專利名稱：礦用耐磨鋼塑復合管道其制備專用設備及制備方法
技術領域：
本發明屬于管道技術領域，具體的講公開了一種礦用耐磨鋼塑復合管道其制備專
用設備及制備方法。
背景技術：
目前，有色礦山如金礦、銀礦、鐵礦、銅礦、鉬礦以及電廠等行業用于尾砂輸送、充 填、粉煤灰輸送的耐磨管路以鋼管為主，部分廠家采用陶瓷復合鋼管和聚乙烯管材。由于鋼 管比重大、不耐磨、不防腐，因此浪費了大量的能耗資源；而陶瓷復合鋼管雖然耐磨，但存在 質量大，安裝、施工費用高的缺點，更加致命的缺陷是受沖擊后內襯燒結層易碎，因此得不 到普及應用；聚乙烯管材雖然防腐、耐磨，但承壓能力不足，因此市場上出現了塑料管和鋼 管簡單套裝的鋼塑復合管。該種產品是二層結構即鋼管和PE、PP等熱塑性塑料管套裝。套 裝必然存在間隙，由于兩種材料的熱脹冷縮系數不一樣，因此在使用時極易發生塑管與鋼 管脫層，造成管路堵塞現象，以及管材存放過程中，氣候條件變化形成的塑管端面高出或縮 入鋼管端面現象。
發明內容
本發明要解決的第一個技術問題就是提供一種承壓能力高、耐磨性好、防腐蝕性 好的礦用耐磨鋼塑復合管道。 本發明要解決的第二個技術問題就是提供一種制備礦用耐磨鋼塑復合管道的專 用設備。 本發明要解決的第三個技術問題就是提供一種制備礦用耐磨鋼塑復合管道的方 法。 為解決上述第一個技術問題，本發明采用的技術方案為包括內部設置有高分子 量聚乙烯內襯層的外壁鋼管，所述的高分子量聚乙烯內襯層與外壁鋼管間設置有將兩者粘 接為一體的馬來酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯中間粘接層，外壁鋼管的端部設置有開 有卡槽的法蘭盤，高分子量聚乙烯內襯層的端部翻邊卡入卡槽。 其附加技術特征為所述外壁鋼管的厚度為3 12mm，馬來酸酐接枝共聚改性低 分子量聚乙烯中間粘接層的厚度為0. 5 1. 0mm，高分子量聚乙烯內襯層的的厚度為7 12mm ; 所述的高分子量聚乙烯內襯層為線性低密度聚乙烯內襯層、高密度聚乙烯內襯層 或超高分子量聚乙烯內襯層。 為解決上述第二個技術問題，本發明采用的技術方案為包括鋼管法蘭自動焊接 裝置、鋼管噴砂除銹裝置，還包括復合共擠出管坯成型裝置、復合管坯翻邊裝置、復合成型 裝置； 所述的復合共擠出管坯成型裝置依次包括有帶料斗的2臺擠出機、復合共擠出模 具、定型定徑套、真空箱、冷卻水箱、牽引裝置、切割鋸；
所述的復合管坯翻邊裝置包括帶有翻邊胎的夾具，翻邊胎與第一液壓油缸相連 接； 所述的復合成型裝置包括帶有音頻輸出控制柜的底板，音頻輸出控制柜連接有感 應加熱圈，底板上設置有帶有傳動輪、導向輪和電機的導軌，傳動輪和電機相連接，導軌上 設置有帶有定位銷和支撐架的左支座、右支座，左支座處設置有與第二液壓油缸相連接的 球型定位盤，右支座處設置有與氣泵相連接的平面定位盤，右支座處設置有冷卻裝置。
其附加技術特征為所述的復合共擠出模具設置有高分子量聚乙烯進口、馬來酸 酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯進口和復合管坯出口； 所述的球形定位盤由壓盤、擋盤和球面盤構成，球面盤開有凹槽，擋盤設置有與凹 槽相匹配的凸齒，壓盤和擋盤相連接； 所述球型定位盤和平面定位盤的端面粘接有耐高溫橡膠板； 所述支撐架的頂端設置有托輥，支撐架的下部設置有絲杠、帶有手柄的旋轉盤、定 位套； 所述的感應加熱圈包括上加熱圈和下加熱圈，上加熱圈和下加熱圈通過連接套相 連接。
為解決上述第三個技術問題，本發明采用的技術方案為包括下列步驟
第一步、加工鋼管 將鋼管定尺截斷，鋼管端面焊接開有卡槽的法蘭盤，將鋼管噴砂除銹；
第二步、加工復合管坯 將高分子量聚乙烯和馬來酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯分別在捏合機內 烘干、去潮后，分別加入復合共擠出管坯成型裝置上帶料斗的兩臺擠出機中，預熱擠出機 85°C -2301\復合共擠出模具225°C _235°C ，將兩種材料在擠出機中擠出并分別由高分子 量聚乙烯進口、馬來酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯進口進入到復合共擠出模具內，在 復合共擠出模具內實現結合，由復合管坯出口擠出成型為復合管坯，復合管坯在牽引裝置 作用下經定型定徑套進入到真空箱定徑，然后經冷卻水箱冷卻至常溫后用切割鋸定尺截 斷； 第三步、復合管坯翻邊 將復合管坯套裝入鋼管，用復合管坯翻邊裝置的夾具夾持住鋼管，帶有加熱和冷
卻系統的翻邊胎在第一液壓油缸的作用下作直向往返運動，將高分子量聚乙烯內襯層的端
部翻邊卡入卡槽； 第四步、管道復合成型 將翻好邊的半成型礦用耐磨鋼塑復合管道放置在復合成型裝置支撐架上，調整支 撐架上的旋轉盤的手柄，在絲杠的作用下，托輥作上下運動對半成品管坯支撐定位。然后啟 動第二液壓油缸進給鎖緊半成品管坯，在第二液壓油缸夾緊力的作用下，壓盤可以相對于 球面盤作相對的夾角運動，使半成品管坯端面密封牢固。當達到6-8Mpa液壓鎖緊力后，第 二液壓油缸保壓，半成品管坯通過定位銷和左、右支座定位，并保持在同一水平線上，在第 二液壓油缸和耐高溫橡膠板作用下，端面實現密封。半成品管坯定位后，啟動氣泵對管內充 氣壓。當達到0.8-l. lMpa的預定壓力后，關閉氣泵，實現管內正氣壓恒定。其后，把感應加 熱圈的上加熱圈和下加熱圈套裝在半成品管坯外表面，裝上連接套，對感應加熱圈內通入冷卻水。接著，同時啟動電機和感應加熱圈，電機通過傳動輪、導向輪帶動導軌在底板上作 勻速直線運動，半成品管坯勻速通過感應加熱圈，感應加熱圈對半成品管坯表面進行加溫， 調整運行速度和加熱頻率，使半成品管坯表面達到170°C _220°C 。當加熱至5-9分鐘后，關 閉電機和感應加熱圈，啟動冷卻裝置對管材表面水冷卻，排出管內氣體，啟動第二液壓油缸 卸壓，即制備出成型的礦用耐磨鋼塑復合管道。 本發明所提供的礦用耐磨鋼塑復合管道，高分子量聚乙烯內襯層、俗稱熱熔膠的 馬來酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯中間粘接層與外壁鋼管三種材料粘結復合成型為 一體。外壁鋼管作為承壓體，管材具有等同于鋼管的機械強度，承壓能力高，可滿足不同使 用條件下的中高壓力要求和抗沖擊、抗彎曲強度要求。高分子量聚乙烯內襯層作為耐磨、防 腐層，可以輸送不同顆粒直徑的漿體、膏體、腐蝕性流體等介質，且水阻很小。熱熔膠中間粘 接層將三層材料復合為一體，管道里外層的熱脹冷縮系數相同，克服了現有產品襯塑層在 存貯、運輸時的塑管端面形變和使用過程中鋼塑發生脫層而造成的堵管現象，相較于同等 功能的鋼管、鋼陶瓷管比重輕，安裝、施工便捷，性價比得到大幅提高。
圖1為本發明礦用耐磨鋼塑復合管道的結構示意圖； 圖2為復合共擠出管坯成型裝置的結構示意圖； 圖3為復合共擠出模具的結構示意圖； 圖4為復合管坯翻邊裝置的結構示意圖； 圖5為復合成型裝置的結構示意圖； 圖6為球型定位盤的結構示意圖； 圖7為支撐架的結構示意圖； 圖8為感應加熱圈的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明所提供的礦用耐磨鋼塑復合管道其制備專用設備及制備 方法做進一步的詳細說明 如圖1所示，本發明提供的礦用耐磨鋼塑復合管道由外至內依次包括外壁鋼管1、 馬來酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯中間粘接層2和高分子量聚乙烯內襯層3，外壁鋼 管1的端部設置有開有卡槽4的法蘭盤5，高分子量聚乙烯內襯層3的端部翻邊卡入卡槽 4。馬來酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯中間粘接層2將高分子量聚乙烯內襯層3與外 壁鋼管1粘接為一體。外壁鋼管1的厚度為3 12mm，馬來酸酐接枝共聚改性低分子量聚 乙烯中間粘接層2的厚度為0. 5 1. Omm，高分子量聚乙烯內襯層3的的厚度為7 12mm， 高分子量聚乙烯內襯層3可為線性低密度聚乙烯內襯層、高密度聚乙烯內襯層或超高分子 量聚乙烯內襯層。 如圖2所示，復合共擠出管坯成型裝置包括有帶料斗6的2臺擠出機7、8、復合共 擠出模具9、定型定徑套10、真空箱11、冷卻水箱12、牽引裝置13、切割鋸14。
如圖3所示，復合共擠出模具9設置有高分子量聚乙烯進口 15、馬來酸酐接枝共聚 改性低分子量聚乙烯進口 16和復合管坯出口 17。
如圖4所示，復合管坯翻邊裝置包括夾具18，夾具18帶有翻邊胎19，翻邊胎19與 第一液壓油缸20相連接。 如圖5所示，復合成型裝置包括底板21，底板21帶有音頻輸出控制柜22和導軌 23，音頻輸出控制柜22連接有感應加熱圈24，導軌23設置有傳動輪25、導向輪26和電機 27，傳動輪25和電機27相連接，導軌23上設置有帶有定位銷28和支撐架29的左支座30、 右支座31，左支座30處設置有與第二液壓油缸32相連接的球型定位盤33，右支座31處設 置有與氣泵34相連接的平面定位盤35，球型定位盤33和平面定位盤35的端面可粘接有耐 高溫橡膠板，右支座31處設置有冷卻裝置36。 如圖6所示，球形定位盤33由壓盤37、擋盤38和球面盤39構成，球面盤39開有
凹槽40，擋盤38設置有與凹槽40相匹配的凸齒41，壓盤37和擋盤38相連接。 如圖7所示，支撐架29的頂端設置有托輥42，支撐架29的下部設置有絲杠43、帶
有手柄44的旋轉盤45、定位套46。如圖4所示，感應加熱圈24包括上加熱圈47和下加熱
圈48，上加熱圈47和下加熱圈48通過連接套49相連接。 制造時，包括下列步驟 第一步、加工鋼管 將鋼管1定尺截斷，鋼管1端面焊接開有卡槽4的法蘭盤5，將鋼管1噴砂除銹；
第二步、加工復合管坯 將高分子量聚乙烯和馬來酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯分別在捏合機內烘 干、去潮后，分別加入復合共擠出管坯成型裝置上帶料斗6的兩臺擠出機7、8中，預熱擠出 機7、8到85°C -23(TC、復合共擠出模具9到225°C _235°C，將兩種材料在擠出機7、8中擠 出并分別由高分子量聚乙烯進口 15、馬來酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯進口 16進入 到復合共擠出模具9內，在復合共擠出模具9內實現結合，由復合管坯出口 17擠出成型為 復合管坯，復合管坯在牽引裝置13作用下經定型定徑套10進入到真空箱11定徑，然后經 冷卻水箱12冷卻至常溫后用切割鋸14定尺截斷；
第三步、復合管坯翻邊 將復合管坯套裝入鋼管l，用復合管坯翻邊裝置的夾具18夾持住鋼管l，帶有加熱 和冷卻系統的翻邊胎19在第一液壓油缸20的作用下作直向往返運動，將高分子量聚乙烯 內襯層3的端部翻邊卡入法蘭盤5的卡槽4 ;
第四步、管道復合成型 用吊裝工具把翻好邊的半成型礦用耐磨鋼塑復合管道放置在復合成型裝置的支 撐架29上，調整支撐架29上的旋轉盤45的手柄44，在絲杠43的作用下，托輥42作上下運 動對半成品管坯支撐定位。然后啟動第二液壓油缸32進給鎖緊半成品管坯，在第二液壓油 缸32夾緊力的作用下，壓盤37可以相對于球面盤39作相對的夾角運動，使半成品管坯端 面密封牢固。當達到6-8Mpa液壓鎖緊力后，第二液壓油缸32保壓，半成品管坯通過定位銷 28和左支座30、右支座31定位，并保持在同一水平線上，在第二液壓油缸32和耐高溫橡膠 板作用下，端面實現密封。半成品管坯定位后，啟動氣泵34對管內充氣壓。當達到預定壓 力后，關閉氣泵34，實現管內正氣壓恒定。其后，把感應加熱圈24的上加熱圈47和下加熱 圈48套裝在半成品管坯外表面，裝上連接套49，對感應加熱圈24內通入冷卻水。接著，同 時啟動電機27和感應加熱圈24，電機27通過傳動輪25、導向輪26帶動導軌23在底板21上作勻速直線運動，半成品管坯勻速通過感應加熱圈24，感應加熱圈24對半成品管坯表面 進行加溫，調整運行速度和加熱頻率，使半成品管坯表面達到預定溫度。當加熱至5-9分鐘 后，關閉電機27和感應加熱圈24，啟動冷卻裝置36對管材表面水冷卻，排出管內氣體，啟動 第二液壓油缸32卸壓，即制備出成型的礦用耐磨鋼塑復合管道。 本發明所提供的礦用耐磨鋼塑復合管道其結構不僅限于上述形式，還可在外壁鋼 管的端部焊接上柔性肩形管接頭，使用卡箍式快速接頭連接。
權利要求
礦用耐磨鋼塑復合管道，包括內部設置有高分子量聚乙烯內襯層的外壁鋼管，其特征在于所述的高分子量聚乙烯內襯層與外壁鋼管間設置有將兩者粘接為一體的馬來酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯中間粘接層，外壁鋼管的端部設置有開有卡槽的法蘭盤，高分子量聚乙烯內襯層的端部翻邊卡入卡槽。
2. 根據權利要求1所述的礦用耐磨鋼塑復合管道，其特征在于所述外壁鋼管的厚度為3 12mm，馬來酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯中間粘接層的厚度為0. 5 1. 0mm，高 分子量聚乙烯內襯層的的厚度為7 12mm。
3. 根據權利要求1或2所述的礦用耐磨鋼塑復合管道，其特征在于所述的高分子量 聚乙烯內襯層為線性低密度聚乙烯內襯層、高密度聚乙烯內襯層或超高分子量聚乙烯內襯層。
4. 制備權利要求1所述的礦用耐磨鋼塑復合管道的專用設備，包括鋼管法蘭自動焊接 裝置、鋼管噴砂除銹裝置，其特征在于還包括復合共擠出管坯成型裝置、復合管坯翻邊裝 置、復合成型裝置；所述的復合共擠出管坯成型裝置依次包括有帶料斗的2臺擠出機、復合共擠出模具、 定型定徑套、真空箱、冷卻水箱、牽引裝置、切割鋸；所述的復合管坯翻邊裝置包括帶有翻邊胎的夾具，翻邊胎與第一液壓油缸相連接； 所述的復合成型裝置包括帶有音頻輸出控制柜的底板，音頻輸出控制柜連接有感應加 熱圈，底板上設置有帶有傳動輪、導向輪和電機的導軌，傳動輪和電機相連接，導軌上設置 有帶有定位銷和支撐架的左支座、右支座，左支座處設置有與第二液壓油缸相連接的球型 定位盤，右支座處設置有與氣泵相連接的平面定位盤，右支座處設置有冷卻裝置。
5. 根據權利要求4所述的專用設備，其特征在于所述的復合共擠出模具設置有高分 子量聚乙烯進口 、馬來酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯進口和復合管坯出口 。
6. 根據權利要求4所述的專用設備，其特征在于所述的球形定位盤由壓盤、擋盤和球 面盤構成，球面盤開有凹槽，擋盤設置有與凹槽相匹配的凸齒，壓盤和擋盤相連接。
7. 根據權利要求4所述的專用設備，其特征在于所述球型定位盤和平面定位盤的端 面粘接有耐高溫橡膠板。
8. 根據權利要求4所述的專用設備，其特征在于所述支撐架的頂端設置有托輥，支撐 架的下部設置有絲杠、帶有手柄的旋轉盤、定位套。
9. 根據權利要求4所述的專用設備，其特征在于所述的感應加熱圈包括上加熱圈和 下加熱圈，上加熱圈和下加熱圈通過連接套相連接。
10. 利用權利要求4所述的專用設備制備礦用耐磨鋼塑復合管道的方法，其特征在于包括下列步驟第一步、加工鋼管將鋼管定尺截斷，鋼管端面焊接開有卡槽的法蘭盤，將鋼管噴砂除銹； 第二步、加工復合管坯將高分子量聚乙烯和馬來酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯分別在捏合機內烘 干、去潮后，分別加入復合共擠出管坯成型裝置上帶料斗的兩臺擠出機中，預熱擠出機 85°C -2301\復合共擠出模具225°C _235°C ，將兩種材料在擠出機中擠出并分別由高分子 量聚乙烯進口、馬來酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯進口進入到復合共擠出模具內，在復合共擠出模具內實現結合，由復合管坯出口擠出成型為復合管坯，復合管坯在牽引裝置作用下經定型定徑套進入到真空箱定徑，然后經冷卻水箱冷卻至常溫后用切割鋸定尺截斷；第三步、復合管坯翻邊將復合管坯套裝入鋼管，用復合管坯翻邊裝置的夾具夾持住鋼管，帶有加熱和冷卻系統的翻邊胎在第一液壓油缸的作用下作直向往返運動，將高分子量聚乙烯內襯層的端部翻邊卡入卡槽；第四步、管道復合成型將翻好邊的半成型礦用耐磨鋼塑復合管道放置在復合成型裝置支撐架上，調整支撐架上的旋轉盤的手柄，在絲杠的作用下，托輥作上下運動對半成品管坯支撐定位。然后啟動第二液壓油缸進給鎖緊半成品管坯，在第二液壓油缸夾緊力的作用下，壓盤可以相對于球面盤作相對的夾角運動，使半成品管坯端面密封牢固。當達到6-8Mpa液壓鎖緊力后，第二液壓油缸保壓，半成品管坯通過定位銷和左、右支座定位，并保持在同一水平線上，在第二液壓油缸和耐高溫橡膠板作用下，端面實現密封。半成品管坯定位后，啟動氣泵對管內充氣壓。當達到0.8-l. lMpa的預定壓力后，關閉氣泵，實現管內正氣壓恒定。其后，把感應加熱圈的上加熱圈和下加熱圈套裝在半成品管坯外表面，裝上連接套，對感應加熱圈內通入冷卻水。接著，同時啟動電機和感應加熱圈，電機通過傳動輪、導向輪帶動導軌在底板上作勻速直線運動，半成品管坯勻速通過感應加熱圈，感應加熱圈對半成品管坯表面進行加溫，調整運行速度和加熱頻率，使半成品管坯表面達到170°C _220°C 。當加熱至5-9分鐘后，關閉電機和感應加熱圈，啟動冷卻裝置對管材表面水冷卻，排出管內氣體，啟動第二液壓油缸卸壓，即制備出成型的礦用耐磨鋼塑復合管道。
全文摘要
本發明屬于管道技術領域，公開了一種礦用耐磨鋼塑復合管道其制備專用設備及制備方法。其主要技術特征為包括內部設置有高分子量聚乙烯內襯層的外壁鋼管，所述的高分子量聚乙烯內襯層與外壁鋼管間設置有將兩者粘接為一體的馬來酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯中間粘接層，外壁鋼管的端部設置有開有卡槽的法蘭盤，高分子量聚乙烯內襯層的端部翻邊卡入卡槽。本發明所提供的礦用耐磨鋼塑復合管道，外壁鋼管作為承壓體，承壓能力高，高分子量聚乙烯內襯層作為耐磨、防腐層，可以輸送不同顆粒直徑的漿體、膏體、腐蝕性流體等介質，馬來酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯中間粘接層將三層材料復合為一體，里外層熱脹冷縮系數相同，克服了塑管端面形變和使用過程中鋼塑發生脫層而造成的堵管現象。
文檔編號B32B1/00GK101725774SQ200910175369
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月17日 優先權日2009年12月17日
發明者劉景巖, 寇永利, 段國慶, 田獻民 申請人:河北金菱管業股份有限公司