CN1226451C - 陶瓷复合钢管的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢的表面涂层新技术领域，特别涉及的是陶瓷复合钢管的制造工艺。本发明解决了已有陶瓷复合钢管原料成本高，陶瓷层与铁层存在间隙的缺陷。本发明的技术方案是：陶瓷复合钢管的制造工艺，原料包括Al、SiO2，制造方法包括烘料、配料、混料、装料和点火烧结，其特征是Al+纯钛铁矿(FeTiO3)物料中同时加入添加剂SiO2，烘干混匀后的物料填入钢管，无须预热，点燃后在离心力的作用下进行反应烧结，钢管内壁形成致密陶瓷镀层。本产品可广泛用于冶金、矿山、电力、煤炭等行业的粉料、泥浆、尾矿输送。
Description
技术领域：
本发明涉及一种钢的表面涂层新技术领域，特别涉及是陶瓷复合钢管的制造工艺。
背景技术：
陶瓷复合内衬钢管制作的基本原理是利用Al和Fe2O3(或Fe3O4)铝热离心反应，依靠放热其反应可自我维持，并将反应物铁和氧化铝瞬时熔融，在离心力的作用下，比重轻的氧化铝分布在钢管内壁，密度较大的铁分布在钢管和氧化铝陶瓷之间，并将钢管和陶瓷层结合起来。Al和Fe2O3(或Fe3O4)的反应式如下：
中国专利90107244.3公开了一种耐蚀耐磨陶瓷钢管制造技术，在Al+Fe2O3(或Fe3O4)物料中同时加入添加剂SiO2和一种或两种碱金属氧化物(在Na2O、K2O、Li2O中选择)及一种或两种碱土金属氧化物RO(在MgO、CaO、BaO、ZnO中选择)，混匀后的物料或钢管带物料预热至100～300℃、点燃后在离心力的作用下进行反应烧结，在钢管内壁形成厚度约2毫米的无渗透性致密陶瓷镀层。SiO2、RO和R2O原料，优先采用长石、滑石、硅灰石等矿物原料，添加及剂的总重量为3～10％(重量百分比)，其中SiO2为1～6％，RO 1～5％，R2O为0～3％。该技术需预热、工艺复杂、原料成本高，此外由于Fe和Al2O3完全分离，陶瓷层与铁层形成间隙，附着力不够，影响了陶瓷内衬钢管的整体质量。
发明内容：
本发明需要解决的技术问题是：降低原材料的成本，消除陶瓷层与铁层的间隙。本发明的技术方案是：陶瓷复合钢管的制造工艺，原料包括Al、SiO2，制造方法包括烘料、配料、混料、装料和点火烧结，其特征是在Al+纯钛铁矿(FeTiO3)物料中加入添加剂SiO2，混匀后的物料填入钢管，点燃后在离心力的作用下进行反应烧结，钢管内壁形成致密陶瓷镀层。物料需保持干燥，点火前无须预热，纯钛铁矿除含铁外，还含有一定量的Ca、Mg、Si等低熔点相物质，在反应中使得Al2O3熔点大为降低，流动性提高，有利于提高陶瓷层表面质量。具体制造工艺包括以下步骤：
1.烘料：将Al粉、纯钛铁矿和SiO2在38～75℃下分别烘烤排湿，检测无水分。
2.选料：用150～200目的筛子对原料进行筛选。
3.配料：根据钢管重量计算用料总量，按以下比例配料：
Al∶纯钛铁矿＝1∶2.5～3.5，
SiO2加入量＝原料总重量×4～5.5％。
4.混料：将三种原料加入混料机混合均匀。
5.装料制管：将混好的原料加入钢管，均匀布料，启动制管机，当制管机的转速达到规定转速900～1600转的85～90％时点火，在离心力的作用下进行反应烧结，在钢管内壁形成表面光洁的陶瓷镀层。
本发明优点在于用价格低廉的纯钛铁矿(FeTiO3)代替Fe2O3(或Fe3O4)粉料，纯钛铁矿(FeTiO3)与Al发生反应，生成了Ti、Fe及Al2O3的混合过渡层，消除了陶瓷层与铁层之间的间隙，提高了陶瓷层结合力，产品质量得到改善；纯钛铁矿的价格约600元/吨，大大低于Fe2O3(或Fe3O4)粉料(约3000元/吨)，大幅度降低了原料成本。
具体实施方式：
实例1：
78克铝粉(150～200目)、250克纯钛铁矿(150～200目)、14克SiO2烘干混匀，装入Φ108mm、厚4mm、长150mm的20钢管内，固定在制管机上，当离心机转速达到1170转/分时，启动点火装置，经反应烧结，在钢管内壁形成厚度大于2mm的陶瓷镀层。陶瓷层表面光滑无裂纹，显微硬度≥1200kg/mm2，密度3.20g/cm3，复合钢管压溃强度300～330Mpa，剪切强度20～25Mpa，耐腐蚀性(10％HCl，20℃，一个月)小于0.05g/m2.h，耐热冲击性能600℃/15次，无裂纹和脱落。
实例2：
60克铝粉(150～200目)、200克纯钛铁矿(150～200目)、13克SiO2烘干混匀，装入Φ108mm、厚4mm、长150mm的20钢管内，固定在制管机上，当离心机转速达到1250转/分时，启动点火装置，经反应烧结，在钢管内壁形成厚度约2mm的陶瓷镀层。陶瓷层表面光滑无裂纹，显微硬度≥1200kg/mm2，密度3.21g/cm3，复合钢管压溃强度300～330Mpa，剪切强度20～25Mpa，耐腐蚀性(10％HCl，20℃，一个月)小于0.05g/m2.h，耐热冲击性能600℃/15次，无裂纹和脱落。
Claims (4)
1.一种陶瓷复合钢管的制造工艺，原料包括Al、SiO2，制造工艺包括烘料、配料、混料、装料和点火烧结，其特征在于：在Al和纯钛铁矿物料中加入添加剂SiO2，混匀后的物料填入钢管，点燃后在离心力的作用下进行反应烧结，钢管内壁形成致密陶瓷镀层。
2.根据权利要求1所述的陶瓷复合钢管的制造工艺，其特征是：具体制造方法包括以下步骤：
(1)烘料：将Al粉、纯钛铁矿和SiO2在38～75℃下分别烘烤排湿，检测无水分；
(2)选料：用150～200目的筛子对原料进行筛选；
(3)配料：根据钢管重量计算用料总量，按以下比例配料：
Al∶纯钛铁矿＝1∶2.5～3.5，
SiO2加入量＝原料总重量×4～5.5％；
(4)混料：将三种原料加入混料机混合均匀；
(5)装料制管：将混好的原料加入钢管，均匀布料，启动制管机，当制管机的转速达到规定转速900～1600转的85～90％时点火，在离心力的作用下进行反应烧结，在钢管内壁形成表面光洁的陶瓷镀层。
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷复合钢管的制造工艺，其特征是物料需保持干燥，点火前无须预热。
4.根据权利要求1所述的陶瓷复合钢管的制造工艺，其特征是：纯钛铁矿除含铁外，还含有Ca、Mg和Si低熔点相物质。
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