CN1830888A - 混凝土泵车用陶瓷内衬复合管制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种陶瓷内衬复合管制造方法，具体为一种混凝土泵车用陶瓷内衬复合管制造方法。解决了现有技术中存在的陶瓷内衬复合管制造技术不能制造壁厚小于4.5mm的陶瓷内衬复合管的问题。步骤包括把钢管放入模筒中，加入铝热剂，旋转模筒并点燃反应物，将薄壁的钢管先放入两个预热达到200～300℃半圆筒形的夹套中，再将对扣好的夹套放入模筒中，燃烧完毕后停机，最后将夹套和钢管抽出，并及时去掉夹套，使钢管在室温下冷却。制造出的钢管其硬度高达维氏1300，使用寿命是普通铁管的5－8倍，是合金材料管的3倍多，而其价格仅为普通管的1.5倍，具有良好的性价比。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷内衬复合管制造方法，具体为一种混凝土泵车用陶瓷内衬复合管制造方法。
背景技术
随着我国建设行业高速增长，相应加快了基础设施的建设，带动了商品混凝土行业的迅速发展，目前全国年消耗混凝土近3×108立方米。在现场施工中，80％以上的混凝土方量是用泵车现场浇铸，目前这些泵车的输送管主要是采用壁厚5-6毫米的普通碳钢管或合金材料制作的管，在大流量(120m3/h)，高压(80MPa)的状态下，磨损相当严重，一般输送混凝土量达到8000m3左右就被磨穿报废，而即使是价格昂贵的合金材料管也最多只能输送12000m3左右。陶瓷内衬复合管制造技术已经在电力、矿山、冶金等行业制造输送磨损性材料介质大口径管道领域得到广泛应用，其基本原理是将铝热剂(Fe2O3+2Al)置于钢管内，利用离心机使钢管旋转，在离心力的作用下，Fe2O3和Al因比重不同而分层，并附着于钢管内壁表面，然后点燃铝热剂发生燃烧反应而化合成氧化铝陶瓷层，硬度可达HV1300，密度3.6～3.9g/cm3。但是由于铝热剂在融熔的过程中所产生的温度高达11000℃，过大的热冲击使外用钢管迅速达到热饱和而产生膨胀，而后在冷却时产生的收缩力会使陶瓷层大面积剥落，或者产生裂纹。因此为了使陶瓷层和钢管达到热应力平衡，钢管就必须有一定的厚度，增加热容量以承受热应力的冲击，减小钢管的线涨系数，一般在采用常规的工艺技术情况下，钢管壁厚度不能小于8mm，否则陶瓷层的质量就得不到保证。专利号为97111352.1公开了一种陶瓷内衬复合管制造方法，其主要是利用了重力法的原理，而且只能生产小口27mm左右，长度500mm以下的薄壁不锈钢弯管或小口径管，利用重力法也可以生产口径较大的陶瓷内衬复合管，但是制造成本由于使用铝热剂的量的增加而急剧上升，不具备市场推广应用价值。而混凝土泵车壁架管受主车承载配重、安装空间及输送流量和输送压力的限制，要求管道内径不小于Φ125mm，单位重量不大于19kg/m，外径不大于Φ140mm。而陶瓷层最佳物理性能厚度不能小于2.5mm，也就是说外用钢管壁厚必须小于4.5mm，而且钢管壁厚度不能小于2mm。这是传统陶瓷内衬钢管制作工艺长期无法解决的一个难题。故而限制了这种陶瓷内衬复合管在混凝土泵车上的应用。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的陶瓷内衬复合管制造技术不能制造壁厚小于4.5mm的陶瓷内衬复合管的问题而提供了一种混凝土泵车用陶瓷内衬复合管制造方法。
本发明是由以下技术方案实现的，一种混凝土泵车用陶瓷内衬复合管制造方法，包括把钢管放入模筒中，加入铝热剂，旋转模筒并点燃反应物，将壁厚为2mm～4.5mm的钢管先放入两个预热达到200～300℃半圆筒形的夹套中，再将对扣好的夹套放入模筒中，燃烧完毕后停机，最后将夹套和钢管抽出，并及时去掉夹套，使钢管在室温下冷却。
本发明所使用的铝热剂为氧化铁粉，纯铝粉和石英沙。夹套预热的目的是防止铝热剂高温反应放出的热量过快的散发，反而影响陶瓷层的融熔温度，降低陶瓷层冷却后的质量。
原理是，在钢管外再加设夹套的条件下，使外层钢管在铝热剂高温反应过程中所吸收热量快速向外扩散并处于亚自由状态，受热冲击膨胀后径向变形控制在+0.5mm-+1mm之间，使钢管冷却后既对陶瓷层形成一定的压应力，同时又和陶瓷层的切剪强度保持应力平衡，保证了两者在此状态下的机械结合强度，避免了陶瓷层的剥落。为了解决热量散发过快，化合物熔融不良，液-固相对转化时间太短造成燃烧过程中产生的气体来不及排放，形成汽泡，导致陶瓷层密度降低，在传统的混合料中添加一定比例的主动反应添加物如石英沙，使之在SHS反应中发生放热副反应，使的体系保持较高的绝热温度，通过副反应得到低共熔化合物，在较低温度延长液相保持时间并降低熔体粘度，有利于气体在离心力的作用下排出，从而提高陶瓷层的致密度。铝热剂添加入钢管的时间可以在钢管放入模筒前也可以在放入模筒后。
利用本发明所述的陶瓷内衬复合管制造方法，解决了人们长期以来无法利用壁厚小于4.5mm的钢管制造陶瓷内衬复合管的技术问题，制造出的钢管其硬度高达维氏1300，使用寿命是普通铁管的5-8倍，是合金材料管的3倍多，而其价格仅为普通管的1.5倍，具有良好的性价比，按照每台车年平均输送50000m3混凝土计算，则每年报废普通输送管5套(每套平均45米)目前市场价平均10000元/套，全国每年约报废钢管近4万吨，损失人民币5亿元，既造成了资源浪费，又带来的巨大的经济损失。每套本发明所述的工艺制造的管一次输送混凝土方量可达到40000m3以上，每台混凝土泵车每年可节约输送管更换的费用近40000元。
附图说明
图1为夹套结构示意图
具体实施方式
实施例1：一种混凝土泵车用陶瓷内衬复合管制造方法，包括将壁厚为4.5mm，长度为3米的普碳钢管放入两个预热达到200℃半圆筒形的夹套中，根据实际使用模筒的直径，可选夹套的厚度为10mm，再将对扣好的夹套放入模筒中，再把配置好的铝热剂放入钢管中，卡紧堵头，开启离心机使模筒带动钢管转动到设定的转速后点燃铝热剂，燃烧完毕后停机，最后将夹套和钢管抽出，去掉夹套，使钢管在室温下冷却。夹套外壁一般要与模筒之间保持5mm左右的间歇，以方便夹套进出模筒。夹套可选用球铁管制作，其特点是散热性能好。
实施例2：一种混凝土泵车用陶瓷内衬复合管制造方法，包括将壁厚为2mm，长度3米以下的钢管放入两个预热达到300℃半圆桶形的夹套中，根据实际使用模筒的直径(133～140mm)可选夹套的厚度为15mm，再将对扣好的夹套放入模筒中，再把配置好的铝热剂放入钢管中，卡紧堵头，开启离心机使模筒带动钢管转动到设定的转速后点燃铝热剂，燃烧完毕后停机，最后将夹套和钢管抽出，去掉夹套，使钢管在室温下冷却。所使用的铝热剂可以为74％氧化铁粉，26％纯铝粉和两者总重量5％石英沙。钢制夹套外壁一般要与模筒之间保持5mm左右的间隙，以方便夹套进出模筒。钢管为20#以下的普碳钢管。
实施例3：一种混凝土泵车用陶瓷内衬复合管制造方法，包括把配置好的铝热剂放入壁厚为4mm钢管中，卡紧堵头，将钢管放入两个预热达到250℃半圆桶形的夹套中，根据实际使用模筒的直径(133～140mm)可选取夹套的厚度为13mm，再将对扣好的夹套放入模筒中，开启离心机使模筒带动钢管转动到设定的转速后点燃铝热剂，燃烧完毕后停机，最后将夹套和钢管抽出，及时去掉夹套，使钢管在室温下冷却。钢管抱紧形成致密的陶瓷层。
实施例4：一种混凝土泵车用陶瓷内衬复合管制造方法，包括把配置好的铝热剂放入壁厚为3mm钢管中，卡紧堵头，将钢管放入两个预热达到280℃半圆桶形的夹套中，根据实际使用模筒的直径(133～140mm)可选取夹套的厚度为13mm，再将对扣好的夹套放入模筒中，开启离心机使模筒带动钢管转动到设定的转速后点燃铝热剂，燃烧完毕后停机，最后将夹套和钢管抽出，及时去掉夹套，使钢管在室温下冷却，抱紧形成致密的陶瓷层。
Claims (3)
1、一种混凝土泵车用陶瓷内衬复合管制造方法，包括把钢管放入模筒中，加入铝热剂，旋转模筒并点燃反应物，其特征在于：将壁厚为2mm～4.5mm的钢管先放入两个预热达到200～300℃半圆筒形的夹套中，再将对扣好的夹套放入模筒中，燃烧完毕后停机，最后将夹套和钢管抽出，并及时去掉夹套，使钢管在室温下冷却。
2、根据权利要求1所述的混凝土泵车用陶瓷内衬复合管制造方法，其特征在于：使用的铝热剂按重量比为74％氧化铁粉，26％纯铝粉和两者总重量5％石英沙。
3、根据权利要求1或2所述的混凝土泵车用陶瓷内衬复合管制造方法，其特征在于：夹套的厚度为10mm～15mm。
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