[发明专利]离心自蔓延制取陶瓷衬管的点火方法

说明书

本发明涉及在金属管内壁表面上涂附一层陶瓷内衬的方法，特别是在钢管的内壁上涂附上一层陶瓷内衬的方法，更具体的说是制取陶瓷内衬管的点火方法。

在石油化学工业、冶金工业、火力发电等各种工业部门中都需要耐蚀、耐磨的金属管道，尤其是钢管管道。据估测一座60万KW的火力发电站，其输灰管道若换成陶瓷内衬管后，可节约资金近亿元。

自从出现自蔓延高温合成法以来，该项技术得到了迅速的发展。所谓自蔓延高温合成方法是利用高放热反应的能量使化学反应自发的持续，从而达到合成材料的一种方法。近些年来，这种自蔓延高温合成法利用铝热一离心法制造陶瓷内衬钢管作了许多工作，解决了金属钢管的耐磨耐蚀问题。其具体的作法是用金属铝粉、金属镁粉等作为还原剂与氧化铁等氧化物发生放热反应，依靠此反应的反应热，使其自我维持并将反应物铁和氧化铝瞬时熔融，在离心力的作用下，比较重的铁分布在钢管内壁和氧化铝陶瓷之间，形成过渡层将钢管内壁与氧化铝陶瓷层结合在一起形成了氧化铝陶瓷内衬管。

离心自蔓延高温合成法的放热化学反应需要外加能量使其开始反应，也就是需要点火。目前，离心自蔓延高温合成方法制取陶瓷衬管的点火方法，一般用乙炔焰点火法(参见专利文献CN1059376A)、电热丝点火方法。有的甚至利用激光点火法。这些点火法的共同缺点是，其点火加热源处于静止状态，而离心自蔓延高温合成法的反应物都处于旋转状态，因此很难使热量集中于一点，从而很难使反应物达到反应温度，发生自蔓延反应，所以必须较长时间的加热。在利用电热丝加热时，经常发生电热丝烧断，脱落，不得不停机重新点火，从而增加了点火的难度。

本发明的目的就在于研究出一种在极短的时间内，在离心状态下，使大量的热量集中于一点，使离心自蔓延高温合成法的反应物的局部温度达到或超过反应物的反应温度，使其发生高温自蔓化学反应的一种点火方法。

本发明的离心状态下高温自蔓延合成反应点火方法的原理是在静止状态下，得到高温熔体，在重力作用下落到旋转的反应物上，而点燃离心状态下的高温自蔓延合成反应，这样就把热源与反应物的相对运动状态分解成了两次相对静止加热点火。

本发明的一种离心自蔓延制取陶瓷衬管的点火方法，点火剂压块置于与二电极相连的加热源中，再将带有点火剂压块的加热源放入离钢管前端开口10-50毫米处的钢管中；点火剂压块直径5-20毫米，高3-10毫米，所用的点火剂为还原性强的金属粉和氧化性强的金属氧化物粉的混合物，所用的还原性强的金属粉为钙、镁、铝其中的一种金属粉，其粒度为60-120微米，所说的氧化性强的金属氧化物为三氧化二铁、四氧化三铁、二氧化锰的金属氧化物粉其中的一种，其粒度为2-20微米，所用的金属钙粉与三氧化二铁粉的重量比为1∶0.8～1.8，金属镁粉与三氧化二铁粉的重量比为1∶1.69～2.69，金属镁粉与四氧化三铁粉的重量比为1∶1.88～2.88，金属铝粉与三氧化二铁粉的重量比为1∶2.41～3.41；金属铝粉与四氧化三铁粉的重量比为1∶2.72～3.72，金属铝粉与二氧化锰粉的重量比为1∶1.11～2.11。

所说的点火剂压块其直径为5-20毫米，高3-10毫米，点火剂压块是在0.2-20MPa的压力下形成的。所说的二个电极为二根铜棒。将带有点火剂压块的热源以放入离钢管前端开口10-50毫米处的钢管中线位置或钢管中线位置的附近为好。所用的加热源的发热体为钨丝、钼丝、铁铬铝丝其中的一种。点火剂压块放在加热源中。高温熔体亦可以是作为发热体的钨丝、钼丝、铁铬铝丝其中的一种丝加热熔化而形成。亦可以用MoSi₂、SiC等材料制成的加热源。所用的点火剂为强还原性的金属粉和氧化性强的金属氧化物粉的混合物，所说的强还原性的金属粉为金属钙、镁、铝其中一种的金属粉，其粒度为60-120微米；所说的氧化性强的金属氧化物为三氧化二铁、四氧化三铁、二氧化锰的金属氧化物粉其中的一种，其粒度为2-20微米。金属钙粉与三氧化二铁粉的比为1∶0.8～1.8；金属镁粉与三氧化二铁粉的比为1∶1.69～2.69；金属镁粉与四氧化三铁粉的比为1∶1.88～2.88；金属铝粉与三氧化二铁粉的比为1∶2.41～3.41；金属铝粉与四氧化三铁粉的比为1∶2.72～3.72；金属铝粉与二氧化二锰粉的比为1∶1.11～2.11为宜，以上的比均为重量比。向二电极通电的电流强度为10-120安培(交流)。使点火剂压块在1～8秒种内形成2000-3000℃的高温熔体。本发明的离心自蔓延制取陶瓷管衬管的点火方法，亦可适用于点燃其他的自蔓延高温合成反应。