本發明涉及一種陶瓷內襯復合管及其制造工藝。
背景技術：
陶瓷內襯管憑借其優良的耐磨及耐蝕性能，被大量應用于石油及礦石的傳輸。目前高溫自蔓延法制備陶瓷內襯管的技術比較成熟。高溫自蔓延(SHS)制備陶瓷管技術的特點是依靠鋁熱反應生成熔融還原金屬液與Al2O3，并在離心力或重力的條件下，使反應物分離，比重輕的Al2O3涂覆于管材內壁，而還原金屬過渡于基體與陶瓷之間。反應啟動需要大量熱量，而反應自身也釋放大量熱量，并足以使反應自持。
技術實現要素：
為解決上述問題，本發明公開了一種陶瓷內襯復合管及其制造工藝。
為了達到以上目的，本發明提供如下技術方案：
一種陶瓷內襯復合管，所述陶瓷內襯復合管包括鋼管和鋼管內壁的陶瓷內襯層，所述鋼管包括以下質量百分比的組分：C 0.25～0.45%；Cr 0.8～2.3%；Ni 0.4～0.8%；Si 0.6～1.2%；Mn 0.7～1.5%； Mo 1.2～2.5%；Cu 0.8～2.0%；La 0.01～0.05%；Re 0.05～0.12%；余量為Fe；所述陶瓷內襯層由質量份數的組分制得：鋁粉50-60份；氧化鋁20-40份；二氧化硅10-20份；氧化鐵15-25份；氟化鈣12-18份；氧化鎂5-12份；氧化鈣8-16份。
作為優選，所述鋼管包括以下質量百分比的組分：C 0.3～0.4%；Cr 1.2～1.6%；Ni 0.5～0.7%；Si 0.8～1.0%；Mn 0.9～1.2%； Mo 1.8～2.2%；Cu 1.2～1.6%；La 0.03～0.04%；Re 0.08～0.10%；余量為Fe；所述陶瓷內襯層由質量份數的組分制得：鋁粉54-58份；氧化鋁26-32份；二氧化硅13-16份；氧化鐵18-22份；氟化鈣14-16份；氧化鎂8-10份；氧化鈣12-14份。
上述陶瓷內襯復合管制造工藝，包括以下步驟：
（1）鋼管的制備
（1.1）熔煉，按照鋼管的化學組分及比例配制原料；采用感應熔煉爐將配制的原料熔煉，在溫度達到1600～1650℃時出爐得到鋼水；
（1.2）澆鑄，將步驟（1）中的到的鋼水注入離心鑄造機中，利用離心鑄造工藝形成鋼管；
（1.3）表面處理和熱處理，對鋼管內壁進行表面處理，完成后將鑄管材料加熱至1180～1230℃保溫時間2-3h，然后隨爐降溫至1080～1130℃保溫時間1-2h，最后空冷至室溫；
（2）陶瓷內襯層的制備
（2.1）按照陶瓷內襯層的組分及比例配制原料，將鋁粉、氧化鋁粉末、二氧化硅粉末、氧化鐵粉末、氟化鈣粉末、氧化鎂粉末、氧化鈣粉末用攪拌機混合均勻后，經烘干得到混合粉料；
（2.2）將步驟（1.3）中的到的鋼管放入離心機并調整中心，對鋼管外表面采用固態強制冷卻，將步驟（2.1）中得到的混合粉料裝入鋼管內，均勻布料，啟動離心機，當離心機轉速達到1200-1400轉/分時，用鎢絲點火，在離心力作用下進行反應燒結，在鋼管內壁形成陶瓷內襯層；
（2.3）停機取出鋼管，檢驗后，打磨端面毛刺，得到陶瓷內襯復合管成品。
作為優選，步驟（2.1）中烘干的條件為：在120-140℃下烘干6-8小時。
本發明取得的有益效果為：
本發明改進了鋼管的合金配方，使得鋼管具有更好的強度和耐磨性能，延長了鋼管的使用壽命。在鋼管內設置了陶瓷內襯，并對陶瓷內襯的配方進行了改進，進一步加強了陶瓷內襯復合管的耐磨性和耐腐蝕性。
具體實施方式
下面結合具體實施方式，進一步闡明本發明，應理解下述具體實施方式僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
實施例1
一種陶瓷內襯復合管，所述陶瓷內襯復合管包括鋼管和鋼管內壁的陶瓷內襯層，所述鋼管包括以下質量百分比的組分：C 0.45%；Cr 0.8%；Ni 0.8%；Si 0.6%；Mn 1.5%；Mo 2.5%；Cu 2.0%；La 0.01%；Re 0.12%；余量為Fe；所述陶瓷內襯層由質量份數的組分制得：鋁粉60份；氧化鋁20份；二氧化硅20份；氧化鐵15份；氟化鈣18份；氧化鎂5份；氧化鈣16份。
上述陶瓷內襯復合管制造工藝，包括以下步驟：
（1）鋼管的制備
（1.1）熔煉，按照鋼管的化學組分及比例配制原料；采用感應熔煉爐將配制的原料熔煉，在溫度達到1650℃時出爐得到鋼水；
（1.2）澆鑄，將步驟（1）中的到的鋼水注入離心鑄造機中，利用離心鑄造工藝形成鋼管；
（1.3）表面處理和熱處理，對鋼管內壁進行表面處理，完成后將鑄管材料加熱至1230℃保溫時間2h，然后隨爐降溫至1130℃保溫時間1h，最后空冷至室溫；
（2）陶瓷內襯層的制備
（2.1）按照陶瓷內襯層的組分及比例配制原料，將鋁粉、氧化鋁粉末、二氧化硅粉末、氧化鐵粉末、氟化鈣粉末、氧化鎂粉末、氧化鈣粉末用攪拌機混合均勻后，在140℃下烘干6小時，得到混合粉料；
（2.2）將步驟（1.3）中的到的鋼管放入離心機并調整中心，對鋼管外表面采用固態強制冷卻，將步驟（2.1）中得到的混合粉料裝入鋼管內，均勻布料，啟動離心機，當離心機轉速達到1400轉/分時，用鎢絲點火，在離心力作用下進行反應燒結，在鋼管內壁形成陶瓷內襯層；
（2.3）停機取出鋼管，檢驗后，打磨端面毛刺，得到陶瓷內襯復合管成品。
實施例2
一種陶瓷內襯復合管，所述陶瓷內襯復合管包括鋼管和鋼管內壁的陶瓷內襯層，所述鋼管包括以下質量百分比的組分：C 0.25%；Cr 2.3%；Ni 0.4%；Si 1.2%；Mn 0.7%； Mo 1.2%；Cu 0.8%；La 0.05%；Re 0.05%；余量為Fe；所述陶瓷內襯層由質量份數的組分制得：鋁粉50份；氧化鋁40份；二氧化硅10份；氧化鐵-25份；氟化鈣12份；氧化鎂12份；氧化鈣8份。
上述陶瓷內襯復合管制造工藝，包括以下步驟：
（1）鋼管的制備
（1.1）熔煉，按照鋼管的化學組分及比例配制原料；采用感應熔煉爐將配制的原料熔煉，在溫度達到1600℃時出爐得到鋼水；
（1.2）澆鑄，將步驟（1）中的到的鋼水注入離心鑄造機中，利用離心鑄造工藝形成鋼管；
（1.3）表面處理和熱處理，對鋼管內壁進行表面處理，完成后將鑄管材料加熱至1180℃保溫時間3h，然后隨爐降溫至1080℃保溫時間2h，最后空冷至室溫；
（2）陶瓷內襯層的制備
（2.1）按照陶瓷內襯層的組分及比例配制原料，將鋁粉、氧化鋁粉末、二氧化硅粉末、氧化鐵粉末、氟化鈣粉末、氧化鎂粉末、氧化鈣粉末用攪拌機混合均勻后，在120℃下烘干8小時，得到混合粉料；
（2.2）將步驟（1.3）中的到的鋼管放入離心機并調整中心，對鋼管外表面采用固態強制冷卻，將步驟（2.1）中得到的混合粉料裝入鋼管內，均勻布料，啟動離心機，當離心機轉速達到1200轉/分時，用鎢絲點火，在離心力作用下進行反應燒結，在鋼管內壁形成陶瓷內襯層；
（2.3）停機取出鋼管，檢驗后，打磨端面毛刺，得到陶瓷內襯復合管成品。
實施例3
一種陶瓷內襯復合管，所述陶瓷內襯復合管包括鋼管和鋼管內壁的陶瓷內襯層，所述鋼管包括以下質量百分比的組分：C 0.4%；Cr 1.2%；Ni 0.7%；Si 1.0%；Mn 0.9%； Mo 2.2%；Cu 1.2%；La 0.04%；Re 0.10%；余量為Fe；所述陶瓷內襯層由質量份數的組分制得：鋁粉58份；氧化鋁26份；二氧化硅16份；氧化鐵22份；氟化鈣14份；氧化鎂8份；氧化鈣14份。
上述陶瓷內襯復合管制造工藝，包括以下步驟：
（1）鋼管的制備
（1.1）熔煉，按照鋼管的化學組分及比例配制原料；采用感應熔煉爐將配制的原料熔煉，在溫度達到1630℃時出爐得到鋼水；
（1.2）澆鑄，將步驟（1）中的到的鋼水注入離心鑄造機中，利用離心鑄造工藝形成鋼管；
（1.3）表面處理和熱處理，對鋼管內壁進行表面處理，完成后將鑄管材料加熱至1200℃保溫時間2.5h，然后隨爐降溫至1100℃保溫時間1.5h，最后空冷至室溫；
（2）陶瓷內襯層的制備
（2.1）按照陶瓷內襯層的組分及比例配制原料，將鋁粉、氧化鋁粉末、二氧化硅粉末、氧化鐵粉末、氟化鈣粉末、氧化鎂粉末、氧化鈣粉末用攪拌機混合均勻后，在130℃下烘干7小時，得到混合粉料；
（2.2）將步驟（1.3）中的到的鋼管放入離心機并調整中心，對鋼管外表面采用固態強制冷卻，將步驟（2.1）中得到的混合粉料裝入鋼管內，均勻布料，啟動離心機，當離心機轉速達到1300轉/分時，用鎢絲點火，在離心力作用下進行反應燒結，在鋼管內壁形成陶瓷內襯層；
（2.3）停機取出鋼管，檢驗后，打磨端面毛刺，得到陶瓷內襯復合管成品。
實施例4
一種陶瓷內襯復合管，所述陶瓷內襯復合管包括鋼管和鋼管內壁的陶瓷內襯層，所述鋼管包括以下質量百分比的組分： C 0.3%；Cr 1.6%；Ni 0.5%；Si 0.8%；Mn 1.2%； Mo 1.8%；Cu 1.6%；La 0.03%；Re 0.08%；余量為Fe；所述陶瓷內襯層由質量份數的組分制得：鋁粉54份；氧化鋁32份；二氧化硅13份；氧化鐵18份；氟化鈣16份；氧化鎂10份；氧化鈣12份。
上述陶瓷內襯復合管制造工藝，包括以下步驟：
（1）鋼管的制備
（1.1）熔煉，按照鋼管的化學組分及比例配制原料；采用感應熔煉爐將配制的原料熔煉，在溫度達到1620℃時出爐得到鋼水；
（1.2）澆鑄，將步驟（1）中的到的鋼水注入離心鑄造機中，利用離心鑄造工藝形成鋼管；
（1.3）表面處理和熱處理，對鋼管內壁進行表面處理，完成后將鑄管材料加熱至1200℃保溫時間2.5h，然后隨爐降溫至1100℃保溫時間1.5h，最后空冷至室溫；
（2）陶瓷內襯層的制備
（2.1）按照陶瓷內襯層的組分及比例配制原料，將鋁粉、氧化鋁粉末、二氧化硅粉末、氧化鐵粉末、氟化鈣粉末、氧化鎂粉末、氧化鈣粉末用攪拌機混合均勻后，在130℃下烘干7小時，得到混合粉料；
（2.2）將步驟（1.3）中的到的鋼管放入離心機并調整中心，對鋼管外表面采用固態強制冷卻，將步驟（2.1）中得到的混合粉料裝入鋼管內，均勻布料，啟動離心機，當離心機轉速達到1350轉/分時，用鎢絲點火，在離心力作用下進行反應燒結，在鋼管內壁形成陶瓷內襯層；
（2.3）停機取出鋼管，檢驗后，打磨端面毛刺，得到陶瓷內襯復合管成品。
經測試，實施例1-4制得的陶瓷內襯復合管的物理機械性能如表1所示：
表1陶瓷內襯復合管的物理機械性能
本發明方案所公開的技術手段不僅限于上述實施方式所公開的技術手段，還包括由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍。