CN108947252A - 一种结构一体化的耐磨陶瓷管道及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有拆卸方便、安装方便、结构一体化、不需要在管道内/外部附加任何耐磨材料,适用于高温、低温和常温任何温度环境下的，结构一体化的耐磨陶瓷管道及其制备方法。本发明所采用的技术方案是：将低熔耐磨玻璃粉、棕刚玉、废钢渣、碳化硅、活性氧化铝微粉、防爆纤维等经过混合搅拌后，加入硅酸钠溶液进一步搅拌形成泥糊状；将菱形耐热不锈钢网焊接在金属管道工作面，再把混成泥糊状的耐磨原料涂抹于管道内壁，经过烘烤和烧成后，得到本发明。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业领域中耐磨管道，尤其涉及一种经过低温烧成，形成一种结构一体化的耐磨陶瓷管道及其制备方法。
背景技术
在国内外钢铁、水泥、燃煤发电、矿山、石油化工等行业的关键管道，由于高温含尘气体、液体的强力冲刷和强磨损，造成设备金属壳体、管道内壁、弯头、溜槽等强磨损部位的快速磨损和腐蚀氧化，造成企业频繁停产，大大增加企业的生产维修成本，降低企业的市场竞争力，为提高设备的耐磨性，企业采用焊接的方式将陶瓷贴片、陶瓷砖固定在设备的关键部位，以抵御粉尘冲刷，陶瓷贴片、陶瓷砖耐磨性好，但致命弱点是脆性大，施工困难，每一块陶瓷片的大小与形状均需要精准的计算，并且与金属材料整体性差，当其中的一块脱落时，其他的陶瓷片极易会整体性脱落，达不到耐磨、防腐的使用效果。
因此，在现代工业钢厂、电厂、水泥厂、石化、石油等设备急需一种具有拆卸、安装方便、不需要在管道内、外部附加任何耐磨材料的陶瓷管道, 不仅使设备的使用寿命或防护等级得到提高，而且使用灵活方便，能大大降低设备的维护成本和维修时间，提高设备的使用寿命，提高设备的运转率，增强企业的综合效益。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题存在的不足，提供一种具有拆卸方便、安装方便、结构一体化、不需要在管道内/外部附加任何耐磨材料, 适用于高温、低温和常温任何温度环境下的，结构一体化的耐磨陶瓷管道及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：将低熔耐磨玻璃粉、棕刚玉、废钢渣、碳化硅、活性氧化铝微粉、防爆纤维等经过混合搅拌后，加入硅酸钠溶液进一步搅拌形成泥糊状；将菱形耐热不锈钢网焊接在金属管道工作面，再把混成泥糊状的耐磨原料涂抹于管道内壁，经过烘烤和烧成后，得到本发明。
本发明包括棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅、α活性氧化铝微粉、防爆纤维和结合剂，加入重量份数为：棕刚玉25-60份，废钢渣15-50份，低熔点耐磨玻璃粉15-40份，碳化硅5-8份，α活性氧化铝微粉2-5份；防爆纤维加入量为棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅和α活性氧化铝微粉总重量的2-4%，长度为3-6mm；结合剂加入量为棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅和α活性氧化铝微粉总重量的10-13%。
其中棕刚玉粒度分别分布在0mm—1mm、1mm—3mm、3mm—5mm区间。
其中废钢渣粒度分别分布在0mm—1mm、1mm—3mm、3mm—5mm区间。
其中低熔点耐磨玻璃粉粒度为0.1μm—10μm。
其中碳化硅粒度为0.0001mm—0.044mm，0.044mm—0.074mm ，0.074 mm－1mm，1mm－3mm中的两个或两个以上的粒度区间；
其中α活性氧化铝微粉为200目。
其中结合剂为硅酸钠。
其中加入防爆纤维，由于防爆纤维为软的，在现场施工，能给最终产品提供韧性，以及与管道之间的粘结性，更重要的是当最终产品受到较高的温度时，防爆纤维会烧失，在最终产品中会形成微孔，可以杜绝耐磨料开裂，也防止耐磨料与金属管道的脱落。
本发明的制备方法为：
步骤一、选取金属管道，把金属管道工作面用铸造或机械加工制成网格凹陷状，凹陷的深度为0.1-35mm，然后把菱形网避开凹陷处，焊接在管道金属工作面上，焊接完全覆盖工作面，为了更好的固定菱形网，在菱形网上增加焊接点，点与点的间距为150－300mm；
步骤二、把棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅、α活性氧化铝微粉、防爆纤维和结合剂，加入重量份数为：棕刚玉25-60份，废钢渣15-50份，低熔点耐磨玻璃粉15-40份，碳化硅5-8份，α活性氧化铝微粉2-5份；防爆纤维加入量为棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅和α活性氧化铝微粉总重量的2-4%，长度为3-6mm；配好后提升到封闭式搅拌机内搅拌10分钟,备用;
步骤三、将模数为3.5的速溶硅酸钠溶液用水稀释调整至1.4g/cm3；
步骤四、在步骤二制得的料中加入硅酸钠胶稀液，再搅拌 10—15 分钟 ；得到泥浆状态的耐磨料;
步骤五、将混好的泥浆状耐磨料紧紧地压入菱形网与金属管道工作面之间，必须完全覆盖充实和均匀涂抹，涂抹厚度为10-20mm；在60—100度的烘干窑内烘烤24小时,将窑炉温度调整至700度±10度的范围，保温1—2小时左右，关闭电炉，缓慢降温后得到本发明。
其中步骤一把金属工作面用铸造或机械加工制成网格凹陷状，凹陷的深度为0.1-35mm，是为了废钢渣、棕刚玉、碳化硅等耐磨性材质更容易附着在工作面
其中步骤五将混好的泥浆状耐磨料紧紧地压入菱形网与金属管道工作面之间，必须完全覆盖充实和均匀涂抹，涂抹厚度为10-20mm；是因为如果太厚，有些管道无法承受较大的承重，容易造成垮塌；如果太薄，无法起到防护、耐腐蚀等作用，其中涂抹厚度为15mm为最优，从施工工艺的角度，也达到了轻质耐磨。
本发明的原理在于：菱形网焊接在金属管道工作面上，陶瓷材料附着在菱形网上，然后把管道放置在电窑内烘干，再经过600-700度的烧成，在烧成中，使低熔点耐磨玻璃粉充分熔融，把本发明的原料：废钢渣、棕刚玉、碳化硅等充分包熔在所形成的陶瓷晶体的结构之内，从而发生了质的飞跃，形成5-10mm左右的高强度陶瓷晶相烧结层，陶瓷晶相烧结层可显著提高工作衬结构强度，耐侵蚀耐、冲刷性能；从而达到抗腐蚀的理想效果；最后，菱形网、耐磨陶瓷体、金属管道工作面形成了结构一体化的整体陶瓷管道。
其中低熔点耐磨玻璃粉粒度为0.1μm—10μm，在烧成中，使低熔点耐磨玻璃粉更容易充分熔融，有一些超微小粉粒渗入到本发明的原料颗粒的缝隙中，使废钢渣、棕刚玉、碳化硅等充分包熔在所形成的陶瓷晶体的结构之内。
另外, 其中碳化硅粒度为0.0001mm—0.044mm，0.044mm—0.074mm ，0.074 mm－1mm，1 mm－3mm中的两个或两个以上的粒度区间；部分粒度达到了超微粉级，这些超微粉不仅粘附在陶瓷晶相体结构表面上，形成牢固的骨架作用，显著提高工作衬的强度；另外更是有一些超微小粉粒渗入陶瓷晶相烧结层的空隙中，起到二次防护的作用，从而提高足够强度和耐侵蚀性能。
本发明把合金金属和陶瓷进行了完美地结合，不仅具有陶瓷的良好的抗磨、抗冲击性、耐腐蚀和耐高温，同时也克服了陶瓷柔韧性不好的缺点，而且保持了合金金属的良好特性。
本发明这种结构一体化的耐磨陶瓷管道, 使用时间能达到5年左右不更换，并可以广泛使用在航空航天、军工和工业等领域。
具体实施方式
以下实施例详细说明了本发明。
实施例1：
本发明包括棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅、α活性氧化铝微粉、防爆纤维和结合剂，加入重量份数为：棕刚玉25份，废钢渣30份，低熔点耐磨玻璃粉35份，碳化硅6份，α活性氧化铝微粉4份；防爆纤维加入量为棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅和α活性氧化铝微粉总重量的2%，长度为3-6mm；结合剂加入量为棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅和α活性氧化铝微粉总重量的13%。
实施例2：
本发明包括棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅、α活性氧化铝微粉、防爆纤维和结合剂，加入重量份数为：棕刚玉60份，废钢渣15份，低熔点耐磨玻璃粉15份，碳化硅5份，α活性氧化铝微粉5份；防爆纤维加入量为棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅和α活性氧化铝微粉总重量的4%，长度为3-6mm；结合剂加入量为棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅和α活性氧化铝微粉总重量的10%。
实施例3：
本发明包括棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅、α活性氧化铝微粉、防爆纤维和结合剂，加入重量份数为：棕刚玉25份，废钢渣50份，低熔点耐磨玻璃粉15份，碳化硅8份，α活性氧化铝微粉2份；防爆纤维加入量为棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅和α活性氧化铝微粉总重量的3%，长度为3-6mm；结合剂加入量为棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅和α活性氧化铝微粉总重量的12%。
实施例1、2和3的制备方法为：
步骤一、选取金属管道，把金属管道工作面用铸造或机械加工制成网格凹陷状，凹陷的深度为0.1-35mm，然后把菱形网避开凹陷处，焊接在管道金属工作面上，焊接完全覆盖工作面，为了更好的固定菱形网，在菱形网上增加焊接点，点与点的间距为150－300mm；
步骤二、把棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅、α活性氧化铝微粉、防爆纤维和结合剂，按比例配好后提升到封闭式搅拌机内搅拌10分钟,备用;
步骤三、将模数为3.5的速溶硅酸钠溶液用水稀释调整至1.4g/cm3；
步骤四、在步骤二制得的料中加入硅酸钠胶稀液，再搅拌 10—15 分钟 ；得到泥浆状态的耐磨料;
步骤五、将混好的泥浆状耐磨料紧紧地压入菱形网与金属管道工作面之间，必须完全覆盖充实和均匀涂抹，涂抹厚度为10-20mm；在60—100度的烘干窑内烘烤24小时,将窑炉温度调整至700度±10度的范围，保温1—2小时左右，关闭电炉，缓慢降温后得到本发明。
Claims (8)
1.一种结构一体化的耐磨陶瓷管道，其特征在于：包括棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅、α活性氧化铝微粉、防爆纤维和结合剂，加入重量份数为：棕刚玉25-60份，废钢渣15-50份，低熔点耐磨玻璃粉15-40份，碳化硅5-8份，α活性氧化铝微粉2-5份；防爆纤维加入量为棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅和α活性氧化铝微粉总重量的2-4%，长度为3-6mm；结合剂加入量为棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅和α活性氧化铝微粉总重量的10-13%。
2.根据权利要求1所述的一种结构一体化的耐磨陶瓷管道，其特征在于：棕刚玉粒度分别分布在0mm—1mm、1mm—3mm、3mm—5mm区间。
3.根据权利要求1所述的一种结构一体化的耐磨陶瓷管道，其特征在于：废钢渣粒度分别分布在0mm—1mm、1mm—3mm、3mm—5mm区间。
4.根据权利要求1所述的一种结构一体化的耐磨陶瓷管道，其特征在于：低熔点耐磨玻璃粉粒度为0.1μm—10μm。
5.根据权利要求1所述的一种结构一体化的耐磨陶瓷管道，其特征在于：碳化硅粒度为0.0001mm—0.044mm，0.044mm—0.074mm ，0.074 mm－1mm，1 mm－3mm中的两个或两个以上的粒度区间。
6.根据权利要求1所述的一种结构一体化的耐磨陶瓷管道，其特征在于：α活性氧化铝微粉为200目。
7.根据权利要求1所述的一种结构一体化的耐磨陶瓷管道，其特征在于：结合剂为硅酸钠。
8.根据权利要求1所述的一种结构一体化的耐磨陶瓷管道的制备方法，其特征在于：步骤一、选取金属管道，把金属管道工作面用铸造或机械加工制成网格凹陷状，凹陷的深度为0.1-35mm，然后把菱形网避开凹陷处，焊接在管道金属工作面上，焊接完全覆盖工作面，为了更好的固定菱形网，在菱形网上增加焊接点，点与点的间距为150－300mm；步骤二、把棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅、α活性氧化铝微粉、防爆纤维和结合剂，加入重量份数为：棕刚玉25-60份，废钢渣15-50份，低熔点耐磨玻璃粉15-40份，碳化硅5-8份，α活性氧化铝微粉2-5份；防爆纤维加入量为棕刚玉、废钢渣、低熔点耐磨玻璃粉、碳化硅和α活性氧化铝微粉总重量的2-4%，长度为3-6mm；配好后提升到封闭式搅拌机内搅拌10分钟,备用;步骤三、将模数为3.5的速溶硅酸钠溶液用水稀释调整至1.4g/cm3；步骤四、在步骤二制得的料中加入硅酸钠胶稀液，再搅拌 10—15 分钟 ；得到泥浆状态的耐磨料; 步骤五、将混好的泥浆状耐磨料紧紧地压入菱形网与金属管道工作面之间，必须完全覆盖充实和均匀涂抹，涂抹厚度为10-20mm；在60—100度的烘干窑内烘烤24小时,将窑炉温度调整至700度±10度的范围，保温1—2小时左右，关闭电炉，缓慢降温后得到本发明。
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