[發明專利]浸入式燃氣陶瓷內加熱器套管及其制備方法

有效

• 申請號: 201110347760.6
• 申請日: 2011-11-07
• 公開（公告）號: CN102506429A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 楊萬利;金海云;喬冠軍;金志浩;史忠旗
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F23D14/22
• 分類號: F23D14/22;C04B35/565;C04B35/622
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

技術領域

本發明屬于加熱器套管技術領域，具體涉及一種浸入式燃氣陶瓷內加熱器套管及其制備方法。

背景技術

有色金屬加熱熔化爐是熱浸鍍、熱壓鑄等行業對鋁、鋅及其合金進行熔化、保溫、凈化的核心設備，這些行業每年消耗的鋁、鋅分別占國內鋁、鋅資源消耗總量的35％和50％。目前我國大范圍使用的傳統加熱爐大多是采用鐵坩堝外加熱或者上輻射加熱的方式，這些加熱方式均存在著坩堝腐蝕劇烈、能耗高、環境污染嚴重、資源利用率低等一系列問題，特別是由于鋅-鐵、鋁-鐵反應形成大量的熔渣或者輻射液面大量氧化，造成熔液及最終產品質量低下，影響國內熱浸鍍、熱壓鑄行業的整體競爭力。近年來，科研人員提出一種內加熱技術，將內加熱器直接浸入有色金屬熔體中加熱熔化金屬，徹底解決了上述問題。但是，由于設計的絕大多數內加熱器均采用內置電熱元件加熱的方式，如中國第CN101765255A專利所述的復合陶瓷內加熱技術，在我國一些地域由于電力資源緊缺或者設備升級成本過高等問題，限制了內加熱技術的推廣應用。因此，采用燃氣加熱結合內加熱技術成為解決現有問題的有效途徑，這種方式可以在現有外加熱技術上升級，而且解決了限電等外在因素造成的能源浪費。其核心技術是適用于燃氣加熱的內加熱器套管的制備。陶瓷材料由于具有耐高溫、耐腐蝕的特性，因此是制備套管的理想材料。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種浸入式陶瓷內加熱器套管及其制備方法。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案予以實現：

一種浸入式燃氣陶瓷內加熱器套管，包括一端封閉的SiC復合陶瓷外管1以及伸入外管1底部的兩端開口的SiC質陶瓷內管4，所述外管1內壁涂覆有致密的SiO₂復合抗氧化層3，外壁涂覆有Si₃N₄/AlN抗浸潤層2，外管1開口設有與尾氣管道9相接通的法蘭；所述內管4伸出外管1的一端與燃氣發生系統通過法蘭連接，內管4伸出外管1的一端的上部側面與壓縮空氣管道8連通，內管4外壁設有SiC質散熱翅5。

一種上述浸入式燃氣陶瓷內加熱器套管的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：SiC復合陶瓷外管的制備：首先以SiC、h-BN及Y-Al系氧化物為基礎粉料，所述基礎粉料各組分的質量百分比為：SiC?50～80％，h-BN?10～40％，Y₂O₃6％和Al₂O₃?4％，基礎粉料通過混合造粒后，采用等靜壓成型工藝制備SiC復合陶瓷外管素坯，然后烘干外管素坯，隨后在外管素坯開口位置加工并鑲嵌同質法蘭素坯，隨后用Si微粉填充外管素坯及法蘭素坯的孔隙，隨后在外管素坯外壁上涂覆Si₃N₄/AlN混合料漿，所述Si₃N₄/AlN混合料漿中各成分的重量百分比為：AlN?30～50％，Si₃N₄?40～60％，Al₂O₃?10％，外加占混合漿料總重量10％的酚醛樹脂和60％的無水乙醇，隨后于1650～1750℃氮氣保護下常壓燒結1～4h，隨后在燒結后的外壁涂覆的外管內壁均勻涂覆SiO₂混合料漿，所述SiO₂混合漿料中各組分的質量百分比為：SiO₂?60～85％，CaO?5～10％，Al₂O₃?10～20％，MgO0～10％，外加占SiO₂混合漿料總重量100％的去離子水混合，隨后在1000～1200℃下熱處理30～60min，得到內外均有涂層并鑲嵌有法蘭的SiC復合陶瓷外管1；