CN1128947C - 一种耐蚀耐磨陶瓷复合金属管件的制造技术 - Google Patents

一种耐蚀耐磨陶瓷复合金属管件的制造技术 Download PDF

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Abstract

本发明提供了用铝热剂制造耐蚀耐磨陶瓷复合金属管件的技术，其特征在于：在制造陶瓷复合金属管件的过程中在金属管件内部安装型芯。型芯由金属、陶瓷或耐火材料制成，或由金属、陶瓷和耐火材料中的任意二者或三者复合制成。制造的陶瓷金属复合管件包括0-180度的弯管、变径管。其优点在于工艺简化，成本低，适用范围广。

Description

一种耐蚀耐磨陶瓷复合金属管件的制造技术
技术领域：
本发明涉及耐蚀耐磨陶瓷复合金属管件的制造技术，更具体地说涉及用铝热剂通过燃烧合成在金属管件内衬一层耐蚀耐磨陶瓷层的技术。
背景技术
目前，在冶金、矿山、化工、电力等领域，有大量管道工作在磨损和/或腐蚀的环境下。普通钢铁管道不耐蚀、不耐磨；塑料管道虽耐蚀，但不耐磨，不耐热。为此在工业生产中，每年都要更新大量管道，造成了很大的经济损失。
中国专利90107244.3提供了一种耐蚀磨陶瓷复合金属钢管的制造技术。该技术利用铝热反应 ，并同时添加SiO2和一种或二种碱金属氧化物或碱土金属氧化物，使反应产物铁和陶瓷熔化，在离心力的作用下铁和陶瓷由于比重的不同产生相分离，比重小的陶瓷在钢管的最内层形成复合金属陶瓷层。由于形成的陶瓷具有高的化学惰性和高的硬度，因此，该技术制造的陶瓷复合金属钢管具有优良的耐蚀耐磨的综合性能，并且成本较低。但该技术使用了离心力使铝热剂反应产物进行相分离，因此对于直径很细的管，以及弯管、变径管和其它异形管件，该技术不适用。
日本专利昭61-76681提供了一种方法，用来克服在离心力场下利用铝热反应合成陶瓷复合金属钢管技术的不足。该方法使用强还原性元素和金属氧化物混合粉末作为原料，将上述原料以1.0g/cm3以上的密度加压填充到金属管腔内部，在管的上端引燃铝热反应后，利用重力使铝热反应熔融的铁和陶瓷实现相分离，熔融的陶瓷由于比重小于铁而浮在铁的上面，并与金属管壁接触凝固而形成陶瓷衬层。该方法的提出可以解决在直径较小的直管、弯管和变径管内形成陶瓷衬层，但随着管件的口径增大，制造过程中所装填的铝热剂量越大。铝热剂的量装入越多，反应放出的热越多，这将导致金属管件自身的熔化，制造过程失败。
中国专利97111352.1涉及的也是利用重力使铝热反应产物铁和陶瓷分离后，陶瓷在金属管壁凝固得到陶瓷衬层的方法。该方法在铝热剂中同时加入SiO2和至少一种碱金属或碱土金属的氧化物或氟化物，将上述物料预热后加压填充于管中并用保温介质保温，然后点燃铝热反应获得陶瓷内衬复合管。同样情况，该专利也存在随着钢管的直径增大，装填的铝热剂量越大，反应放出的热越多，而导致金属管自身熔化的问题。从而仅适于制造小直径管。
本发明的目的在于：提供一种耐蚀耐磨陶瓷复合金属管件的制造技术，适用于制造的复合管件包括弯管、变径管及其它异形管件。
发明内容：
在金属管件的内部使用了型芯，减小了铝热剂的装入量，从而避免了制造过程中金属管件的熔化，并降低了制造成本。制造的金属管件包括0-180的弯管、变径管。制造过程中所用的型芯由金属、陶瓷或耐火材料制成，或者是由其中的二者或三者复合制成。型芯与管件之间的间隙为15～50mm。制造的陶瓷复合金属管件的金属材质包括铸铁、碳素钢、合金钢，以及铜、镍、铝、钛和以这些有色金属为基的合金；陶瓷材料包括氧化铝、氧化镁、氧化锆；耐火材料包括石墨、碳素制品、刚玉制品、镁砂、镁砖。
本发明的优点在于：工艺简化，成本低，适用范围广，制造的陶瓷复合金属管件包括直管，国标弯管，或者其它任意角度和长度的弯管，以及长度方向上直径变化的变径管，或者其它异形管件。
附图说明：
图1是按照本发明一种制造耐蚀耐磨陶瓷复合弯管过程的示意图。图中(1)为弯管型芯，(2)为弯管，(3)为陶瓷层，(4)为反应产物形成的熔池(包括金属和陶瓷)，(5)为铝热剂原料。
图2是按照本发明一种制造耐蚀耐磨陶瓷复合变径管方法的示意图。图中(1’)为变径管型芯，(2’)为变径管。
具体实施方式：
实施例1：弯管直径108mm，用圆截面的碳钢作型芯，型芯的中心弯曲半径与弯管相同，并且型芯的安装与弯管处于同一中心弧线上。利用铝热反应 ，并同时添加SiO2和一种或二种碱金属氧化物或碱土金属氧化物，使反应产物铁和陶瓷熔化，在弯管上端点燃反应后，使弯管绕其弯曲中心转动，得到陶瓷内衬弯管。
实施例2：弯管直径219mm，用铸钢做成中心弯曲半径与弯管相同的圆截面的模芯，然后在此模芯表面涂覆一层氧化铝做成型芯，并且型芯的安装与弯管处于同一中心弧线上。利用铝热反应2Al+Fe2O3→2Fe+Al2O3，并同时添加SiO2和一种或二种碱金属氧化物或碱土金属氧化物，使反应产物铁和陶瓷熔化，在弯管上端点燃反应后，使弯管绕其弯曲中心转动，得到陶瓷内衬弯管。
实施例3：弯管直径325mm，用石墨做成型芯，型芯的中心弯曲半径与弯管相同，并且型芯的安装与弯管处于同一中心弧线上。利用铝热反应2Al+Fe2O3→2Fe+Al2O3，并同时添加SiO2和一种或二种碱金属氧化物或碱土金属氧化物，使反应产物铁和陶瓷熔化，在弯管上端点燃反应后，使弯管绕其弯曲中心转动，得到陶瓷内衬弯管。
实施例4：变径管上端直径180mm，下端直径220mm，高500mm，用氧化铝做成型芯，型芯的锥度与变径管相同，并且安装时型芯与变径管同轴。利用铝热反应2Al+Fe2O3→Fe+Al2O3，并同时添加SiO2和一种或二种碱金属氧化物或碱土金属氧化物，使反应产物铁和陶瓷熔化，在变径管上端点燃反应后，整个变径管静止不动，得到陶瓷内衬变径管。

Claims (2)

1、一种耐蚀耐磨陶瓷复合金属管件的制造技术，利用重力使铝热反应产物铁和陶瓷分离后，陶瓷在金属管壁凝固得到陶瓷衬层的方法；其特征在于：在金属管件内部安装型芯，型芯与管件之间的间隙为15～50mm，在管件(2)与型芯(1)之间填装铝热剂(5)，然后在一端点燃铝热剂，铝热剂燃烧形成熔池(4)，浮在熔池上方的陶瓷熔体与管件接触冷却凝固形成陶瓷层(3)；型芯的中心弯曲半径与弯管相同，并且型芯的安装与弯管处于同一中心弧线上；利用铝热反应 ，并同时添加SiO2和一种或二种碱金属氧化物或碱土金属氧化物，使反应产物铁和陶瓷熔化，在弯管上端点燃反应后，使弯管绕其弯曲中心转动，得到陶瓷内衬弯管；制造的金属管件包括0-180的弯管、变径管。
2、按照权利要求1所述的耐蚀耐磨陶瓷复合金属管件的制造技术，其特征在于制造所述型芯的材料包括金属、陶瓷或耐火材料以及这些中任意二种或三种复合制成；金属材料包括铸铁、碳钢和合金钢或铜、镍、铝和钛，以及以这些元素为基的合金；陶瓷材料包括氧化铝、氧化镁、氧化锆；耐火材料包括石墨、碳素制品、刚玉制品、镁砂、镁砖。
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