气管11也将弯管内的型砂抽真空，真空度保持在-0.05mpa以下，砂箱中的型砂13在真空状态下失去流动性，并保持固定。随后感应圈9通电给钢制弯管1感应加热，使得钢制弯管1逐渐升温到600-700℃左右并保温。白模块受热在高温下气化，气化产物通过透气纸和涂层，由抽气管11抽走。由于白模块的气化产物不能从钢制弯管进入砂箱，只能透过透气纸和涂层进入砂箱，为防止弯管内型砂真空度不足，
因型砂流动性造成涂层破坏塌箱，弯管内布置抽气管11是必要的，可保持弯管内型砂的真空度不被气化产物破坏，使型砂保持稳定。
32.钢制弯管1套装的白模块7气化过程中，浇注系统12的白模块没有气化，使得钢制弯管1和螺旋筋2在真空环境下保持高温，不会氧化。透气纸由于预先刷涂柴油等丙级耐火油类，透气纸在高温真空环境下碳化，在涂层的内表面形成碳化膜。
33.感应加热约一分钟后，感应圈断电，浇注铸石熔融体，浇注系统12的白模块气化后，快速浇注，铸石熔融体在大气压作用下可快速充型，填充白模块7气化产生的空腔。因铸石熔融体与石英砂浸润，与碳化膜或石墨不浸润，采用石墨涂料或碳化膜将铸石熔融体与石英砂涂料或石英型砂分割，避免产生粘砂缺陷，可形成光洁表面，提高铸石的外观质量。
34.钢制弯管1在600-700℃不产生相变，对钢制弯管的性能不会造成不利影响，热膨胀基本达到最大。
35.7）落砂清理。
36.铸石熔融体浇注后，砂箱保持真空5分钟左右，此时铸石熔融体全部凝固，关闭真空泵，砂箱破除真空。在砂箱内冷却四小时以上，自砂箱底部开口落砂，感应圈9和铸石复合弯管逐渐露出型砂，从感应圈9内吊出铸石复合弯管，送入热处理炉中进行处理，砂箱进入下一个弯管造型工序。铸石复合弯管从热处理出炉后，清理浇注系统，抛丸清理，喷涂表面处理，制造成成品复合铸石弯管。
37.感应加热目的是获得钢制弯管最大预先膨胀，由于钢的膨胀系数大于铸石，铸石复合弯管冷却后，利用钢制弯管的较大收缩率，使得钢制弯管产生预应力，紧紧包裹铸石内衬，两者之间不会因铸石收缩产生间隙。即使随着时间的增长，预应力逐渐减小，甚至消失，但钢制弯管和铸石内衬不会发生尺寸变化，也不会产生间隙。复合铸石弯管在使用过程中，可将铸石内衬的受力传递给钢制弯管，铸石内衬可承受钢制弯管的保护和支撑，从而防止铸石内衬剥落或掉块，提高铸石内衬的使用寿命。
38.实施例2：复合铸石三通管。
39.附图12为复合铸石三通管结构示意图。外层为焊接性良好的低碳钢或低合金钢的钢制三通管14，内层为耐磨性良好的铸石内衬3，在铸石内衬3内，镶嵌螺旋筋2。螺旋筋2固定焊接在钢制三通管14内壁，使得铸石内衬3与钢制弯管1成为一体。本实施例制造包括以下步骤：1）螺旋筋制作。将盘条消应力退火处理后，盘制成螺距一致的螺旋筋。
40.2）螺旋筋压焊。压焊螺旋筋的压焊装置同实施例1，区别在于钢制三通管内螺旋筋压焊时，压焊小车直线行走，不用转向，压焊小车的控制更为简单。
41.3）套装白模块。螺旋筋定位焊接完成后，在钢制三通管内套装白模块，三通管内白模块全是直管白模块，套装比实施例1更为简单。只是三通管连接处的圆弧过渡需要单独制作白模块。
42.4）涂料烘干。套装完白模块后，在白模块表面涂刷粘接剂，粘贴一层透气纸，透气纸上涂刷柴油、或机油、或润滑油、或变压器油等丙级耐火油类，将透气纸全部浸湿后烘干，在透气纸上涂刷石英粉水基涂料，每涂刷一次涂料，烘干一次，涂层厚度不小于2mm。也可以采用石墨粉醇基涂料替代石英粉水基涂料，则透气纸上不用刷涂丙级耐火油。
43.5）消失模砂箱造型。白模块涂刷涂料烘干后，粘接浇注系统12，放置到消失模砂箱
中加型砂13造型，如附图13所示。造型时，预先在消失模砂箱中固定好胎具8，用胎具8固定钢制三通管14，在外侧固定测温片10，在钢制三通管14的外面套入感应圈9，逐层加砂振动造型，同时，在三通管的主管和支管内均放置抽气管11，抽气管11与砂箱中的抽真空系统管道连接。型砂13造型完毕后，砂箱覆盖农膜，撒砂覆盖等待浇注。
44.6）真空浇注成型。铸石熔融体浇注前，砂箱抽真空，同时抽气管11也将三通管内的型砂抽真空，系统真空度保持在-0.05mpa以下。砂箱中的型砂13在真空状态下固定，随后感应圈9通电给钢制三通管14感应加热，逐渐升温到600-700℃并保温。白模块7的气化产物通过透气纸和涂层，由抽气管11抽走。透气纸由于预先刷涂柴油，透气纸在高温真空环境下碳化，在涂层的内表面形成碳化膜。感应加热约两分钟后，感应圈断电，快速浇注铸石熔融体，铸石熔融体在大气压作用下填充白模块7气化产生的空腔。铸石熔融体与碳化膜或石墨不浸润，石墨涂料或碳化膜将铸石熔融体与石英砂涂料或石英型砂分割，避免产生粘砂缺陷，提高外观质量。
45.7）落砂清理。铸石熔融体浇注后，砂箱保持真空5分钟左右，此时铸石熔融体全部凝固，关闭真空泵，砂箱破除真空。在砂箱内冷却四小时以上，自砂箱底部开口落砂，感应圈9和铸石复合三通管逐渐露出型砂，移去感应圈9，吊出铸石复合三通管，送入热处理炉中进行处理，砂箱进入下一个三通管造型工序。铸石复合三通管从热处理出炉后，清理浇注系统，抛丸清理，喷涂表面处理，制造成成品复合铸石三通管。
46.本发明以90
°
弯管和三通管为例，进行复合铸石管件生产方法的说明，在此基础上，45
°
弯管的制造方法基本与实施例1一致，四通管件的制造方法基本与实施例2一致，不再累述。
47.本发明生产的复合铸石管件利用钢制管件收缩，使得钢制管件产生预应力，紧紧包裹铸石内衬，两者之间不产生缝隙。在使用过程中，可将铸石内衬的受力传递给钢制管件，铸石内衬可承受钢制管件的保护和支撑。螺旋筋将钢制管件和铸石内衬连接为一体，有效防止了铸石内衬剥落或掉块，从而提高了铸石内衬的使用寿命。

技术特征：
1.一种复合铸石管件生产方法，包括以下步骤：1）螺旋筋制作；2）螺旋筋压焊：用放置在钢制管件内的压焊装置将螺旋筋压焊在钢制管件内壁；3）套装白模块：在钢制管件内套装白模块，所述白模块上与螺旋筋配合的位置预留拱形空洞；4）涂料烘干：在白模块表面涂刷粘接剂，粘贴透气纸，透气纸上涂刷丙级耐火油，该丙级耐火油将透气纸全部浸湿后烘干，在透气纸上涂刷石英粉水基涂料，烘干后涂层厚度不小于2mm；5）消失模砂箱造型：预先在消失模砂箱中固定好胎具，用胎具固定钢制管件，在钢制管件的外表面固定测温片，在钢制管件的外面套入感应圈，逐层加砂振动造型，在管件的内部放置抽气管，所述抽气管与砂箱的抽真空系统管道连接；6）真空浇注成型：砂箱抽真空，系统真空度保持在-0.05mpa以下，感应圈通电感应加热钢制管件，逐渐升温到600-700℃并保温，白模块气化，在涂层的内表面形成碳化膜；感应圈断电，浇注铸石熔融体。2.根据权利要求1所述的一种复合铸石管件生产方法，其特征在于：所述步骤2）中所述压焊装置包括可拆卸连接的压焊小车（4）、支撑架（5）和反力架（6），三者俯视中心一致；所述压焊小车（4）位于底部、反力架（6）位于上部，所述支撑架（5）位于中部，连接压焊小车（4）和反力架（6）。3.根据权利要求2所述的一种复合铸石管件生产方法，其特征在于：所述压焊小车（4）包括车架（41）、车轮（42）、调频电机（43）、弧板（44）和气缸（46）；所述车轮（42）均布在车架（41）两侧，每个所述车轮（42）连接单独的调频电机（43）；所述气缸（46）固定位于车架（41）的俯视中心，在该气缸的缸杆下端，固定连接压焊块（45）；所述弧板（44）与螺旋筋配合、固定在车架（41）底部、位于轮距中间，该弧板（44）上、与气缸（46）相对应的位置、加工有压焊口（47）。4.根据权利要求2所述的一种复合铸石管件生产方法，其特征在于：所述反力架（6）包括与支撑架（5）连接的底板（61），所述底板（61）俯视中心固定导筒（62），所述导筒（62）内套装自由滑动的导块（63），所述导块（63）与导筒（62）止口防脱，该导块（63）的顶部固定支撑板（64），所述支撑板（64）上转动连接压轮（65），所述导块（63）底部、导筒（62）内安装压簧（66）。5.根据权利要求1所述的一种复合铸石管件生产方法，其特征在于：所述步骤4）中的丙级耐火油为柴油、或机油、或润滑油、或变压器油。6.根据权利要求1所述的一种复合铸石管件生产方法，其特征在于：所述步骤4）使用石墨粉涂料替代石英粉涂料，透气纸上不涂刷丙级耐火油。7.根据权利要求1所述的一种复合铸石管件生产方法，其特征在于：所述步骤1）将消应力退火后的盘条盘制成螺距一致螺旋筋。8.根据权利要求1所述的一种复合铸石管件生产方法，其特征在于：所述步骤5）中的测温片将温度数据传输到砂箱外的显示屏上。

技术总结
本发明公开了一种复合铸石管件生产方法。包括：1）螺旋筋制作；2）螺旋筋压焊：用压焊装置将螺旋筋压焊在钢制管件内壁；3）套装白模块：在钢制管件内套装白模块；4）涂料烘干：白模块表面粘贴透气纸，涂刷丙级耐火油，烘干后涂刷石英粉涂料；5）消失模砂箱造型：在消失模砂箱内用胎具固定钢制管件，套入感应圈，管件内放置抽气管；6）真空浇注成型：砂箱抽真空，感应圈通电感应加热钢制管件，白模块气化，在涂层的内表面形成碳化膜；感应圈断电，浇注铸石熔融体。本发明生产的复合铸石管件，钢制管件与铸石内衬为一体，两者之间没有间隙。两者之间没有间隙。两者之间没有间隙。


技术研发人员：李慧 朱焰君 毛东升 宋帮勇 赵柠 寇联邦
受保护的技术使用者：上海卓然工程技术股份有限公司
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/25