专利名称：陶瓷内衬复合钢管及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种陶瓷内衬复合钢管及其制备方法，特别是涉及高炉炉渣处理的方 法，属于材料领域。
背景技术：
近些年来我国钢铁生产的不断发展，渣量越来越大，为了处理这些废渣，国家每年 花费巨额资金修筑排渣场和铁路线，浪费大量人力和物力。如何研究开发利用工业废渣受 到全社会的关注和重视，各级政府和企业也在不断地加大投入综合治理，研究开发工业废 渣，但是利用量很小，远远解决不了日益增长的各种工业废渣问题。如今，环保要求日趋严 格、钢铁行业市场竞争日趋激烈，对于所有炼铁厂而言，选择一种运行可靠、环境友好、综合 经济效益好的炉渣处理系统是相当重要的。无缝钢管、焊管在石油、化工、矿山、地质及能源工业中被广泛的使用，但大量使用 的各种物料输送管道都处在严重的冲刷磨损、腐蚀或者高温等极其恶劣的工作条件环境 下，普通钢管往往不能满足使用要求，用特殊合金钢管不仅价格昂贵，而且也不可能从根本 解决问题。
发明内容
为了克服上述技术背景中的不足，本发明的目的在于提供一种能够合理处理炉 渣，降低生产成本，提高钢管的使用寿命的陶瓷内衬复合钢管及其制备方法。技术解决方案陶瓷内衬复合钢管，包括钢管，钢管内填充的陶瓷内衬原料包括下列原料，按重 量百分比；Fe2O3粉100 200 目50%~70%
Al粉100 200目15% 25%
高炉炉渣100 ~200 目5%~20%
金属氧化物100 ~200 目1%~10%金属氧化物为CuO粉或CrO3粉中的一种或两种混合。陶瓷内衬复合钢管的制备方法，以高炉炉渣为原材料，基于铝热反应制备陶瓷内 衬复合钢管，其制备方法如下(1)钢管制备采用普通钢管，去除钢管内壁的铁锈，用可燃烧薄片将钢管管底封 闭；(2)配料钢管内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%
高炉炉渣100 ~200 目5%~20%
金属氧化物100 ~200 目 1%~10%
(3)混料将步骤(2)中的原料放入混料器混料至均勻；(4)装料将步骤(3)混合后的原料按1. 4 1. 7g ^nT3的填料密度装入钢管内；(5)烘料将步骤(4)钢管内的原料烘干，烘干时间2 3小时，烘干温度110 120 0C ；(6)原料点燃将步骤(5)中烘干后的原料点燃，原料在钢管内通过自身的化学反 应，最终形成均勻的陶瓷内衬复合钢管。本方法提出的陶瓷内衬复合钢管的新颖之处在于(1)炉渣资源丰富，价格低廉，选择炉渣作为生产的原料大大降低了生产成本、增 加了经济效益。(2)该方法只需将炉渣进行研磨就能直接投入生产，既减去了提炼炉渣中的有用 成分的复杂过程又能直接生产新的材料。为炉渣的处理提出了一种新的方法。(3)炉渣中的各个化学成分都得到了利用。特别是由于冶金工艺或原料的原因，造 成的残留在炉渣中的某些高价值元素也得到了开发利用，减少了资源的巨大浪费。(4)本发明具有工艺简单，设备简单，环保节能，生产效率高，成本低廉等特点。
图1工艺流程示意图；图2陶瓷层合成的原理图；图3制备成功的陶瓷内衬复合钢管截面图；图4陶瓷内衬复合钢管的结合界面SEM图；图5复合钢管陶瓷层组织金相图。
具体实施例方式实施方式1 基料为0 13. 5mmX3mmX IOOmm的45#钢管2，将45#钢管2放在底座5上，钢管 2内壁打磨除锈，用薄锌片4封底。内衬料3包括铝粉粒度为200目，Fe2O3粒度为200 目，某钢铁厂高炉炉渣(化学成分见表1)。填料密度为1. 6g · cm-3,内衬料按重量比混合， Al Fe2O3 高炉炉渣CrO3 = 24% 70% 5% 1% ；将上述配好的混合料装入钢管 2内，烘干，烘干时间2-3小时，烘干温度110-120°C，钨丝1点燃将钢管2内的内衬料3 表面点燃，随后内衬料3在自身产生的能量下自上而下的发生化学反应，在钢管2的内壁形 成致密的陶瓷层6，厚度为1. 5 2mm，反应生成的金属铁最终从钢管底部排出。表1某高炉炉渣的主要化学成分
ComponentCaOSiO2Al2O3MgOWt%40.5931.8115.219.39Mol/100g0.710.570.140.23实施方式2 基料为0 13. 5mmX3mmX100mm的20#钢管2。将45#钢管2放在底座5上，钢管2内壁打磨除锈，用薄锌片4封底。内衬料3包括铝粉粒度为200目，Fe2O3粒度为 200目。填料密度为1.6g · cm_3，内衬料3按重量比混合，Al Fe2O3 炉渣CrO3 = 23% 68% 7% 2%;将上述配好的混合料装入钢管2内，烘干，烘干时间2-3小时，烘 干温度110-120°C，钨丝1点燃将钢管2内的内衬料3表面点燃，随后内衬料3在自身产 生的能量下自上而下的发生化学反应，在钢管2的内壁形成致密的陶瓷层6，厚度为1. 5 2mm,反应生成的金属铁最终从钢管底部排出。实施方式3 基料为0 13. 5mmX3mmX IOOmm的20#钢管2。将45#钢管2放在底座5上，钢管 2内壁打磨除锈，用薄锌片4封底。内衬料3包括铝粉粒度为200目，Fe2O3粒度为200 目。填料密度为1.6g*cm_3，内衬料3按重量比混合，Al Fe2O3 炉渣CrO3 CuO = 19% 57% 15% 6% 3%。将上述配好的混合料装入钢管2内，烘干，烘干时间2_3 小时，烘干温度110-120°C，钨丝1点燃将钢管2内的内衬料3表面点燃，随后内衬料3在 自身产生的能量下自上而下的发生化学反应，在钢管2的内壁形成致密的陶瓷层6，厚度为 1. 5 2mm，反应生成的金属铁最终从钢管底部排出。实施方式4:基料为0 13. 5mmX3mmX100mm的45#钢管。将45#钢管2放在底座5上，钢管 2内壁打磨除锈，用薄锌片4封底。内衬料3包括铝粉粒度为200目，Fe2O3粒度为200 目。填料密度为1. 6g · cm"3,内衬料3按重量比混合，Al Fe2O3 炉渣Cr2O3 CuO = 17% 51% 20% 8% 4%，将上述配好的混合料装入钢管2内，烘干，烘干时间2_3 小时，烘干温度110-120°C，钨丝1点燃将钢管2内的内衬料3表面点燃，随后内衬料3在 自身产生的能量下自上而下的发生化学反应，在钢管2的内壁形成致密的陶瓷层6，厚度为 1. 5 2mm，反应生成的金属铁最终从钢管底部排出。
权利要求
陶瓷内衬复合钢管，包括钢管，其特征在于，钢管内填充的陶瓷内衬原料包括下列原料，按重量百分比；Fe2O3粉 100～200目50％～70％Al粉100～200目15％～25％高炉炉渣100～200目5％～20％金属氧化物 100～200目1％～10％
2.根据权利要求1所述的陶瓷内衬复合钢管，其特征在于，金属氧化物为CuO粉或CrO3 粉中的一种或两种混合。
3.陶瓷内衬复合钢管的制备方法，其特征在于，以高炉炉渣为原材料，基于铝热反应制 备陶瓷内衬复合钢管，其制备方法如下(1)钢管制备采用普通钢管，去除钢管内壁的铁锈，用可燃烧薄片将钢管管底封闭；(2)配料钢管内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%高炉炉渣100 --200 目20%金属氧化物100 --200 目10%(3)混料将步骤(2)中的原料放入混料器混料至均勻；(4)装料将步骤(3)混合后的原料按1.4 1. 7g · cm-3的填料密度装入钢管内；(5)烘料将步骤⑷钢管内的原料烘干，烘干时间2 3小时，烘干温度110 120 0C ；(6)原料点燃将步骤(5)中烘干后的原料点燃，原料在钢管内通过自身的化学反应， 最终形成均勻的陶瓷内衬复合钢管。
全文摘要
本发明涉及一种陶瓷内衬复合钢管及其制备方法，特别是涉及高炉炉渣处理的方法，属于材料领域。本发明钢管内填充的陶瓷内衬原料主要以Fe2O3粉、Al粉、高炉炉渣、金属氧化物为原料，制备出高性能内衬复合钢管。本发明操作简单、设备投资少、时间短、制造成本低廉等优点，所制备的陶瓷内衬复合钢管能够满足工业生产中对钢管耐冲刷、耐磨损、耐腐蚀和耐高温的性能要求。本发明对高炉渣进行二次利用，环保节能，降低了复合钢管的生产成本，并具实用性。
文档编号F16L58/14GK101988614SQ201010567010
公开日2011年3月23日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者毕科新, 田仲良, 郭瑞华, 陈林 申请人:内蒙古科技大学