CN105964979B - 一种不漏气耐高温抗腐蚀铝熔液升液管 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种不漏气耐高温抗腐蚀铝熔液升液管及组成成分，属于铝铸造领域，所述升液管由多层管构成，多层管内层为陶瓷层、中间为金属层、中间金属层上端连接有发法兰盘，外层是碳化硅的碳化硅层，多层管的内层和外层中均含有0.001~0.5%的石墨烯材料，升液管的陶瓷层与碳化硅层的下端光滑连接成一体，上端部设置有开口，金属层是从陶瓷层以及碳化硅层上端插入两者间隙中的，本发明通过设计成多层结构升液管，有利于防止使用过程中发生漏气现象，可提高产品的耐腐蚀性，保证产品质量，降低生产成本，实现连续生产。

Description

一种不漏气耐高温抗腐蚀铝熔液升液管

技术领域

本发明涉及一种升液管，特别涉及一种不漏气耐高温抗腐蚀铝熔液升液管，属于铝铸造领域。

背景技术

在铝或铝合金铸造领域，一般是在铝熔化炉上设置模具，铝熔化炉铝熔液与模具之间设置一个升液管，使铝熔化炉与模具之间在密封状态下连通，在铸造过程中，通过对铝熔化炉在中熔化铝的表面施加气压，在空气压力下，能够将熔化的铝液通过升液管提升到模具中，根据提升工艺，在一定的压力和时间内，铝液会上升到模具中，进行铝制品铸造。一般情况下，模具分为底模和冲模，底模设置在压力机的底座上，冲模设置在压力机的冲头上，由于模具的温度低于铝熔液温度，并且有的在模具内设置有冷却液，底模内熔液在冲模下降后经过较短的保压时间，铝熔液就会凝固成铸件，提升冲模后，底模内就会形成铝铸件，从底模中取出的铸件，就是铝铸件。然而，在铝熔液的提升过程中升液管不仅受到温度而且会受到压力的作用，需要有耐压力性，而且要求具有耐腐蚀、耐高温特性，在一般的情况，有的使用陶瓷升液管，但是，尽管陶瓷升液管的密度较大，但在压力作用下一般会发生漏气现象，不仅升液时会发生漏气，而且，陶瓷的耐高温性能不够好，长时间地在铝液中会与铝液发生化学反应，特别是容易与铝合金溶液发生化学反应，因此使用寿命非常短，这种材料的升液管几乎每天都得更换升液管，在更换过程中，熔化炉温度高难度大，而且不能使熔化炉内液体固化，需要对炉子不停地加热，消耗不少能源，利用陶瓷升液管的生产成本非常高；另外还有使用碳化硅升液管，尽管这种升液管具有较好的耐腐蚀性，但是由于温度在较短时间内变化较大，升液管会出现裂纹，一旦出现裂纹，升液管就会出现漏气现象，漏气后，熔化炉内的气压就会难以在规定时间或规定的压力下提升一定的铝液，产品就会发生未充满，空穴等缺陷，影响产品的正常生产，增大了废品率。提高升液管的使用寿命，保证升液管的质量是低压铝铸造中存在的一大课题。

发明内容

针对陶瓷升液管易腐蚀、使用寿命短、碳化硅升液管容易出现裂纹的情况，本发明提供一种不漏气耐高温抗腐蚀铝熔液升液管，其目的是延长升液管的使用寿命，防止使用过程中发生漏气现象，保证产品质量，降低生产成本。

本发明的技术方案是：一种不漏气耐高温抗腐蚀铝熔液升液管，其特征在于：所述升液管由多层管构成，多层管内层为陶瓷层、中间为金属层、中间金属层上端连接有法兰盘，外层是碳化硅层，升液管的陶瓷层与碳化硅层的下端光滑连接成一体，上端设置有开口，金属层是从陶瓷层以及碳化硅层上端插入两者间隙中的，升液管的陶瓷层的组成成分重量百分比为：氧化铝：30~55%、氧化硅：20~35%、氧化锆：15~20%、碳化硅：9~34%、石墨烯：0.001~0.5%，升液管碳化硅层的组成成分的重量比为，碳化硅：78~80%、氧化锆：12~14%、氮化硅：7~10%、石墨烯： 0.001~0.5%；

进一步，所述金属层厚度小于内层陶瓷层与碳化硅层之间的间隙，金属层与内层陶瓷层、外层碳化硅层之间设置有缓冲层；

进一步，所述法兰盘与陶瓷层以及碳化硅层之间利用耐火水泥密封；

进一步，所述金属层为含有铁或铝的合金；

进一步，所述陶瓷层、碳化硅层、金属层厚度分别小于30mm；

进一步，金属层与陶瓷层或碳化硅层之间的间隙小于10mm，其间设置有缓冲层；

进一步，所述缓冲层为石棉层；

进一步，所述陶瓷层和碳化硅层原料为粉状材料，所述粉状材料大小在300-500目之间；

进一步，所述陶瓷层和碳化硅层原料为粉状材料是通过混合利用模压成型升液管内外层，然后利用高温煅烧成型的。

本发明具有的积极效果是：通过在内层陶瓷层和外层碳化硅层中间添加石墨烯材料，能够增加升液管强度，提高产品的寿命，增强耐腐蚀性，通过在陶瓷层和碳化硅层之间设置金属层，有利于固定链接法兰盘对升液管的固定；通过在陶瓷层和碳化硅层设置的间隙大于金属层厚度，有利于金属层的热膨胀；通过在陶瓷层和碳化硅层添加碳化硅，有利于提高耐腐蚀性；通过在法兰盘与陶瓷层以及碳化硅层上端之间设置有可调螺丝设置缺口，有利于调节陶瓷层以及碳化硅层与法兰盘端面之间的距离；通过在中间设置金属层，能够避免在压力作用下漏气；通过在陶瓷层以及碳化硅层与法兰盘端面之间利用耐火水泥密封，可防止气体的泄露，有利于生产。本发明通过设计成多层结构升液管，有利于防止使用过程中发生漏气现象，可提高产品的耐腐蚀性，保证产品质量，降低生产成本，实现连续生产。

附图说明

图1 本发明升液管的剖面结构示意图。

图2 法兰盘端面示意图。

图3 升液管内外层的剖面结构示意图。

图4 法兰以及中间金属层之间的连接剖面结构示意图。

标号说明：10-法兰、11-外层、12-中间层、13-内层、14-中间层外部空隙、15-中间层内部间隙。

具体实施方式

以下参照附图就本发明的技术方案进行详细说明。

本发明的技术方案是一种不漏气耐高温抗腐蚀铝熔液升液管，图1 是本发明升液管的剖面结构示意图、图2 是法兰盘端面示意图。所述升液管由多层管构成，多层管内层13为陶瓷层、中间为金属层、中间金属层上端连接有法兰盘10，外层11是碳化硅的碳化硅层，多层管的内层13和外层11中均含有0.001~0.5%的石墨烯材料，升液管的陶瓷层与碳化硅层的下端光滑连接成一体，上端设置有开口，金属层是从陶瓷层以及碳化硅层上端插入两者间隙中，所述陶瓷层、碳化硅层、金属层厚度分别小于30mm，金属层与陶瓷层或碳化硅层之间的间隙小于10mm，其间设置有缓冲层，所述缓冲层为石棉层。

图3是升液管内外层的剖面结构示意图，所述金属层厚度小于内层13陶瓷层与碳化硅层之间的间隙，金属层与内层13陶瓷层、外层11碳化硅层之间设置有缓冲层，其中，14为中间层外部空隙、15为中间层内部间隙。中间层外部空隙14和中间层内部间隙15中设置有缓冲层，可防止金属层膨胀将升液管的外层11和内层13损坏，影响产品的寿命，在本实施例中缓冲层采用了耐高温的石棉材料。

图4 是法兰以及中间金属层之间的连接剖面结构示意图。所述法兰盘10与陶瓷层以及碳化硅层之间利用耐火水泥密封，所述金属层为含有铁或铝的合金。

本发明提供一种不漏气耐高温抗腐蚀铝熔液升液管组成成分，包括上述升液管结构，所述陶瓷层含有的重量百分比为，氧化铝：30~55%、氧化硅：20~35%、氧化锆：15~20%、碳化硅：9~34%、石墨烯： 0.001~0.5%，所述碳化硅层含有的重量比为，碳化硅：78~80%、氧化锆：12~14%、氮化硅：7~10%、石墨烯： 0.001~0.5%。

其中，所述陶瓷层和碳化硅层原料为粉状材料，所述粉状材料大小在300-500目之间。

其中，所述陶瓷层和碳化硅层原料为粉状材料是通过混合利用模压成型升液管内外层，然后利用高温煅烧成型的。

外层的陶瓷中使用的原料具有如下特性：

氧化铝（Al2O3），以刚玉为主晶相的陶瓷材料，其具有机械强度高，硬度大，高频介电损耗小，高温绝缘电阻高，耐化学腐蚀性和导热性良好等优良综合技术性能等优势，用于耐高温材料中。

氧化锆用于制金属锆和锆化合物、制耐火砖和坩锅、高频陶瓷、研磨材料、陶瓷颜料和锆酸盐等主要用于压电陶瓷制品、日用陶瓷、耐火材料及贵重金属熔炼用的锆砖、锆管、坩埚等。也用于生产钢及有色金属、光学玻璃和二氧化锆纤维。还用于陶瓷颜料、静电涂料及烤漆。用于环氧树脂中可增加耐热盐水的腐蚀。

碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，可提高其耐磨性而延长使用寿命1～2倍；用以制成的高级耐火材料，耐热震、体积小、重量轻而强度高，节能效果好。

石墨烯（Graphene）是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，石墨烯，可显著延缓了金属的腐蚀速度，更加坚固抗损伤，能够增加陶瓷强度，提高产品的寿命，增强耐腐蚀性。

表一是升液管外层耐火材料管的实验数据，从实验数据看，No1-No7的升液管在铝合金低压炉中的使用天数据达到了90天以上，实现了一个非常理想的长寿数据。但是，在本配方外的No8中使用了本配方以意外的数据，得到的使用天数不够理想。

表一：

内层的陶瓷中使用的原料具有如下特性：

碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，可提高其耐磨性而延长使用寿命1～2倍；用以制成的高级耐火材料，耐热震、体积小、重量轻而强度高，节能效果好。

表二是升液管内层碳化硅管的实验数据，从实验数据看，No1-No7的升液管在铝合金低压炉中的使用天数据达到了60天以上，实现了一个非常理想的长寿数据。但是，在本配方以外的实验数据，得到的使用天数不够理想。

表二：

氧化锆用于制金属锆和锆化合物、制耐火砖和坩锅、高频陶瓷、研磨材料、陶瓷颜料和锆酸盐等主要用于压电陶瓷制品、日用陶瓷、耐火材料及贵重金属熔炼用的锆砖、锆管、坩埚等。也用于生产钢及有色金属、光学玻璃和二氧化锆纤维。还用于陶瓷颜料、静电涂料及烤漆。用于环氧树脂中可增加耐热盐水的腐蚀。

氮化硅（Si3N4）陶瓷是一种新型高温结构材料，它极耐高温，强度一直可以维持到1200℃的高温而不下降，受热后不会熔成融体，一直到1900℃才会分解，并有惊人的耐化学腐蚀性能，能耐几乎所有的无机酸和30%以下的烧碱溶液，也能耐很多有机酸的腐蚀；同时又是一种高性能电绝缘材料。

石墨烯Graphene）是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，石墨烯，可显著延缓了金属的腐蚀速度，更加坚固抗损伤，能够增加陶瓷强度，提高产品的寿命，增强耐腐蚀性。

本发明通过在内层13陶瓷层和外层11碳化硅层中间添加石墨烯材料，能够增加升液管强度，提高产品的寿命，增强耐腐蚀性，通过在陶瓷层和碳化硅层之间设置金属层，有利于固定链接法兰盘10对升液管的固定；通过在陶瓷层和碳化硅层设置的间隙大于金属层厚度，有利于金属层的热膨胀；通过在中间设置金属层，能够避免在压力作用下漏气；通过在陶瓷层和碳化硅层添加碳化硅，有利于提高耐腐蚀性；通过在法兰盘10与陶瓷层以及碳化硅层上端之间设置有可调螺丝设置缺口，有利于调节陶瓷层以及碳化硅层与法兰盘10端面之间的距离；通过在陶瓷层以及碳化硅层与法兰盘10端面之间利用耐火水泥密封，可防止气体的泄露，有利于生产。本发明通过设计成多层结构升液管，有利于防止使用过程中发生漏气现象，可提高产品的耐腐蚀性，保证产品质量，降低生产成本，实现连续生产。

Claims (9)

1.一种不漏气耐高温抗腐蚀铝熔液升液管，其特 征在于：所述升液管由多层管构成，多层管内层为陶瓷层、中间为金属层、中间金属层上端连接有法兰盘，外层是碳化硅层，升液管的陶瓷层与碳化硅层的下端光滑连接成一体，上端设置有开口，金属层是从陶瓷层以及碳化硅层上端插入两者间隙中的，升液管的陶瓷层的组成成分重量百分比为：氧化铝：30~55%、氧化硅：20~35%、氧化锆：15~20%、碳化硅：9~34%、石墨烯： 0.001~0.5%，升液管碳化硅层的组成成分的重量比为，碳化硅：78~80%、氧化锆：12~14%、氮化硅：7~10%、石墨烯： 0.001~0.5%。

2.根据权利要求1所述的一种不漏气耐高温抗腐蚀铝熔液升液管，其特征在于：所述金属层厚度小于内层陶瓷层与碳化硅层之间的间隙，金属层与内层陶瓷层、外层碳化硅层之间设置有缓冲层。

3.根据权利要求1所述的一种不漏气耐高温抗腐蚀铝熔液升液管，其特征在于：所述法兰盘与陶瓷层以及碳化硅层之间利用耐火水泥密封。

4.根据权利要求1所述的一种不漏气耐高温抗腐蚀铝熔液升液管，其特征在于：所述金属层为含有铁或铝的合金。

5.根据权利要求1所述的一种不漏气耐高温抗腐蚀铝熔液升液管，其特征在于：所述陶瓷层、碳化硅层、金属层厚度分别小于30mm。

6.根据权利要求2所述的一种不漏气耐高温抗腐蚀铝熔液升液管，其特征在于：金属层与陶瓷层或碳化硅层之间的间隙小于10mm，其间设置有缓冲层。

7.根据权利要求2所述的一种不漏气耐高温抗腐蚀铝熔液升液管，其特征在于：所述缓冲层为石棉层。

8.根据权利要求1所述的一种不漏气耐高温抗腐蚀铝熔液升液管，其特征在于：所述陶瓷层和碳化硅层原料为粉状材料，所述粉状材料大小在300-500目之间。

9.根据权利要求1所述的一种不漏气耐高温抗腐蚀铝熔液升液管，其特征在于：所述陶瓷层和碳化硅层原料为粉状材料是通过混合利用模压成型升液管内外层，然后利用高温煅烧成型的。