[發明專利]薄壁碳化硅管材防變形擠出成型工藝及專用防變形支架

有效

• 申請號: 202011598019.2
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112692966B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 陸有軍;劉洋;林立群;陳宇紅;吳瀾爾;武金龍;海萬秀;韓鳳蘭;袁振俠;李彥瑞
• 申請（專利權）人: 北方民族大學
• 主分類號: B28B3/20
• 分類號: B28B3/20;B28B11/24;B28C1/16;C04B35/565;C04B35/632;C04B35/636;C04B35/64
• 代理公司: 銀川瑞海陳知識產權代理事務所(普通合伙) 64104
• 代理人: 贠天娥

一種薄壁碳化硅管材防變形擠出成型工藝及專用防變形支架，該工藝通過優化結合劑、塑形劑，提高預混料固含量，建立產品結構與性能間構效關系，解決薄壁碳化硅陶瓷傳熱元件制備的瓶頸問題，采用擠壓成型方法制備壁厚δ＝1.8?2.4mm，外徑Φ＝16.5?22.5mm的碳化硅傳熱管材，替代進口。將該防變形支架置于擠出設備前端用于接納擠出的碳化硅管材，管材切斷后可推動支撐桿移動至一側，并移動下一個支撐桿使得空的支撐槽對準擠出設備，進行下一次操作，操作方便。升降座高度可調節以便于配合不同高度的擠出設備使用；支架的螺栓連接部在支撐桿的螺紋孔內配裝且可以調節支架的高度，便于調平支撐槽；風干機構設于支撐座上部，對碳化硅進行風干，加速定型，防止變形。

技術領域

本發明涉及碳化硅管材加工技術領域，具體地，涉及一種薄壁碳化硅管材防變形擠出成型工藝。

背景技術

換熱器作為化工、煉油、動力、食品、輕工、原子能、制藥、機械及其他許多工業部門廣泛使用的熱量交換設備，應用十分廣泛。在化工生產中，被作為加熱器、冷卻器、蒸發器、冷凝器和再沸器等，主要功能是實現生產過程中熱量的交換和傳遞，保證工藝過程對介質要求的特定溫度。在化工廠中，換熱設備的投資約占總投資的10％-20％；在煉油廠中，約占總投資的35％-40％。然而如果發生失效事故將會出現人員傷亡、直接經濟損失、間接損失、環境污染等一系列嚴重后果。特別是傳熱元件-換熱管是換熱器中直接與物料接觸的關鍵部件，長期暴露在惡劣工作環境中非常容易由于腐蝕泄露引發失效。可見，研究開發新型材質傳熱元件在工程實際中對促進經濟發展，保障人民生命財產安全具有重要意義。

現有的換熱器有以下幾種：鋼基換熱器價廉、容易加工，占據了換熱器市場的絕大部分份額，但是遇到腐蝕性介質場合就無法應對。石墨易氧化，耐壓、耐溫或耐腐蝕性能有限，導熱效率不高。稀有金屬：鉭、鋯和鉿合金來說，性價比依然是其主要缺點。因此，急需尋求具有耐腐蝕、耐高溫、耐壓材質的換熱器來解決特殊工況條件下的熱量轉換任務。

碳化硅換熱器是以無壓燒結碳化硅材料制成的元件為主體，與其它材料制成的元件組合而成的設備。碳化硅材料具有非常優良的導熱性、耐腐蝕性及耐高溫性能，尤其是在強腐蝕介質的換熱工況下，具有其它材料無可比擬的優勢。因此，如果能夠引入碳化硅換熱器來取代部分氟塑料和貴金屬熱交換應用，經濟效果是非常巨大的。

碳化硅換熱器制造的核心技術是碳化硅傳熱元件-SiC熱交換管、板及連接部件的制備。為了提高換熱效率，在保證質量性能的前提下，要求SiC熱交換管的管壁盡可能薄。目前，碳化硅薄壁細長傳熱元件在生產時容易發生彎曲、裂紋等缺陷，產品廢品率偏高，且對于薄壁碳化硅且連接部件的耐熱性能仍然沒有得到很好解決，導致我國碳化硅換熱器主要靠進口。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，提供一種薄壁碳化硅管材防變形擠出成型工藝及專用防變形支架，通過優化結合劑、塑形劑，提高預混料固含量，建立產品結構與性能間構效關系，解決薄壁碳化硅陶瓷傳熱元件制備的瓶頸問題，采用擠壓成型方法制備壁厚δ＝1.5-2mm，外徑Φ＝14-19mm的碳化硅傳熱管材，替代進口。

本發明提供了一種薄壁碳化硅管材防變形擠出成型工藝，包括以下步驟：

(1)配料：稱取碳化硅粉料、羥丙基甲基纖維素及碳源，分別倒入攪拌鍋中，攪拌使得羥丙基甲基纖維素和碳源完全融入到碳化硅粉料中得到混合粉料A；稱取碳化硼加入脫脂劑中，攪拌分散均勻得到碳化硼混合液B；

(2)混料：將混合粉料A加入水泥膠砂攪拌機進行攪拌，攪拌均勻后，將碳化硼混合液B緩慢加入到攪拌鍋中，同時將潤滑劑加入攪拌鍋中，攪拌30min后，用塑料膜包裝好，置于陰涼處，放置24h得到混合料C；

(3)煉泥：將煉泥機內清理干凈并啟動，煉泥機開始旋轉后，將混合料C緩慢加入練泥機中，煉泥機前段碎料棄掉，直到沒有碎料擠出后，將煉出的碳化硅棒再放入煉泥機中反復煉泥，待多次煉泥后，將煉出的碳化硅混合料分成多段，得到碳化硅棒；