CN106399825A - 一种陶瓷内衬复合管及其制造工艺 - Google Patents

一种陶瓷内衬复合管及其制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种陶瓷内衬复合管及其制造工艺，陶瓷内衬复合管包括钢管和钢管内壁的陶瓷内衬层，钢管包括以下质量百分比的组分：C 0.25～0.45%；Cr 0.8～2.3%；Ni 0.4～0.8%；Si 0.6～1.2%；Mn 0.7～1.5%；Mo 1.2～2.5%；Cu 0.8～2.0%；La 0.01～0.05%；Re 0.05～0.12%；余量为Fe；陶瓷内衬层由质量份数的组分制得：铝粉50‑60份；氧化铝20‑40份；二氧化硅10‑20份；氧化铁15‑25份；氟化钙12‑18份；氧化镁5‑12份；氧化钙8‑16份。本发明提供的陶瓷内衬复合管具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，机械性能好，使用寿命长。

Description

一种陶瓷内衬复合管及其制造工艺
技术领域
本发明涉及一种陶瓷内衬复合管及其制造工艺。
背景技术
陶瓷内衬管凭借其优良的耐磨及耐蚀性能，被大量应用于石油及矿石的传输。目前高温自蔓延法制备陶瓷内衬管的技术比较成熟。高温自蔓延(SHS)制备陶瓷管技术的特点是依靠铝热反应生成熔融还原金属液与Al2O3，并在离心力或重力的条件下，使反应物分离，比重轻的Al2O3涂覆于管材内壁，而还原金属过渡于基体与陶瓷之间。反应启动需要大量热量，而反应自身也释放大量热量，并足以使反应自持。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种陶瓷内衬复合管及其制造工艺。
为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：
一种陶瓷内衬复合管，所述陶瓷内衬复合管包括钢管和钢管内壁的陶瓷内衬层，所述钢管包括以下质量百分比的组分：C 0.25～0.45%；Cr 0.8～2.3%；Ni 0.4～0.8%；Si 0.6～1.2%；Mn 0.7～1.5%； Mo 1.2～2.5%；Cu 0.8～2.0%；La 0.01～0.05%；Re 0.05～0.12%；余量为Fe；所述陶瓷内衬层由质量份数的组分制得：铝粉50-60份；氧化铝20-40份；二氧化硅10-20份；氧化铁15-25份；氟化钙12-18份；氧化镁5-12份；氧化钙8-16份。
作为优选，所述钢管包括以下质量百分比的组分：C 0.3～0.4%；Cr 1.2～1.6%；Ni0.5～0.7%；Si 0.8～1.0%；Mn 0.9～1.2%； Mo 1.8～2.2%；Cu 1.2～1.6%；La 0.03～0.04%；Re 0.08～0.10%；余量为Fe；所述陶瓷内衬层由质量份数的组分制得：铝粉54-58份；氧化铝26-32份；二氧化硅13-16份；氧化铁18-22份；氟化钙14-16份；氧化镁8-10份；氧化钙12-14份。
上述陶瓷内衬复合管制造工艺，包括以下步骤：
（1）钢管的制备
（1.1）熔炼，按照钢管的化学组分及比例配制原料；采用感应熔炼炉将配制的原料熔炼，在温度达到1600～1650℃时出炉得到钢水；
（1.2）浇铸，将步骤（1）中的到的钢水注入离心铸造机中，利用离心铸造工艺形成钢管；
（1.3）表面处理和热处理，对钢管内壁进行表面处理，完成后将铸管材料加热至1180～1230℃保温时间2-3h，然后随炉降温至1080～1130℃保温时间1-2h，最后空冷至室温；
（2）陶瓷内衬层的制备
（2.1）按照陶瓷内衬层的组分及比例配制原料，将铝粉、氧化铝粉末、二氧化硅粉末、氧化铁粉末、氟化钙粉末、氧化镁粉末、氧化钙粉末用搅拌机混合均匀后，经烘干得到混合粉料；
（2.2）将步骤（1.3）中的到的钢管放入离心机并调整中心，对钢管外表面采用固态强制冷却，将步骤（2.1）中得到的混合粉料装入钢管内，均匀布料，启动离心机，当离心机转速达到1200-1400转/分时，用钨丝点火，在离心力作用下进行反应烧结，在钢管内壁形成陶瓷内衬层；
（2.3）停机取出钢管，检验后，打磨端面毛刺，得到陶瓷内衬复合管成品。
作为优选，步骤（2.1）中烘干的条件为：在120-140℃下烘干6-8小时。
本发明取得的有益效果为：
本发明改进了钢管的合金配方，使得钢管具有更好的强度和耐磨性能，延长了钢管的使用寿命。在钢管内设置了陶瓷内衬，并对陶瓷内衬的配方进行了改进，进一步加强了陶瓷内衬复合管的耐磨性和耐腐蚀性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种陶瓷内衬复合管，所述陶瓷内衬复合管包括钢管和钢管内壁的陶瓷内衬层，所述钢管包括以下质量百分比的组分：C 0.45%；Cr 0.8%；Ni 0.8%；Si 0.6%；Mn 1.5%；Mo 2.5%；Cu 2.0%；La 0.01%；Re 0.12%；余量为Fe；所述陶瓷内衬层由质量份数的组分制得：铝粉60份；氧化铝20份；二氧化硅20份；氧化铁15份；氟化钙18份；氧化镁5份；氧化钙16份。
上述陶瓷内衬复合管制造工艺，包括以下步骤：
（1）钢管的制备
（1.1）熔炼，按照钢管的化学组分及比例配制原料；采用感应熔炼炉将配制的原料熔炼，在温度达到1650℃时出炉得到钢水；
（1.2）浇铸，将步骤（1）中的到的钢水注入离心铸造机中，利用离心铸造工艺形成钢管；
（1.3）表面处理和热处理，对钢管内壁进行表面处理，完成后将铸管材料加热至1230℃保温时间2h，然后随炉降温至1130℃保温时间1h，最后空冷至室温；
（2）陶瓷内衬层的制备
（2.1）按照陶瓷内衬层的组分及比例配制原料，将铝粉、氧化铝粉末、二氧化硅粉末、氧化铁粉末、氟化钙粉末、氧化镁粉末、氧化钙粉末用搅拌机混合均匀后，在140℃下烘干6小时，得到混合粉料；
（2.2）将步骤（1.3）中的到的钢管放入离心机并调整中心，对钢管外表面采用固态强制冷却，将步骤（2.1）中得到的混合粉料装入钢管内，均匀布料，启动离心机，当离心机转速达到1400转/分时，用钨丝点火，在离心力作用下进行反应烧结，在钢管内壁形成陶瓷内衬层；
（2.3）停机取出钢管，检验后，打磨端面毛刺，得到陶瓷内衬复合管成品。
实施例2
一种陶瓷内衬复合管，所述陶瓷内衬复合管包括钢管和钢管内壁的陶瓷内衬层，所述钢管包括以下质量百分比的组分：C 0.25%；Cr 2.3%；Ni 0.4%；Si 1.2%；Mn 0.7%； Mo1.2%；Cu 0.8%；La 0.05%；Re 0.05%；余量为Fe；所述陶瓷内衬层由质量份数的组分制得：铝粉50份；氧化铝40份；二氧化硅10份；氧化铁-25份；氟化钙12份；氧化镁12份；氧化钙8份。
上述陶瓷内衬复合管制造工艺，包括以下步骤：
（1）钢管的制备
（1.1）熔炼，按照钢管的化学组分及比例配制原料；采用感应熔炼炉将配制的原料熔炼，在温度达到1600℃时出炉得到钢水；
（1.2）浇铸，将步骤（1）中的到的钢水注入离心铸造机中，利用离心铸造工艺形成钢管；
（1.3）表面处理和热处理，对钢管内壁进行表面处理，完成后将铸管材料加热至1180℃保温时间3h，然后随炉降温至1080℃保温时间2h，最后空冷至室温；
（2）陶瓷内衬层的制备
（2.1）按照陶瓷内衬层的组分及比例配制原料，将铝粉、氧化铝粉末、二氧化硅粉末、氧化铁粉末、氟化钙粉末、氧化镁粉末、氧化钙粉末用搅拌机混合均匀后，在120℃下烘干8小时，得到混合粉料；
（2.2）将步骤（1.3）中的到的钢管放入离心机并调整中心，对钢管外表面采用固态强制冷却，将步骤（2.1）中得到的混合粉料装入钢管内，均匀布料，启动离心机，当离心机转速达到1200转/分时，用钨丝点火，在离心力作用下进行反应烧结，在钢管内壁形成陶瓷内衬层；
（2.3）停机取出钢管，检验后，打磨端面毛刺，得到陶瓷内衬复合管成品。
实施例3
一种陶瓷内衬复合管，所述陶瓷内衬复合管包括钢管和钢管内壁的陶瓷内衬层，所述钢管包括以下质量百分比的组分：C 0.4%；Cr 1.2%；Ni 0.7%；Si 1.0%；Mn 0.9%； Mo 2.2%；Cu 1.2%；La 0.04%；Re 0.10%；余量为Fe；所述陶瓷内衬层由质量份数的组分制得：铝粉58份；氧化铝26份；二氧化硅16份；氧化铁22份；氟化钙14份；氧化镁8份；氧化钙14份。
上述陶瓷内衬复合管制造工艺，包括以下步骤：
（1）钢管的制备
（1.1）熔炼，按照钢管的化学组分及比例配制原料；采用感应熔炼炉将配制的原料熔炼，在温度达到1630℃时出炉得到钢水；
（1.2）浇铸，将步骤（1）中的到的钢水注入离心铸造机中，利用离心铸造工艺形成钢管；
（1.3）表面处理和热处理，对钢管内壁进行表面处理，完成后将铸管材料加热至1200℃保温时间2.5h，然后随炉降温至1100℃保温时间1.5h，最后空冷至室温；
（2）陶瓷内衬层的制备
（2.1）按照陶瓷内衬层的组分及比例配制原料，将铝粉、氧化铝粉末、二氧化硅粉末、氧化铁粉末、氟化钙粉末、氧化镁粉末、氧化钙粉末用搅拌机混合均匀后，在130℃下烘干7小时，得到混合粉料；
（2.2）将步骤（1.3）中的到的钢管放入离心机并调整中心，对钢管外表面采用固态强制冷却，将步骤（2.1）中得到的混合粉料装入钢管内，均匀布料，启动离心机，当离心机转速达到1300转/分时，用钨丝点火，在离心力作用下进行反应烧结，在钢管内壁形成陶瓷内衬层；
（2.3）停机取出钢管，检验后，打磨端面毛刺，得到陶瓷内衬复合管成品。
实施例4
一种陶瓷内衬复合管，所述陶瓷内衬复合管包括钢管和钢管内壁的陶瓷内衬层，所述钢管包括以下质量百分比的组分： C 0.3%；Cr 1.6%；Ni 0.5%；Si 0.8%；Mn 1.2%； Mo1.8%；Cu 1.6%；La 0.03%；Re 0.08%；余量为Fe；所述陶瓷内衬层由质量份数的组分制得：铝粉54份；氧化铝32份；二氧化硅13份；氧化铁18份；氟化钙16份；氧化镁10份；氧化钙12份。
上述陶瓷内衬复合管制造工艺，包括以下步骤：
（1）钢管的制备
（1.1）熔炼，按照钢管的化学组分及比例配制原料；采用感应熔炼炉将配制的原料熔炼，在温度达到1620℃时出炉得到钢水；
（1.2）浇铸，将步骤（1）中的到的钢水注入离心铸造机中，利用离心铸造工艺形成钢管；
（1.3）表面处理和热处理，对钢管内壁进行表面处理，完成后将铸管材料加热至1200℃保温时间2.5h，然后随炉降温至1100℃保温时间1.5h，最后空冷至室温；
（2）陶瓷内衬层的制备
（2.1）按照陶瓷内衬层的组分及比例配制原料，将铝粉、氧化铝粉末、二氧化硅粉末、氧化铁粉末、氟化钙粉末、氧化镁粉末、氧化钙粉末用搅拌机混合均匀后，在130℃下烘干7小时，得到混合粉料；
（2.2）将步骤（1.3）中的到的钢管放入离心机并调整中心，对钢管外表面采用固态强制冷却，将步骤（2.1）中得到的混合粉料装入钢管内，均匀布料，启动离心机，当离心机转速达到1350转/分时，用钨丝点火，在离心力作用下进行反应烧结，在钢管内壁形成陶瓷内衬层；
（2.3）停机取出钢管，检验后，打磨端面毛刺，得到陶瓷内衬复合管成品。
经测试，实施例1-4制得的陶瓷内衬复合管的物理机械性能如表1所示：
表1陶瓷内衬复合管的物理机械性能
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种陶瓷内衬复合管，其特征在于，所述陶瓷内衬复合管包括钢管和钢管内壁的陶瓷内衬层，所述钢管包括以下质量百分比的组分：C 0.25～0.45%；Cr 0.8～2.3%；Ni 0.4～0.8%；Si 0.6～1.2%；Mn 0.7～1.5%； Mo 1.2～2.5%；Cu 0.8～2.0%；La 0.01～0.05%；Re0.05～0.12%；余量为Fe；所述陶瓷内衬层由质量份数的组分制得：铝粉50-60份；氧化铝20-40份；二氧化硅10-20份；氧化铁15-25份；氟化钙12-18份；氧化镁5-12份；氧化钙8-16份。
2.如权利要求1所述的陶瓷内衬复合管，其特征在于，所述钢管包括以下质量百分比的组分：C 0.3～0.4%；Cr 1.2～1.6%；Ni 0.5～0.7%；Si 0.8～1.0%；Mn 0.9～1.2%； Mo 1.8～2.2%；Cu 1.2～1.6%；La 0.03～0.04%；Re 0.08～0.10%；余量为Fe；所述陶瓷内衬层由质量份数的组分制得：铝粉54-58份；氧化铝26-32份；二氧化硅13-16份；氧化铁18-22份；氟化钙14-16份；氧化镁8-10份；氧化钙12-14份。
3.一种如权利要求1或2所述的陶瓷内衬复合管制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
钢管的制备
（1.1）熔炼，按照钢管的化学组分及比例配制原料；采用感应熔炼炉将配制的原料熔炼，在温度达到1600～1650℃时出炉得到钢水；
（1.2）浇铸，将步骤（1）中的到的钢水注入离心铸造机中，利用离心铸造工艺形成钢管；
（1.3）表面处理和热处理，对钢管内壁进行表面处理，完成后将铸管材料加热至1180～1230℃保温时间2-3h，然后随炉降温至1080～1130℃保温时间1-2h，最后空冷至室温；
（2）陶瓷内衬层的制备
（2.1）按照陶瓷内衬层的组分及比例配制原料，将铝粉、氧化铝粉末、二氧化硅粉末、氧化铁粉末、氟化钙粉末、氧化镁粉末、氧化钙粉末用搅拌机混合均匀后，经烘干得到混合粉料；
（2.2）将步骤（1.3）中的到的钢管放入离心机并调整中心，对钢管外表面采用固态强制冷却，将步骤（2.1）中得到的混合粉料装入钢管内，均匀布料，启动离心机，当离心机转速达到1200-1400转/分时，用钨丝点火，在离心力作用下进行反应烧结，在钢管内壁形成陶瓷内衬层；
（2.3）停机取出钢管，检验后，打磨端面毛刺，得到陶瓷内衬复合管成品。
4.如权利要求3所述的陶瓷内衬复合管制造工艺，其特征在于，步骤（2.1）中烘干的条件为：在120-140℃下烘干6-8小时。
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