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一、概 述
陶瓷耐磨彎頭是國家"八六三"高科技技術(shù)計劃中研制成功并率先產(chǎn)業(yè)化的具有國際**的新型復(fù)合材料,。產(chǎn)品采用自蔓延高溫合成法（SHS）制造，利用鋁熱反應(yīng)自身放熱熔融反應(yīng)物,，在離心力作用下使Al2O3和Fe的分離原理,，復(fù)合管從內(nèi)而外分別是剛玉陶瓷（AL2O3）層、過渡層和鋼管層,。剛玉陶瓷層是在 2200 ℃以上高溫形成的致密的鋼玉陶瓷通過過渡層同鋼管形成牢固的冶金結(jié)合,，具有良好的耐蝕、耐磨及高強度,、韌性,，較強抗機(jī)械沖擊和抗熱沖擊的綜合性能。且能進(jìn)行車削,，磨削和焊接等加工,。到目前為止,，沒有任何一種復(fù)合材料具有這種優(yōu)異綜合性能。
該產(chǎn)品于九四年分別通過了冶金部和電力部的成果和產(chǎn)品鑒定（冶金部 93 冶科成鑒字 372 號,、電力部 94 電產(chǎn)鑒字 30 號）,。是國家" 863 "高技術(shù)新材料專家委員會重點支持和推廣項目，并被國家科委列入九五年***火炬計劃,。
陶瓷鋼鐵復(fù)合管已廣泛用于電力,、鋼鐵、冶金,、礦山,、煤炭、水泥和鑄鋁業(yè),，經(jīng)電廠煤粉,、灰渣和礦山尾礦、鐵礦粉輸送,、礦井回填等使用表明,，其壽命比普通鋼管高10倍以上。
二.生產(chǎn)工藝
陶瓷耐磨彎頭是采用自蔓延高溫合成―離心法制造的,。即將無縫鋼管放在離心機(jī)的管模內(nèi),，在鋼管內(nèi)加入氧化鐵粉和鋁粉混合物，這種混合物在化學(xué)中稱為鋁熱劑,。離心機(jī)管模旋轉(zhuǎn)達(dá)到一定速度后,，經(jīng)一火星點燃鋁熱劑，鋁熱劑立即自己燃燒,，燃燒波迅速蔓延,，在蔓延時發(fā)生如下劇烈的化學(xué)反應(yīng)：
2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe+836KJ
3Fe3O4+8Al=4Al2O3+9Fe+3265KJ
鋁熱劑反應(yīng)后生成物為穩(wěn)定型α-Al2O3（即剛玉）和鐵，同時放出大量熱量,。這些熱量如在絕熱條件下,，絕熱溫度可達(dá)到3753K和3509K，它使鋼管內(nèi)原來物料以及反應(yīng)后的生成物,，即是熔點為2045℃的剛玉也都變成熔液,。由于反應(yīng)非常迅速，只有數(shù)秒鐘,，熔融反應(yīng)物在離心力作用下,。迅速按比重大小進(jìn)行分離。鐵的比重（7.85g/㎝3）為Al2O3 比重（3.95g/㎝3）兩倍,，較重的鐵被離心力甩到鋼管內(nèi)壁,，較輕的Al2O3則分布在鐵層的內(nèi)層。由于鋼管迅速吸熱和傳熱,，Al2O3 和Fe 很快達(dá)到凝固點,，分層凝固,。*后形成的陶瓷鋼管從內(nèi)到外分別為剛玉瓷層，以鐵為主的過渡層,，以及外部的鋼管層,。高溫熔融的鐵液和Al2O3液，與鋼管內(nèi)壁接觸,，使鋼管內(nèi)壁處于半熔融狀態(tài),，使鐵層與鋼管形成冶金結(jié)合，鐵層與剛玉瓷層間也形成牢固的機(jī)械結(jié)合,，其結(jié)合壓剪強度（即在軸向把陶瓷層壓出時強度）≥15MPa,；陶瓷鋼管壓潰強度（即從管外把管內(nèi)陶瓷壓碎時的強度）≥50MPa。
三,、特 點
1,、耐磨性好。
2,、運行阻力小,。
3、工程造價低,；陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管因重量輕,，使用壽命提高，從而使支吊架費用,，搬運費用減少,，平均投資下降。陶瓷復(fù)合管的工程總造價與鑄石管相當(dāng),，與耐磨鋼管相比工程造價下降20—30％,。
4、耐腐蝕,、防結(jié)垢,。
5、耐溫性能好：陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管能在－50～900℃溫度范圍內(nèi)長期正常運行,，材料線膨脹系數(shù)6～8×10－6℃,。
6、安裝施工方便：產(chǎn)品重量輕,，與同內(nèi)徑的其他管材相比，可節(jié)約鋼材20～30％,，且具有耐熱與耐機(jī)械沖擊等良好的綜合性能,，可采用焊接、法蘭快速等聯(lián)接方式,，施工安裝方便,，可減少安裝費用,。
三、性 能
與傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝截然不同,，采用自蔓延離心法技術(shù)生產(chǎn)的陶瓷鋼管具有獨特的組織結(jié)構(gòu),。獨特的組織機(jī)構(gòu)又決定了它的優(yōu)良的綜合性能。它不但抗磨損,，有高的硬度和強度,，而且具有良好的抗機(jī)械沖擊和熱沖擊的綜合性能。
陶瓷鋼管與傳統(tǒng)的鋼管,、耐磨合金鑄鋼管,、鑄石管以及鋼塑、鋼橡管等有著本質(zhì)性區(qū)別,。陶瓷鋼管外層是鋼管,，內(nèi)層是剛玉。剛玉層硬度高達(dá)HV1100-1400,相當(dāng)于鎢鈷硬質(zhì)合金,，耐磨性比碳鋼管高20倍以上,，它比通常粘接而成的剛玉砂輪性能優(yōu)越得多。現(xiàn)在剛玉砂輪仍是各種磨床磨削淬火鋼主要砂輪,。陶瓷鋼管中剛玉層可把剛玉砂輪磨損掉,。陶瓷鋼管抗磨損主要是靠內(nèi)層幾毫米厚的剛玉層，剛玉莫氏硬度為9,，僅次于金剛石和碳化硅,，在所有氧化物中，它的硬度是**的,。而鑄石管成份中只有15%左右為剛玉,，大部分為Sio2, Sio2莫氏硬度為7。高鉻或稀土耐磨合金管,，維氏硬度400左右,，不足剛玉硬度的三分之一。所以耐磨合金鑄鋼管,、鑄石管抗磨既靠成份和組織,，又靠厚度、陶瓷鋼管抗磨能力與它們相比,，有了質(zhì)的飛躍,。
陶瓷鋼管中剛玉熔點為2045℃，剛玉層與鋼層由于工藝原因結(jié)構(gòu)特殊,，應(yīng)力場也特殊,。在常溫下陶瓷層受到壓應(yīng)力，鋼層受到拉應(yīng)力,，二者對立統(tǒng)一成一個平衡的整體,。只有溫度升高到400℃以上,，由于二者熱膨脹系數(shù)不一樣，熱膨脹產(chǎn)生的新應(yīng)力場才使陶瓷鋼管中原來存在的應(yīng)力場相互抵消,，使陶瓷層與鋼鐵層兩者處于自由平衡狀態(tài),。當(dāng)溫度升高到800℃，它是復(fù)合時母管達(dá)到的**溫度,，把陶瓷鋼管放入冷水內(nèi),，反復(fù)多次，陶瓷層也不裂縫或崩裂,，表現(xiàn)出普通陶瓷無可比擬的抗熱沖擊性能,。這一性能在工程施工中大有用處。由于外層是鋼鐵,，加之內(nèi)層升溫也不崩裂,，在施工中，對法蘭,、儀表口,、吹掃口、防爆門等能進(jìn)行焊接,，也可用直接焊接方法進(jìn)行管道連接,。還能用等離子切割機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場切割，這比耐磨合金鑄鋼管,、鑄石管和鋼塑,、鋼橡管在施工中不易、不能焊接和切割更勝一籌,。通常硬度高的物質(zhì)都比較脆,，它在磨損中破壞通常不是被磨耗掉，而是脆性破裂,，直至失效,。剛玉本身也是硬而脆的，但它和鋼形成復(fù)合管后,，具有內(nèi)硬外韌,，硬而不脆，具有良好的抗機(jī)械沖擊性能,。在運輸,、安裝、敲打以及兩支架間自重彎曲變形時,，剛玉層均不破裂脫落,。流體管道輸送已遍及電力、冶金、煤炭,、石油、化工,、建材,、機(jī)械等行業(yè)，并高速地發(fā)展著,。當(dāng)管道內(nèi)輸送磨削性大的物料時（如灰渣,、爐渣、煤粉,、礦精粉,、尾礦、水泥等）,，都存在一個管道磨損快的問題,。特別是彎管磨損更快。當(dāng)管道內(nèi)輸送磨削和腐蝕性物料,，都存在管道被磨蝕而很快破壞的問題,。當(dāng)管道內(nèi)輸送具有較高溫度的物料時，存在著使用耐熱鋼管價格十分昂貴的問題,。自陶瓷鋼管上市后,，這些問題均迎刃而解。陶瓷鋼管廣泛用于磨損嚴(yán)重的礦山充填料,、礦精粉和尾礦運送,，鋼鐵企業(yè)的水淬爐渣、高爐噴煤,、煉鋼赤泥,、燒結(jié)白灰、除塵管道,，燃煤火電廠送粉,、除渣、除硫,、除塵等管道,，水泥行業(yè)的生料、熟料,、水泥,、煤粉、收塵等輸送管道*合適,。陶瓷鋼管也是輸送磨蝕兼需物料的理想管道,。
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