自蔓延高溫合成復(fù)相內(nèi)襯陶瓷涂層厚度的控制裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種自蔓延高溫合成復(fù)相內(nèi)襯陶瓷涂層厚度的控制裝置，包括豎直設(shè)置的固定裝置，以及固定在固定裝置上的金屬外管，金屬外管包括豎直放置的直管，或由兩相互垂直的直管通過(guò)彎頭連接形成的、能夠旋轉(zhuǎn)的彎管；所述的金屬外管內(nèi)填充有反應(yīng)物料，金屬外管內(nèi)安裝有一根用于控制反應(yīng)物料填充量的預(yù)置芯，在反應(yīng)物料填充完畢后，通過(guò)不影響內(nèi)襯陶瓷層組織生成的物料替換預(yù)置芯，在對(duì)涂層厚度要求不同的若干次自蔓延反應(yīng)中，分別采用若干根直徑不同的預(yù)置芯與金屬外管成對(duì)配合安裝。本實(shí)用新型達(dá)到自蔓延合成陶瓷內(nèi)襯直管中陶瓷層厚度可控，彎頭處形成陶瓷層厚度可控的對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)陶瓷涂層，操作過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低，安全性高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】自蔓延高溫合成復(fù)相內(nèi)襯陶瓷涂層厚度的控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于表面工程【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及自蔓延高溫合成復(fù)相內(nèi)襯陶瓷涂層 厚度的控制裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 自蔓延高溫合成法是外部能量誘發(fā)局部化學(xué)反應(yīng)，利用反應(yīng)自身放出大量的熱， 使隨后的反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，從而合成出新材料的新技術(shù)。利用自蔓延高溫合成法可以在鋼管 內(nèi)表面涂覆陶瓷層，使其具有優(yōu)異的耐磨耐蝕性能，可廣泛應(yīng)用于電力、煤炭、冶金、機(jī)械等 諸多工業(yè)領(lǐng)域的耐磨耐蝕管道輸送、抗氧化保護(hù)涂層、刀具等零部件和構(gòu)件。
[0003] 已有的自蔓延合成陶瓷內(nèi)襯的厚度通常是均勻的，且在滿(mǎn)足一定裝料（自蔓延反 應(yīng)物料）密度條件下，最終形成的內(nèi)襯層厚度與鋼管直徑有關(guān)而不可控。但在實(shí)際應(yīng)用中， 在滿(mǎn)足使用要求的條件下應(yīng)盡量減小陶瓷內(nèi)襯層的厚度，以降低材料成本。因此可以考慮 通過(guò)控制反應(yīng)物料來(lái)獲得陶瓷層厚度可控的內(nèi)襯復(fù)合管。另外在管道輸送工藝中，90°彎 頭是常見(jiàn)的管件，在輸送介質(zhì)時(shí)，彎頭內(nèi)部的壓力和速度分布不是均勻的。當(dāng)介質(zhì)流經(jīng)90° 彎頭時(shí)，流向會(huì)發(fā)生改變，介質(zhì)受到離心力的作用，彎頭內(nèi)側(cè)表現(xiàn)為增速減壓流動(dòng)，而其外 側(cè)為減速增壓流動(dòng)。所以無(wú)論管道內(nèi)輸送的是氣體還是液體，彎頭內(nèi)部介質(zhì)的流速和壓力 分布十分復(fù)雜，尤其是管道外壁會(huì)受到較大的沖擊，彎頭在使用過(guò)程中在低速高壓區(qū)經(jīng)常 發(fā)生流體沖刷減薄，最后導(dǎo)致失效。目前工程中采用的方法主要有對(duì)彎頭外側(cè)易沖刷減薄 的區(qū)域加厚或采用新型耐磨彎頭，但這些措施在實(shí)施起來(lái)都有一定的難度而且成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種涂層厚度可控、操作簡(jiǎn)單、成本 低的自蔓延高溫合成復(fù)相內(nèi)襯陶瓷涂層厚度的控制裝置。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：
[0006] 包括堅(jiān)直設(shè)置的固定裝置，以及固定在固定裝置上的金屬外管，金屬外管包括堅(jiān) 直放置的直管，或由兩相互垂直的直管通過(guò)彎頭連接形成的、能夠旋轉(zhuǎn)的彎管；所述的金屬 外管內(nèi)填充有反應(yīng)物料，金屬外管內(nèi)安裝有一根用于控制反應(yīng)物料填充量的預(yù)置芯，在反 應(yīng)物料填充完畢后，通過(guò)不影響內(nèi)襯陶瓷層組織生成的物料A替換預(yù)置芯，在對(duì)涂層厚度 要求不同的自蔓延反應(yīng)中，分別采用若干根直徑不同的預(yù)置芯與金屬外管成對(duì)配合安裝。
[0007] 所述物料A為不影響內(nèi)襯陶瓷層組織生成的草木灰或木屑。
[0008] 所述預(yù)置芯的直徑均小于金屬外管的內(nèi)徑。
[0009] 所述的反應(yīng)物料填充在金屬外管和預(yù)置芯之間的空腔中。
[0010] 所述預(yù)置芯與金屬外管長(zhǎng)度一致。
[0011] 所述的預(yù)置芯包括與金屬外管配合的堅(jiān)直放置的直芯部分或者兩個(gè)相互垂直的 直芯部分，兩直芯部分之間平滑連接弧形芯。
[0012] 所述的弧形芯和彎頭內(nèi)側(cè)壁之間的距離小于或者等于弧形芯和彎頭外側(cè)壁之間 的距離。
[0013] 所述物料A的端面在自蔓延反應(yīng)過(guò)程中，與反應(yīng)生成的熔融狀陶瓷始終在一個(gè)水 平面上。
[0014] 所述預(yù)置芯的直芯部分與金屬外管的直管同軸安裝。
[0015] 所述金屬外管為鋼管。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：
[0017] 本實(shí)用新型通過(guò)將預(yù)置芯安裝在堅(jiān)直固定的金屬外管內(nèi)，待反應(yīng)物料填充完畢， 取出預(yù)置芯，在原預(yù)置芯的位置加入不影響自蔓延反應(yīng)的物料A ;在自蔓延反應(yīng)過(guò)程中，在 預(yù)置芯位置加入的物料不影響內(nèi)襯陶瓷層組織和反應(yīng)的正常進(jìn)行，它可以隨著燃燒波一起 自上而下逐漸消失，帶彎頭的金屬外管能夠旋轉(zhuǎn)，所以隨著反應(yīng)界面的下移使反應(yīng)生成的 熔融狀陶瓷始終處于水平，從而金屬外管內(nèi)表面形成的均勻連續(xù)、表面光滑的內(nèi)襯陶瓷涂 層。通過(guò)控制加入預(yù)置芯的直徑大小來(lái)控制反應(yīng)物料的量，來(lái)達(dá)到自蔓延合成陶瓷內(nèi)襯直 管中陶瓷層厚度的可控；本實(shí)用新型操作過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低，安全性高。
[0018] 進(jìn)一步，本實(shí)用新型中直管的金屬外管的預(yù)置芯只有堅(jiān)直的預(yù)置芯，帶彎頭的金 屬外管預(yù)置芯包括兩個(gè)直芯和弧形芯，其形狀和金屬外管的形狀近似，利于形成均勻連續(xù) 的內(nèi)襯陶瓷涂層。
[0019] 進(jìn)一步，本實(shí)用新型在彎頭處設(shè)置的弧形芯使得自蔓延反應(yīng)結(jié)束后，當(dāng)弧形芯和 彎頭內(nèi)側(cè)壁之間的距離小于弧形芯和彎頭外側(cè)壁之間的距離時(shí)，就可以在彎頭外側(cè)生成較 厚的陶瓷涂層，使彎頭處形成非對(duì)稱(chēng)陶瓷涂層，避免在使用過(guò)程中發(fā)生流體沖刷減薄或失 效。當(dāng)弧形芯和彎頭內(nèi)側(cè)壁之間的距離等于弧形芯和彎頭外側(cè)壁之間的距離時(shí)，就可以在 彎頭出形成對(duì)稱(chēng)的陶瓷涂層。本實(shí)用新型實(shí)施簡(jiǎn)單有效，成本低。
[0020] 進(jìn)一步，本實(shí)用新型在自蔓延反應(yīng)過(guò)程中，填充預(yù)置芯位置的物料A端面與反應(yīng) 生成的熔融狀陶瓷表面始終在一個(gè)水平面上，即填充預(yù)置芯位置的物料A端面與反應(yīng)物料 的端面始終齊平，使形成的內(nèi)襯陶瓷涂層更均勻光滑。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖1(a)中金屬外管為彎管且其中的預(yù)置 芯橫截面形狀非對(duì)稱(chēng)；圖1(b)中金屬外管為彎管且其中的預(yù)置芯橫截面形狀對(duì)稱(chēng)；圖1(c) 中金屬外管為直管；
[0022] 圖2是本實(shí)用新型金屬外管及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖面圖，其中，圖2(a)中預(yù)置芯橫截 面形狀不對(duì)稱(chēng)，圖2(b)中預(yù)置芯橫截面形狀對(duì)稱(chēng)。
[0023] 其中，1為固定裝置；2為金屬外管；3為反應(yīng)物料；4為預(yù)置芯。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明：
[0025] 參見(jiàn)圖1(a)?圖1(c)，本實(shí)用新型包括堅(jiān)直設(shè)置的固定裝置1，以及固定在固定 裝置1上的金屬外管2,金屬外管2為鋼管；金屬外管2內(nèi)設(shè)置有一根預(yù)置芯4,預(yù)置芯4的 直徑均小于金屬外管2的內(nèi)徑，反應(yīng)物料3填充在金屬外管2和預(yù)置芯4之間的空腔中，并 壓實(shí)；待反應(yīng)物料3填充壓實(shí)完畢，取出預(yù)置芯4,在預(yù)置芯4所留空間的位置加入物料A， 物料A包括不影響內(nèi)襯陶瓷層組織生成的草木灰和木屑等，隨著自蔓延反應(yīng)的進(jìn)行，加入 的物料A不影響反應(yīng)的正常進(jìn)行，且可以隨著自蔓延反應(yīng)向下推移。
[0026] 在若干次對(duì)涂層厚度要求不同的自蔓延反應(yīng)中，分別采用若干根不同直徑的預(yù)置 芯4與金屬外管2成對(duì)配合安裝；金屬外管2包括堅(jiān)直放置的直管，或由兩相互垂直的直管 通過(guò)彎頭連接形成的彎管，彎管能夠旋轉(zhuǎn)。
[0027] 參見(jiàn)圖1 (c)，當(dāng)金屬外管2為直管時(shí)，預(yù)置芯4為與金屬外管2長(zhǎng)度一致的直芯， 兩者同軸安裝。
[0028] 參見(jiàn)圖2(a)和圖2(b),當(dāng)金屬外管2為彎管時(shí)，預(yù)置芯4包括兩個(gè)相互垂直的 直芯部分，兩直芯部分之間平滑連接弧形芯，與金屬外管2配合，直芯部分與金屬外管2的 直管同軸安裝，弧形芯在彎頭處對(duì)稱(chēng)或者非對(duì)稱(chēng)，弧形芯和彎頭內(nèi)側(cè)壁之間的距離小于或 者等于弧形芯和彎頭外側(cè)壁之間的距離，使得自蔓延反應(yīng)結(jié)束后，當(dāng)弧形芯和彎頭內(nèi)側(cè)壁 之間的距離小于弧形芯和彎頭外側(cè)壁之間的距離時(shí)，就可以在彎頭外側(cè)生成較厚的陶瓷涂 層，使彎頭處形成非對(duì)稱(chēng)陶瓷涂層，避免在使用過(guò)程中發(fā)生流體沖刷減薄或失效。當(dāng)弧形芯 和彎頭內(nèi)側(cè)壁之間的距離等于弧形芯和彎頭外側(cè)壁之間的距離時(shí)，就可以在彎頭出形成對(duì) 稱(chēng)的陶瓷涂層。實(shí)施簡(jiǎn)單有效，成本低。帶彎頭的金屬外管2能夠旋轉(zhuǎn)，保證反應(yīng)界面始終 水平，隨著反應(yīng)界面的下移到達(dá)彎頭處，旋轉(zhuǎn)彎頭，使得界面保持水平，等到彎頭反應(yīng)完畢， 最初水平的直管，變得堅(jiān)直了，反應(yīng)界面也就水平了，所以在自蔓延反應(yīng)過(guò)程中，填充預(yù)置 芯4位置的物料的端面與反應(yīng)生成的熔融狀陶瓷表面始終在一個(gè)水平面上，即填充預(yù)置芯 4位置的物料的端面與反應(yīng)物料3的端面始終齊平，使形成的內(nèi)襯陶瓷涂層更均勻光滑。
[0029] 自蔓延反應(yīng)過(guò)程中，填充預(yù)置芯4位置的物料隨著燃燒波自上而下一起逐漸消 失，其上表面與反應(yīng)生成的熔融狀陶瓷始終在一個(gè)水平面上，且它的加入不影響鋼管的內(nèi) 襯陶瓷層組織的生成和反應(yīng)的正常進(jìn)行，便可以通過(guò)控制加入預(yù)置芯4直徑的大小，來(lái)控 制反應(yīng)物料的量，金屬外管2要隨著反應(yīng)界面的下移使反應(yīng)生成的熔融狀陶瓷始終處于水 平，反應(yīng)結(jié)束后在金屬外管2獲得陶瓷層厚度可控、均勻連續(xù)且表面光滑的陶瓷內(nèi)襯復(fù)合 管，且彎頭處獲得對(duì)稱(chēng)或者非對(duì)稱(chēng)的內(nèi)襯陶瓷涂層，操作過(guò)程簡(jiǎn)單，且安全性高。
[0030] 以上內(nèi)容僅為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本實(shí) 用新型權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 自蔓延高溫合成復(fù)相內(nèi)襯陶瓷涂層厚度的控制裝置，其特征在于：包括堅(jiān)直設(shè)置的 固定裝置（1)，以及固定在固定裝置（1)上的金屬外管（2)，金屬外管（2)包括堅(jiān)直放置的 直管，或由兩相互垂直的直管通過(guò)彎頭連接形成的、能夠旋轉(zhuǎn)的彎管；所述的金屬外管（2) 內(nèi)填充有反應(yīng)物料（3)，金屬外管（2)內(nèi)安裝有一根用于控制反應(yīng)物料（3)填充量的預(yù)置 芯（4)，在反應(yīng)物料（3)填充完畢后，通過(guò)不影響內(nèi)襯陶瓷層組織生成的物料A替換預(yù)置芯 (4)，在對(duì)涂層厚度要求不同的自蔓延反應(yīng)中，分別采用若干根直徑不同的預(yù)置芯（4)與金 屬外管（2)成對(duì)配合安裝。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自蔓延高溫合成復(fù)相內(nèi)襯陶瓷涂層厚度的控制裝置，其特征 在于：所述物料A為不影響內(nèi)襯陶瓷層組織生成的草木灰或木屑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自蔓延高溫合成復(fù)相內(nèi)襯陶瓷涂層厚度的控制裝置，其特征 在于：所述預(yù)置芯⑷的直徑均小于金屬外管⑵的內(nèi)徑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自蔓延高溫合成復(fù)相內(nèi)襯陶瓷涂層厚度的控制裝置，其特征 在于：所述的反應(yīng)物料（3)填充在金屬外管（2)和預(yù)置芯（4)之間的空腔中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的自蔓延高溫合成復(fù)相內(nèi)襯陶瓷涂層厚度的控制裝置，其特征 在于：所述預(yù)置芯（4)與金屬外管（2)長(zhǎng)度一致。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的自蔓延高溫合成復(fù)相內(nèi)襯陶瓷涂層厚度的控制 裝置，其特征在于：所述的預(yù)置芯（4)包括與金屬外管（2)配合的堅(jiān)直放置的直芯部分或者 兩個(gè)相互垂直的直芯部分，兩直芯部分之間平滑連接弧形芯。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的自蔓延高溫合成復(fù)相內(nèi)襯陶瓷涂層厚度的控制裝置，其特征 在于：所述的弧形芯和彎頭內(nèi)側(cè)壁之間的距離小于或者等于弧形芯和彎頭外側(cè)壁之間的距 離。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的自蔓延高溫合成復(fù)相內(nèi)襯陶瓷涂層厚度的控制裝置，其特征 在于：所述物料A的端面在自蔓延反應(yīng)過(guò)程中，與反應(yīng)生成的熔融狀陶瓷始終在一個(gè)水平 面上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的自蔓延高溫合成復(fù)相內(nèi)襯陶瓷涂層厚度的控制裝置，其特征 在于：所述預(yù)置芯（4)的直芯部分與金屬外管（2)的直管同軸安裝。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的自蔓延高溫合成復(fù)相內(nèi)襯陶瓷涂層厚度的控制裝置，其特 征在于：所述金屬外管（2)為鋼管。
【文檔編號(hào)】C23C24/10GK203999816SQ201420418981
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】?？烧? 郭吉, 范力, 李宏偉 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)