專利名稱：陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管及其制備方法，特別是涉及高爐爐渣處理的方 法，屬于材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近些年來我國鋼鐵生產(chǎn)的不斷發(fā)展，渣量越來越大，為了處理這些廢渣，國家每年 花費(fèi)巨額資金修筑排渣場和鐵路線，浪費(fèi)大量人力和物力。如何研究開發(fā)利用工業(yè)廢渣受 到全社會的關(guān)注和重視，各級政府和企業(yè)也在不斷地加大投入綜合治理，研究開發(fā)工業(yè)廢 渣，但是利用量很小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)解決不了日益增長的各種工業(yè)廢渣問題。如今，環(huán)保要求日趨嚴(yán) 格、鋼鐵行業(yè)市場競爭日趨激烈，對于所有煉鐵廠而言，選擇一種運(yùn)行可靠、環(huán)境友好、綜合 經(jīng)濟(jì)效益好的爐渣處理系統(tǒng)是相當(dāng)重要的。無縫鋼管、焊管在石油、化工、礦山、地質(zhì)及能源工業(yè)中被廣泛的使用，但大量使用 的各種物料輸送管道都處在嚴(yán)重的沖刷磨損、腐蝕或者高溫等極其惡劣的工作條件環(huán)境 下，普通鋼管往往不能滿足使用要求，用特殊合金鋼管不僅價(jià)格昂貴，而且也不可能從根本 解決問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述技術(shù)背景中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠合理處理爐 渣，降低生產(chǎn)成本，提高鋼管的使用壽命的陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管及其制備方法。技術(shù)解決方案陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管，包括鋼管，鋼管內(nèi)填充的陶瓷內(nèi)襯原料包括下列原料，按重 量百分比；Fe2O3粉100 200 目50%~70%
Al粉100 200目15% 25%
高爐爐渣100 ~200 目5%~20%
金屬氧化物100 ~200 目1%~10%金屬氧化物為CuO粉或CrO3粉中的一種或兩種混合。陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管的制備方法，以高爐爐渣為原材料，基于鋁熱反應(yīng)制備陶瓷內(nèi) 襯復(fù)合鋼管，其制備方法如下(1)鋼管制備采用普通鋼管，去除鋼管內(nèi)壁的鐵銹，用可燃燒薄片將鋼管管底封 閉；(2)配料鋼管內(nèi)填充的陶瓷原料按照以下原料配置，按重量百分比；Fe2O3粉100 200 目50%-~0%
Al粉100 200目15% 25%
高爐爐渣100 ~200 目5%~20%
金屬氧化物100 ~200 目 1%~10%
(3)混料將步驟(2)中的原料放入混料器混料至均勻；(4)裝料將步驟(3)混合后的原料按1. 4 1. 7g ^nT3的填料密度裝入鋼管內(nèi)；(5)烘料將步驟(4)鋼管內(nèi)的原料烘干，烘干時(shí)間2 3小時(shí)，烘干溫度110 120 0C ；(6)原料點(diǎn)燃將步驟(5)中烘干后的原料點(diǎn)燃，原料在鋼管內(nèi)通過自身的化學(xué)反 應(yīng)，最終形成均勻的陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管。本方法提出的陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管的新穎之處在于(1)爐渣資源豐富，價(jià)格低廉，選擇爐渣作為生產(chǎn)的原料大大降低了生產(chǎn)成本、增 加了經(jīng)濟(jì)效益。(2)該方法只需將爐渣進(jìn)行研磨就能直接投入生產(chǎn)，既減去了提煉爐渣中的有用 成分的復(fù)雜過程又能直接生產(chǎn)新的材料。為爐渣的處理提出了一種新的方法。(3)爐渣中的各個(gè)化學(xué)成分都得到了利用。特別是由于冶金工藝或原料的原因，造 成的殘留在爐渣中的某些高價(jià)值元素也得到了開發(fā)利用，減少了資源的巨大浪費(fèi)。(4)本發(fā)明具有工藝簡單，設(shè)備簡單，環(huán)保節(jié)能，生產(chǎn)效率高，成本低廉等特點(diǎn)。


圖1工藝流程示意圖；圖2陶瓷層合成的原理圖；圖3制備成功的陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管截面圖；圖4陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管的結(jié)合界面SEM圖；圖5復(fù)合鋼管陶瓷層組織金相圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式1 基料為0 13. 5mmX3mmX IOOmm的45#鋼管2，將45#鋼管2放在底座5上，鋼管 2內(nèi)壁打磨除銹，用薄鋅片4封底。內(nèi)襯料3包括鋁粉粒度為200目，F(xiàn)e2O3粒度為200 目，某鋼鐵廠高爐爐渣(化學(xué)成分見表1)。填料密度為1. 6g · cm-3,內(nèi)襯料按重量比混合， Al Fe2O3 高爐爐渣CrO3 = 24% 70% 5% 1% ；將上述配好的混合料裝入鋼管 2內(nèi)，烘干，烘干時(shí)間2-3小時(shí)，烘干溫度110-120°C，鎢絲1點(diǎn)燃將鋼管2內(nèi)的內(nèi)襯料3 表面點(diǎn)燃，隨后內(nèi)襯料3在自身產(chǎn)生的能量下自上而下的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在鋼管2的內(nèi)壁形 成致密的陶瓷層6，厚度為1. 5 2mm，反應(yīng)生成的金屬鐵最終從鋼管底部排出。表1某高爐爐渣的主要化學(xué)成分
ComponentCaOSiO2Al2O3MgOWt%40.5931.8115.219.39Mol/100g0.710.570.140.23實(shí)施方式2 基料為0 13. 5mmX3mmX100mm的20#鋼管2。將45#鋼管2放在底座5上，鋼管2內(nèi)壁打磨除銹，用薄鋅片4封底。內(nèi)襯料3包括鋁粉粒度為200目，F(xiàn)e2O3粒度為 200目。填料密度為1.6g · cm_3，內(nèi)襯料3按重量比混合，Al Fe2O3 爐渣CrO3 = 23% 68% 7% 2%;將上述配好的混合料裝入鋼管2內(nèi)，烘干，烘干時(shí)間2-3小時(shí)，烘 干溫度110-120°C，鎢絲1點(diǎn)燃將鋼管2內(nèi)的內(nèi)襯料3表面點(diǎn)燃，隨后內(nèi)襯料3在自身產(chǎn) 生的能量下自上而下的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在鋼管2的內(nèi)壁形成致密的陶瓷層6，厚度為1. 5 2mm,反應(yīng)生成的金屬鐵最終從鋼管底部排出。實(shí)施方式3 基料為0 13. 5mmX3mmX IOOmm的20#鋼管2。將45#鋼管2放在底座5上，鋼管 2內(nèi)壁打磨除銹，用薄鋅片4封底。內(nèi)襯料3包括鋁粉粒度為200目，F(xiàn)e2O3粒度為200 目。填料密度為1.6g*cm_3，內(nèi)襯料3按重量比混合，Al Fe2O3 爐渣CrO3 CuO = 19% 57% 15% 6% 3%。將上述配好的混合料裝入鋼管2內(nèi)，烘干，烘干時(shí)間2_3 小時(shí)，烘干溫度110-120°C，鎢絲1點(diǎn)燃將鋼管2內(nèi)的內(nèi)襯料3表面點(diǎn)燃，隨后內(nèi)襯料3在 自身產(chǎn)生的能量下自上而下的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在鋼管2的內(nèi)壁形成致密的陶瓷層6，厚度為 1. 5 2mm，反應(yīng)生成的金屬鐵最終從鋼管底部排出。實(shí)施方式4:基料為0 13. 5mmX3mmX100mm的45#鋼管。將45#鋼管2放在底座5上，鋼管 2內(nèi)壁打磨除銹，用薄鋅片4封底。內(nèi)襯料3包括鋁粉粒度為200目，F(xiàn)e2O3粒度為200 目。填料密度為1. 6g · cm"3,內(nèi)襯料3按重量比混合，Al Fe2O3 爐渣Cr2O3 CuO = 17% 51% 20% 8% 4%，將上述配好的混合料裝入鋼管2內(nèi)，烘干，烘干時(shí)間2_3 小時(shí)，烘干溫度110-120°C，鎢絲1點(diǎn)燃將鋼管2內(nèi)的內(nèi)襯料3表面點(diǎn)燃，隨后內(nèi)襯料3在 自身產(chǎn)生的能量下自上而下的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在鋼管2的內(nèi)壁形成致密的陶瓷層6，厚度為 1. 5 2mm，反應(yīng)生成的金屬鐵最終從鋼管底部排出。
權(quán)利要求
陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管，包括鋼管，其特征在于，鋼管內(nèi)填充的陶瓷內(nèi)襯原料包括下列原料，按重量百分比；Fe2O3粉 100～200目50％～70％Al粉100～200目15％～25％高爐爐渣100～200目5％～20％金屬氧化物 100～200目1％～10％
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管，其特征在于，金屬氧化物為CuO粉或CrO3 粉中的一種或兩種混合。
3.陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管的制備方法，其特征在于，以高爐爐渣為原材料，基于鋁熱反應(yīng)制 備陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管，其制備方法如下(1)鋼管制備采用普通鋼管，去除鋼管內(nèi)壁的鐵銹，用可燃燒薄片將鋼管管底封閉；(2)配料鋼管內(nèi)填充的陶瓷原料按照以下原料配置，按重量百分比；Fe2O3粉100 ；200 目50%--70%Al粉100 ‘ 200目15%- 25%高爐爐渣100 --200 目20%金屬氧化物100 --200 目10%(3)混料將步驟(2)中的原料放入混料器混料至均勻；(4)裝料將步驟(3)混合后的原料按1.4 1. 7g · cm-3的填料密度裝入鋼管內(nèi)；(5)烘料將步驟⑷鋼管內(nèi)的原料烘干，烘干時(shí)間2 3小時(shí)，烘干溫度110 120 0C ；(6)原料點(diǎn)燃將步驟(5)中烘干后的原料點(diǎn)燃，原料在鋼管內(nèi)通過自身的化學(xué)反應(yīng)， 最終形成均勻的陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管及其制備方法，特別是涉及高爐爐渣處理的方法，屬于材料領(lǐng)域。本發(fā)明鋼管內(nèi)填充的陶瓷內(nèi)襯原料主要以Fe2O3粉、Al粉、高爐爐渣、金屬氧化物為原料，制備出高性能內(nèi)襯復(fù)合鋼管。本發(fā)明操作簡單、設(shè)備投資少、時(shí)間短、制造成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，所制備的陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)中對鋼管耐沖刷、耐磨損、耐腐蝕和耐高溫的性能要求。本發(fā)明對高爐渣進(jìn)行二次利用，環(huán)保節(jié)能，降低了復(fù)合鋼管的生產(chǎn)成本，并具實(shí)用性。
文檔編號F16L58/14GK101988614SQ201010567010
公開日2011年3月23日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者畢科新, 田仲良, 郭瑞華, 陳林 申請人:內(nèi)蒙古科技大學(xué)