一种制备钢管陶瓷内衬涂层的工装制造技术

本实用新型专利技术涉及一种制备钢管陶瓷内衬涂层的工装，制备的陶瓷内衬钢管主要应用于冶金、矿山、化工和能源等领域。所述工装包括钢管（5），钢管（5）竖置，管内填满铝热焊剂（2）和点火剂（1），钢管（5）下部放入起定位作用的滚动轴承（6）内，上部通过其顶端焊接的细钢柱（12）夹在台钻上，钢管（5）放入电阻式加热圈（3）内，电阻式加热圈（3）用支架（9）固定在台钻的下方，电阻式加热圈的顶部和底部分别用上保温盖（10）和下保温盖（7）盖上，电阻式加热圈（3）上插入有热电偶（4）。采用本实用新型专利技术工装制备的陶瓷涂层呈梯度结构，过渡层较厚，涂层热震性好，陶瓷涂层致密度高，涂层沿壁厚分布均匀，表面质量好。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种制备钢管陶瓷内衬涂层的工装。制备的陶瓷内衬钢管主要应用于冶金、矿山、化工和能源等领域。属自蔓延涂层

技术介绍
冶金、矿山、化工和能源等许多部门，需要大量的耐磨、耐蚀和耐热管道材料。虽然高温合金管、铸石管和陶瓷管在上述领域已广泛使用，但同时能满足耐磨损、耐冲击、耐腐蚀和耐高温要求的管道材料仍是亟待解决的重大课题。传统方法是用等离子喷涂、机械镶嵌等制造陶瓷内衬钢管，由于质量、成本、工艺等方面的原因，很难实现批量生产。自蔓延高温合成技术的出现为长尺寸陶瓷内衬管的生产提供了崭新的途径。目前，在钢管内表面制备陶瓷内衬涂层的自蔓延法有静态自蔓延法和离心自蔓延法。离心自蔓延法的优点是涂层致密，表面质量好，涂层沿内壁厚度分布均勻。缺点是表层陶瓷与钢基体之间的过渡层很小，涂层的热震性较差。静态自蔓延法的优点是制备的陶瓷涂层呈梯度结构，过渡层较厚， 热震性较好，缺点是涂层致密度较低。这就使得制备的陶瓷内衬管在实际应用中受到了很大的限制。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述静态自蔓延法制备的涂层致密性较差以及离心自蔓延法的陶瓷涂层与基体间过渡层薄、结合强度不高的缺点，提供一种集以上两种方法优点于一体的制备钢管陶瓷内衬涂层的工装。本技术的目的是这样实现的一种制备钢管陶瓷内衬涂层的工装，所述工装包括钢管。钢管竖置，管内填满铝热焊剂和点火剂，钢管下部放入起定位作用的滚动轴承内，上部通过其顶端焊接的细钢柱夹在台钻上，钢管放入电阻式加热圈内，电阻式加热圈用支架固定在台钻的下方，电阻式加热圈的顶部和底部分别用上保温盖和下保温盖盖上，电阻式加热圈上插入热电偶用于测温。采用电阻式加热圈预热钢管，钢管预热后，点燃管内的点火剂，打开台钻开关，使钢管旋转，钢管旋转中，被点燃的点火剂再引燃铝热焊剂，使其在管内按式2Al+Fe203=2Fe+ A1A+836 kj发生铝热反应，铝热反应产物在重力和离心作用下粘于管壁，完成钢管陶瓷内衬涂层的制备。由于是放热反应，反应可自行维持，绝热温度高达34^°C，且钢管预热温度高，自蔓延速度快。几乎在整个钢管内同时发生反应，造成剧烈的体积膨胀， 钢管即刻处于红热状态。在胀爆力的作用下，生成的熔融产物Al2O3*!^被甩向管壁。由于狗和々1203比重不同，在运动过程中，比重大的狗向外运动的加速度大，故主要分布于涂层内层，而比重小的Al2O3则主要分布于表层，过渡层中含有-Fe,同时还含有一定量的Al2O315由于具有这种梯度结构，使涂层与基体的热膨胀协调性良好。3反应产物Al2O3和铁处于熔融状态，在重力和离心力的共同作用下，由于各自的密度不同而相互分离。铁的密度比Al2O3密度大，在重力的作用下，铁向下流动，同时在离心力的作用下被甩向侧壁，涂敷在内壁上。在重力的作用下，A I2O3浮在铁的上层，在离心力的作用下，被均勻的甩附在管内壁的铁层上。铁和Al2O3较为明显的产生分层，并且随着台钻的转速增大而分层越来越明显，涂层的厚度整体比较均勻。保留了静态法涂层的梯度结构外层为近乎纯Al2O3陶瓷层，组织形态为柱状；过渡层为Al2O3+ 两相呈柱状交替分布；涂层与基体之间相的过渡形式是Al2O3 — Al2O3+ "Fe — Fe基体。这种形式使得涂层与基体之间结合强度较高。本技术的有益效果是本技术兼具静态自蔓延法和离心自蔓延法制备钢管陶瓷内衬涂层的优点，制备的陶瓷涂层呈梯度结构，过渡层较厚，涂层热震性好，陶瓷涂层致密度高，涂层沿壁厚分布均勻，表面质量好。可有效地防止钢管内壁的腐蚀和磨损。采用该专利技术制造的钢管陶瓷内衬涂层，能满足耐磨蚀和耐高温等要求。可应用于冶金、矿山、化工和能源等领域。附图说明图1为本技术制备钢管陶瓷内衬涂层的工装结构简图。图中附图标记点火剂1、铝热焊剂2、电阻式加热圈3、热电偶4、钢管5、滚动轴承6、下保温盖7、 石棉垫8、支架9、上保温盖10、小孔11、细钢柱12。具体实施方式参见图1，图1为本技术制备钢管陶瓷内衬涂层的工装结构简图。由图1可以看出，本技术制备钢管陶瓷内衬涂层的工装，所述工装包括钢管5，钢管5竖置，管内填满铝热焊剂2和点火剂1，钢管5下部放入起定位作用的滚动轴承6内，上部通过其顶端焊接的细钢柱12夹在台钻上，钢管5放入电阻式加热圈3内，电阻式加热圈3用支架9固定在台钻的下方，电阻式加热圈的顶部和底部分别用上保温盖10和下保温盖7盖上，电阻式加热圈3上插入有热电偶4。权利要求1. 一种制备钢管陶瓷内衬涂层的工装，其特征在于所述工装包括钢管(5)，钢管(5) 竖置，管内填满铝热焊剂(2)和点火剂(1)，钢管(5)下部放入起定位作用的滚动轴承(6) 内，上部通过其顶端焊接的细钢柱(12)夹在台钻上，钢管(5)放入电阻式加热圈(3)内，电阻式加热圈(3)用支架(9)固定在台钻的下方，电阻式加热圈的顶部和底部分别用上保温盖(10)和下保温盖(7)盖上，电阻式加热圈(3)上插入有热电偶(4)。专利摘要本技术涉及一种制备钢管陶瓷内衬涂层的工装，制备的陶瓷内衬钢管主要应用于冶金、矿山、化工和能源等领域。所述工装包括钢管(5)，钢管(5)竖置，管内填满铝热焊剂(2)和点火剂(1)，钢管(5)下部放入起定位作用的滚动轴承(6)内，上部通过其顶端焊接的细钢柱(12)夹在台钻上，钢管(5)放入电阻式加热圈(3)内，电阻式加热圈(3)用支架(9)固定在台钻的下方，电阻式加热圈的顶部和底部分别用上保温盖(10)和下保温盖(7)盖上，电阻式加热圈(3)上插入有热电偶(4)。采用本技术工装制备的陶瓷涂层呈梯度结构，过渡层较厚，涂层热震性好，陶瓷涂层致密度高，涂层沿壁厚分布均匀，表面质量好。文档编号C23C24/10GK201990730SQ20112003774公开日2011年9月28日 申请日期2011年2月14日 优先权日2011年2月14日专利技术者何亦栋, 吴功元, 朱磊, 李吉峰, 李斯伟, 谭佃龙, 陈威 申请人:江阴东大新材料研究院本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种制备钢管陶瓷内衬涂层的工装，其特征在于：所述工装包括钢管（５），钢管（５）竖置，管内填满铝热焊剂（２）和点火剂（１），钢管（５）下部放入起定位作用的滚动轴承（６）内，上部通过其顶端焊接的细钢柱（１２）夹在台钻上，钢管（５）放入电阻式加热圈（３）内，电阻式加热圈（３）用支架（９）固定在台钻的下方，电阻式加热圈的顶部和底部分别用上保温盖（１０）和下保温盖（７）盖上，电阻式加热圈（３）上插入有热电偶（４）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈威，朱磊，谭佃龙，李吉峰，吴功元，何亦栋，李斯伟，
申请(专利权)人：江阴东大新材料研究院，
类型：实用新型
国别省市：32