离心铸管陶瓷涂层制备装置和方法

摘要

本发明提供了离心铸管陶瓷涂层制备装置和方法，属于陶瓷涂层技术领域，离心铸管陶瓷涂层制备装置包括：底座、离心铸型和高频加热线圈。底座上安装有多个驱动辊。离心铸型转动抵接在多个驱动辊上，离心铸型借助驱动辊用于使陶瓷浆料离心成型为涂层半成品。高频加热线圈套设在离心铸型的外侧，高频加热线圈用于加热离心铸型进而对涂层半成品进行烧结。本发明还提供一种离心铸管陶瓷涂层制备方法。本发明提供的离心铸管陶瓷涂层制备装置和方法将陶瓷涂层的成型和陶瓷涂层的烧结两个工序均在离心铸型内完成，并且高频加热线圈的加热效率较高，最终使的本申请中陶瓷涂层的生产效率较高，降低了生产成本。

权利要求

1.离心铸管陶瓷涂层制备装置，其特征在于，包括：底座，所述底座上安装有多个驱动辊；

离心铸型，转动抵接在多个所述驱动辊上，所述离心铸型借助所述驱动辊用于使陶瓷浆料离心成型为涂层半成品；和

高频加热线圈，套设在所述离心铸型的外侧，所述高频加热线圈用于加热所述离心铸型进而对所述涂层半成品进行烧结；所述高频加热线圈固定在底座上；

所述底座上安装有两个提升件，两个所述提升件上放置有支撑架，所述支撑架借助所述提升件用于提升所述离心铸型；所述提升件带动所述支撑架提升一定高度；

所述提升件上转动设置有用于支撑所述支撑架的滚轮；所述支撑架可沿所述滚轮滑动用于使所述离心铸型从所述高频加热线圈中取出；

当所述离心铸型从高频电磁线圈运出后，所述离心铸型通过起吊件转移。

2.如权利要求1所述的离心铸管陶瓷涂层制备装置，其特征在于，所述离心铸型的两侧边设有隔热套，所述驱动辊借助所述隔热套驱动所述离心铸型转动。

3.如权利要求1所述的离心铸管陶瓷涂层制备装置，其特征在于，所述离心铸型的内壁上固定有石墨烯涂层。

4.如权利要求3所述的离心铸管陶瓷涂层制备装置，其特征在于，所述离心铸型为钨制件。

5.采用如权利要求1‑4中任意一项所述的离心铸管陶瓷涂层制备装置的离心铸管陶瓷涂层制备方法，其特征在于，包括：使制作完成的陶瓷浆料流涂至离心铸型内，驱动所述离心铸型转动，开启高频加热线圈使所述离心铸型达到第一预设温度，通过所述离心铸型的热传导使所述陶瓷浆料成型为涂层半成品；

通过所述高频加热线圈使所述离心铸型达到第二预设温度，通过所述离心铸型的热传导对所述涂层半成品进行烧结；

当所述涂层半成品烧结完成后，关闭所述高频加热线圈，将所述离心铸型从所述高频加热线圈内移出，将所述陶瓷涂层从所述离心铸型取出。

6.如权利要求5所述的离心铸管陶瓷涂层制备方法，其特征在于，所述驱动所述离心铸型转动，开启高频加热线圈使所述离心铸型达到第一预设温度，包括：驱动所述离心铸型转动，当所述离心铸型的转速达到第一转速后，开启所述高频加热线圈，使所述离心铸型达到所述第一预设温度；

使所述离心铸型在所述第一预设温度下持续第一时间。

7.如权利要求6所述的离心铸管陶瓷涂层制备方法，其特征在于，所述通过所述高频加热线圈使所述离心铸型达到第二预设温度包括：当所述离心铸型在所述第一预设温度持续所述第一时间后，将所述离心铸型的转速调整至第二转速；

在所述离心铸型的转速调整至第二转速的同时，通过所述高频加热线圈使所述离心铸型达到所述第二预设温度，并使所述离心铸型在所述第二预设温度下持续第二时间。

说明书

离心铸管陶瓷涂层制备装置和方法

技术领域

[0001] 本发明属于陶瓷涂层技术领域，更具体地说，是涉及离心铸管陶瓷涂层制备装置和方法。

背景技术

[0002] 传统的离心铸管热模法生产过程中，每生产一支管坯需喷涂一次涂料，拔管后需要清理管模内表面的残余涂料，涂料粉尘严重影响生产工作环境及职工的健康，而且难于
连续生产，生产效率低。对于薄壁管坯而言，涂料占生产成本的比例较大，在高温铁水的作
用下，这些粘接剂会产生大量的气体，在管坯上产生气坑、针孔等铸造缺陷，影响管坯的外
观质量，尤其对于薄壁管坯而言，这些缺陷是产生废品的主要原因。现有的采用陶瓷涂层进
行替换，但由于陶瓷涂层制备比较困难，需要经过成型和烧结才能制成，整个流程繁琐，生
产效率较低，导致成本较高。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供离心铸管陶瓷涂层制备装置和方法，旨在解决由于陶瓷涂层制备比较困难，需要经过成型和烧结才能制成，整个流程繁琐，生产效率较低，导致成本
较高的问题。

[0004] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供离心铸管陶瓷涂层制备装置，包括：

[0005] 底座，所述底座上安装有多个驱动辊；

[0006] 离心铸型，转动抵接在多个所述驱动辊上，所述离心铸型借助所述驱动辊用于使陶瓷浆料离心成型为涂层半成品；和

[0007] 高频加热线圈，套设在所述离心铸型的外侧，所述高频加热线圈用于加热所述离心铸型进而对所述涂层半成品进行烧结。

[0008] 作为本申请另一实施例，所述底离心铸型的两侧边设有隔热套，所述驱动辊借助所述隔热套驱动所述离心铸型转动。

[0009] 作为本申请另一实施例，所述底座上安装有两个提升件，两个所述提升件上放置有支撑架，所述支撑架借助所述提升件用于提升所述离心铸型。

[0010] 作为本申请另一实施例，所述提升件上转动设置有用于支撑所述支撑架的滚轮。

[0011] 作为本申请另一实施例，所述离心铸型的内壁上固定有石墨烯涂层。

[0012] 作为本申请另一实施例，所述离心铸型为钨制件。

[0013] 本发明提供的离心铸管陶瓷涂层制备装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明离心铸管陶瓷涂层制备装置中在底座上安装有多个驱动辊，在驱动辊上转动抵接有离
心铸型，离心铸型用于将陶瓷浆料离心成型为涂层半成品。在离心铸型的外侧套设有高频
加热线圈。在使用时首先将离心铸型放置在多个驱动辊上，将陶瓷浆料流涂到离心铸型内，
驱动驱动辊离心铸型转动进而使陶瓷浆料离心成型为涂层半成品，通过套设在离心铸型外
侧的高频加热线圈对离心铸型进行加热，离心铸型温度传导至成型的涂层半成品上，通过
高频加热线圈的高温最终使涂层半成品烧结为陶瓷涂层。本申请中，将陶瓷涂层的成型和
陶瓷涂层的烧结两个工序均在离心铸型内完成，并且高频加热线圈的加热效率较高，最终
使的本申请中陶瓷涂层的生产效率较高，降低了生产成本。

[0014] 本申请的另一目的在于提供一种离心铸管陶瓷涂层制备方法，包括：

[0015] 使制作完成的陶瓷浆料流涂至离心铸型内，驱动所述离心铸型转动，开启高频加热线圈使所述离心铸型达到第一预设温度，通过所述离心铸型的热传导使所述陶瓷浆料成
型为涂层半成品；

[0016] 通过所述高频加热线圈使所述离心铸型达到第二预设温度，通过所述离心铸型的热传导对所述涂层半成品进行烧结；

[0017] 当所述涂层半成品烧结完成后，关闭所述高频加热线圈，并将所述陶瓷涂层从所述离心铸型取出。

[0018] 作为本申请另一实施例，所述驱动所述离心铸型转动，开启高频加热线圈使所述离心铸型达到第一预设温度，包括：

[0019] 驱动所述离心铸型转动，当所述离心铸型的转速达到第一转速后，开启所述高频加热线圈，使所述离心铸型达到所述第一预设温度；

[0020] 使所述离心铸型在所述第一预设温度下持续第一时间。

[0021] 作为本申请另一实施例，所述通过所述高频加热线圈使所述离心铸型达到第二预设温度包括：

[0022] 当所述离心铸型在所述第一预设温度持续所述第一时间后，将所述离心铸型的转速调整至第二转速；

[0023] 在所述离心铸型的转速调整至第二转速的同时，通过所述高频加热线圈使所述离心铸型达到所述第二预设温度，并使所述离心铸型在所述第二预设温度下持续第二时间。

[0024] 作为本申请另一实施例，所述并将所述陶瓷涂层从所述离心铸型取出包括：

[0025] 提升所述离心铸型，将所述离心铸型从所述高频加热线圈内运出。

[0026] 本发明提供的离心铸管陶瓷涂层制备方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明离心铸管陶瓷涂层制备方法中使制作完成的陶瓷浆料流涂至离心铸型内，驱动离心铸
型转动，开启高频加热线圈使离心铸型达到第一预设温度，通过离心铸型的热传导使陶瓷
浆料成型为涂层半成品。通过高频加热线圈使离心铸型达到第二预设温度，通过离心铸型
的热传导对涂层半成品进行烧结。当涂层半成品烧结完成后，关闭高频加热线圈，并将陶瓷
涂层从离心铸型取出。本申请中，将陶瓷涂层的成型和陶瓷涂层的烧结两个工序均在离心
铸型内完成，并且高频加热线圈的加热效率较高，最终使的本申请中陶瓷涂层的生产效率
较高，降低了生产成本。

附图说明

[0027] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些
实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附
图获得其他的附图。

[0028] 图1为本发明实施例提供的离心铸管陶瓷涂层制备装置的结构示意图；

[0029] 图2为本发明实施例提供的离心板与支撑架的连接示意图；

[0030] 图3为本发明实施例提供的滚轮和提升件的连接示意图；

[0031] 图4为本发明实施例提供的离心铸管陶瓷涂层制备方法的流程图。

[0032] 图中：1、底座；2、驱动辊；3、第一阻隔板；4、第二阻隔板；5、高频加热线圈；6、离心板；7、支撑架；8、提升件；9、滚轮。

具体实施方式

[0033] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅
用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0034] 请参阅图1和图2，现对本发明提供的离心铸管陶瓷涂层制备装置进行说明。离心铸管陶瓷涂层制备装置，包括：底座1、离心铸型和高频加热线圈5。底座1上安装有多个驱动
辊2。离心铸型转动抵接在多个驱动辊2上，离心铸型借助驱动辊2用于使陶瓷浆料离心成型
为涂层半成品。高频加热线圈5套设在离心铸型的外侧，高频加热线圈5用于加热离心铸型
进而对涂层半成品进行烧结。

[0035] 本发明提供的离心铸管陶瓷涂层制备装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明离心铸管陶瓷涂层制备装置中在底座1上安装有多个驱动辊2，在驱动辊2上转动抵接
有离心铸型，离心铸型用于将陶瓷浆料离心成型为涂层半成品。在离心铸型的外侧套设有
高频加热线圈5。在使用时首先将离心铸型放置在多个驱动辊2上，将陶瓷浆料流涂到离心
铸型内，驱动驱动辊2离心铸型转动进而使陶瓷浆料离心成型为涂层半成品，通过套设在离
心铸型外侧的高频加热线圈5对离心铸型进行加热，离心铸型温度传导至成型的涂层半成
品上，通过高频加热线圈5的高温最终使涂层半成品烧结为陶瓷涂层。本申请中，将陶瓷涂
层的成型和陶瓷涂层的烧结两个工序均在离心铸型内完成，并且高频加热线圈5的加热效
率较高，最终使的本申请中陶瓷涂层的生产效率较高，降低了生产成本。

[0036] 作为本发明提供的离心铸管陶瓷涂层制备装置的一种具体实施方式，请参阅图1和图2，离心铸型的两侧边设有隔热套，驱动辊2借助隔热套驱动离心铸型转动。现有的离心
铸型多用于生产离心铸管，本申请中创造性的将其应用在陶瓷涂层的制备过程中。由于驱
动辊2需要驱动离心铸型转动，并且在打开高频加热线圈5后，离心铸型本身的温度较高，为
了提高生产过程中的安全性，在高频加热线圈5的外侧放置有防护罩，防护罩用于当离心铸
型从驱动辊2上滑脱时将离心铸型限制在防护罩内。本申请中，高频加热线圈5沿离心铸型
的长度方向上设置，其目的在于使离心铸型在全长范围内均能够被加热。由于在烧结时离
心铸型本身的温度较高，即便离心铸型与驱动辊2之间为线接触，但过高的热量仍然会对驱
动辊2的正常运转产生影响，为此在离心铸型的两侧边均固定有隔热套，隔热套为耐高温的
隔热材质可为硅质、镁质、镁橄榄石质，通过隔热套减少离心铸型与驱动辊2之间的热传导。

[0037] 作为本发明提供的离心铸管陶瓷涂层制备装置的一种具体实施方式，请参阅图2和图3，底座1上安装有两个提升件8，两个提升件8上放置支撑架7，支撑架7借助提升件8用
于提升离心铸型。本申请中当陶瓷烧结完成后需要将其从驱动辊2上取出，由于为了保证驱
动辊2能够稳定驱动离心铸型转动，通常会在离心铸型的外周上开设用于限位驱动辊2的滑
槽，驱动辊2转动抵接在滑槽上。由于本申请中高频加热线圈5位于离心铸型的外侧，因此为
了能够顺利将离心铸型从驱动辊2上取出，在底座1上安装有两个提升件8，两个提升件8分
布在离心铸型的两侧，当需要将离心铸型从驱动辊2取出时，首先在两个提升件8上放置支
撑架7，由提升件8使支撑架7带动离心铸型提升一定的高度，通过移动支撑架7即可将离心
铸型从高频加热线圈5中取出。提升件8可为气缸或者液压缸。

[0038] 作为本发明提供的离心铸管陶瓷涂层制备装置的一种具体实施方式，请参阅图3，提升件8上转动设置有用于支撑该支撑架7的滚轮9。每个提升件8的顶端均转动设置有滚轮
9，在滚轮9的外周上开设有用于限位支撑架7的滚动槽，当支撑架7将离心铸型提升到一定
的高度后，推动支撑架7，即可使支撑架7沿滚轮9滑动，并最终使离心铸型从高频加热线圈5
内运出，当离心铸型从高频电磁线圈运出后，通过吊梁等起吊件即可将离心铸型转移至脱
模工位上。

[0039] 作为本发明提供的离心铸管陶瓷涂层制备装置的一种具体实施方式，离心铸型的内壁上固定有石墨烯涂层。本申请中陶瓷浆料通过离心铸型的离心作用成型为涂层半成
品，并且在高频加热线圈5的作用下，借助离心铸型的高温使涂层半成品烧结为陶瓷涂层。
在陶瓷涂层烧结完成后需要将其从离心铸型上取出，由于陶瓷涂层本身易碎，成品率不高。
并且若烧结完成后的陶瓷涂层粘在离心铸型的内壁上，则更加增加了陶瓷涂层脱模的难
度，因此为了提高陶瓷涂层的成品率，在离心铸型的内壁上固定有石墨烯涂层。石墨烯涂层
本身的熔点较高，化学性质稳定，并且石墨烯涂层相较于刚性制件，表面的摩擦系数较低，
因此更加容易进行脱模。石墨烯具有非常好的热传导性能，而且石墨烯涂层表面光滑且呈
惰性。石墨烯涂层的制备可将一定量的氧化石墨烯加入到一定量水溶液中，通过辐射氧化
处理，使石墨烯均匀分散于水性体系中并还原部分氧化石墨烯，形成石墨烯分散液；对离心
铸型的内表面进行表面处理，去除低碳钢或无氧铜表面的氧化层，将所得的氧化石墨烯涂
覆于离心铸型的内表面，将带有氧化石墨烯涂层的离心铸型置于惰性气体保护的环境下，
在150～300℃进行热处理3～5小时，从而去除氧化石墨烯中的水分并将氧化石墨烯还原成
石墨烯，使石墨烯牢固的结合在离心铸型的内表面。

[0040] 本申请中离心铸型的两端开口设置，离心铸型包括离心板6和连接在离心板6两侧的第一阻隔板3和第二阻隔板4。第一阻隔板3和第二阻隔板4均螺纹连接在离线板上，第一
阻隔板3的内侧面用于与离心板6配合陶瓷浆料的成型。第一阻隔板3开设有外螺纹，在离心
板6相对应的一侧开设有内螺纹，当拆卸下第一阻隔板时，陶瓷涂层的一侧边露出，从而更
便于陶瓷涂层的脱模。

[0041] 作为本发明提供的离心铸管陶瓷涂层制备装置的一种具体实施方式，离心铸型为钨制件。本申请中当高频加热线圈5所在的电路连通后，由于离心铸型为刚性制件，其在高
频加热线圈5的作用下温度升高，从而达到烧结陶瓷涂层所需达到的温度。本申请中陶瓷烧
结的温度需达到1400～2100℃。钨的熔点为3410℃，沸点高达5927℃。钨的膨胀系数较低，
并且具有优良的热传导性能，完全符合本申请中既保证离心铸型能够反复的加热和冷却，
同时能够将温度传导至陶瓷涂层的要求。为了能够便于陶瓷涂层的脱模在离心铸型的内壁
设置有石墨烯涂层，为了能够使离心铸型反复使用并且保持结构的稳定，将离心铸型的材
质设置为钨制件，以保证其在较高温度下的稳定性。

[0042] 本申请的另一目的在于提供一种离心铸管陶瓷涂层制备方法，请参阅图4，包括：

[0043] 使制作完成的陶瓷浆料流涂至离心铸型内，驱动离心铸型转动，开启高频加热线圈5使离心铸型达到第一预设温度，通过离心铸型的热传导使陶瓷浆料成型为涂层半成品。

[0044] 通过高频加热线圈5使离心铸型达到第二预设温度，通过离心铸型的热传导对涂层半成品进行烧结。

[0045] 当涂层半成品烧结完成后，关闭高频加热线圈5，并将陶瓷涂层从离心铸型取出。

[0046] 作为本发明提供的离心铸管陶瓷涂层制备方法的一种具体实施方式，,驱动离心铸型转动，开启高频加热线圈5使离心铸型达到第一预设温度，包括：

[0047] 驱动离心铸型转动，当离心铸型的转速达到第一转速后，开启高频加热线圈5，使离心铸型达到第一预设温度。

[0048] 使离心铸型在第一预设温度下持续第一时间。

[0049] 本申请中，离心铸型在不同时间，转速并不相同。首先将陶瓷浆料流涂在离心铸型的内表面上，由驱动辊2驱动离心铸型转动直至离心铸型达到第一转速，第一转速的取值为
340～380r/min，在离心铸型达到第一转速后启动高频加热线圈5使离心铸型升温至第一预
设温度，第一预设温度为150～180℃。离心铸型在该温度下持续第一时间，第一时间为9～
12min。其中陶瓷涂层的原料包括ZrCN、ZrC和SiC等，其中质量分数根据不同的使用场景和
使用要求进行适应性的调整。

[0050] 作为本发明提供的离心铸管陶瓷涂层制备方法的一种具体实施方式，通过高频加热线圈5使离心铸型达到第二预设温度包括：

[0051] 当离心铸型在第一预设温度持续第一时间后，将离心铸型的转速调整至第二转速。

[0052] 在离心铸型的转速调整至第二转速的同时，通过高频加热线圈5使离心铸型达到第二预设温度，并使离心铸型在第二预设温度下持续第二时间。

[0053] 本申请中，当离心铸型在第一转速和第一预设温度持续第一时间后，陶瓷浆料定型为涂层半成品。本申请中无需进行转炉，通过驱动辊2使离心铸型降速至第二转速，第二
转速为150～210r/min。通过高频加热线圈5使离心铸型的温度上升至第二预设温度，第二
预设温度为1400～2100℃。并且使离心铸型在第二预设温度下持续第二时间，第二时间为7
～10min。涂层半成品在第二转速、第二预设温度和第二时间下被烧结为陶瓷涂层。本申请
中，借助高频电磁线圈，使得离心铸型升温迅速。由于高频电磁线圈固定在底座1上，而离心
铸型相对于高频电磁线圈转动，使得涂层半成品能够均匀受热，从而保证了产品的质量。

[0054] 作为本发明提供的离心铸管陶瓷涂层制备方法的一种具体实施方式，并将陶瓷涂层从离心铸型取出包括：

[0055] 提升离心铸型，将离心铸型从高频加热线圈5内运出。

[0056] 本申请中，驱动辊2被限位在离心铸型开设的槽内，因此首先需要将离心铸型进行提升，然后沿高频电磁线圈的轴线将离心铸型运出，离心铸型被运出后即可进行后续陶瓷
涂层的脱模。

[0057] 本发明提供的离心铸管陶瓷涂层制备方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明离心铸管陶瓷涂层制备方法中使制作完成的陶瓷浆料流涂至离心铸型内，驱动离心铸
型转动，开启高频加热线圈5使离心铸型达到第一预设温度，通过离心铸型的热传导使陶瓷
浆料成型为涂层半成品。通过高频加热线圈5使离心铸型达到第二预设温度，通过离心铸型
的热传导对涂层半成品进行烧结。当涂层半成品烧结完成后，关闭高频加热线圈5，并将陶
瓷涂层从离心铸型取出。本申请中，将陶瓷涂层的成型和陶瓷涂层的烧结两个工序均在离
心铸型内完成，并且高频加热线圈5的加热效率较高，最终使的本申请中陶瓷涂层的生产效
率较高，降低了生产成本。

[0058] 以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。