專利名稱：耐熔鋅腐蝕內(nèi)加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加熱器，特別是一種用于鍍鋅鍋內(nèi)的耐鋅蝕加熱器。
目前用于熱鍍鋅內(nèi)加熱的加熱器由無(wú)機(jī)非金屬材料如石英玻璃、炭化硅、氮化硅或石墨等制成耐熔鋅腐蝕的外套管，內(nèi)裝加熱體制成。由于這些材料脆性大，易損壞，壽命低，難于用于工業(yè)生產(chǎn)。因此，熱鍍鋅內(nèi)加熱方式一直未能理想實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的目的即在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的加熱器外套管材料脆性大、易損壞、壽命低、難于用于工業(yè)生產(chǎn)等方面的問(wèn)題，而提供一種用特殊金屬材料制成其外套管的耐熔鋅腐蝕內(nèi)加熱器。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種能插入鍍鋅鍋內(nèi)直接加熱鋅的耐熔鋅腐蝕內(nèi)加熱器，主要由引出電極(1)、防護(hù)帽(2)、調(diào)節(jié)螺母(3)、上壓蓋(4)和外套管(5)組成，在外套管(5)內(nèi)裝有電加熱管(6)，外套管(5)是由具有良好耐熔鋅腐蝕性能和較高機(jī)械強(qiáng)度的金屬材料制成的，在外套管(5)和電加熱管(6)之間還裝有導(dǎo)熱體(7)。制成外套管(5)的金屬材料是由耐鋅蝕層(51)和強(qiáng)度支持層(52)組成的，所說(shuō)的耐鋅蝕層(51)是經(jīng)稀土元素改性的FeB金屬間化合物，所說(shuō)的強(qiáng)度支持層(52)為普通碳鋼管。所說(shuō)的經(jīng)稀土元素改性的FeB金屬間化合物與普通碳鋼管之間的成型方法有以下兩種a．熱擴(kuò)散法通過(guò)固體硼-稀土元素共滲的方法，將硼原子滲入普通碳鋼管表面，滲硼工藝為950℃15小時(shí)，滲硼劑配方為供硼劑B4C 5～20％wt，活化劑KBF45～15％wt，催化劑(30％NH4BF4+70％NH4Cl)0.5～2％wt，韌化劑稀土鈰合金2～8％wt，余量SiC，隨后進(jìn)行1100℃0.5小時(shí)的共晶化處理；b．粉末冶金法首先利用霧化法制成經(jīng)稀土元素改性的FeB粉，制粉配方為硼鐵89％wt，純鐵10％wt，鈰稀土合金1％wt；壓型配方為鐵粉15％wt，改性FeB粉85％wt；兩種粉末混勻后在普通碳鋼管上壓型后燒結(jié)；燒結(jié)工藝為(1)爐內(nèi)由常溫升溫至900℃ 保溫20分鐘(2)繼續(xù)升溫至1000℃ 保溫10分鐘
(3)繼續(xù)升溫至1100℃ 保溫10分鐘(4)繼續(xù)升溫至1200℃ 保溫10分鐘(5)繼續(xù)升溫至1220℃ 保溫10分鐘(6)繼續(xù)升溫至1240℃ 保溫30分鐘(7)降溫制成外套管(5)的金屬材料是鉬鎢合金復(fù)層材料，它是由兩層金屬構(gòu)成的，其中包括耐熔鋅腐蝕層(51)和強(qiáng)度支持層(52)；耐熔鋅腐蝕層(51)是用粉末冶金法壓制成型的，材料成分為Mo 68～70％wt、W 28～29％wt和0.5～4.5％wt的稀土鈰合金；強(qiáng)度支持層(52)由熔鑄法成型，其材料由純金屬如銅、鋁、鋅、鉛、鎘、鎳等或它們的合金構(gòu)成，兩層材料復(fù)合后最終制成同時(shí)具備良好耐熔鋅腐蝕性能和足夠高的機(jī)械強(qiáng)度的金屬?gòu)?fù)層材料。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果利用本耐熔鋅腐蝕金屬?gòu)?fù)層材料制成的加熱器，可長(zhǎng)期在700℃以下的鋅液中浸泡而不被腐蝕。而且，其機(jī)械強(qiáng)度遠(yuǎn)高于其它耐熔鋅腐蝕金屬材料和非金屬材料。用其作為熱鍍鋅鋅鍋的加熱元件可理想的實(shí)現(xiàn)熱鍍鋅內(nèi)加熱方式。
與目前的外加熱方式相比，用本加熱器實(shí)現(xiàn)的內(nèi)加熱方式可節(jié)電30％以上，節(jié)鋅10～15％，鋅鍋的壽命提高10倍左右。
附圖的圖面說(shuō)明如下

圖1是本發(fā)明耐熔鋅腐蝕內(nèi)加熱器結(jié)構(gòu)2是圖1的A部放大3是燒結(jié)工藝圖下面結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明圖1和圖2所示本發(fā)明耐熔鋅腐蝕內(nèi)加熱器主要由引出電極1、防護(hù)帽2、調(diào)節(jié)螺母3、上壓蓋4和外套管5等組成，在外套管5內(nèi)裝有電加熱管6，在電加熱管6內(nèi)有加熱體8和絕緣填料9，加熱體8實(shí)際上是一種電熱絲，它的上端通過(guò)導(dǎo)線與引出電極1相接，在電加熱管6與外套管5之間裝有導(dǎo)熱體7。外套管5由耐鋅蝕層51和強(qiáng)度支持層52組成，可由下述兩種方案制成方案1經(jīng)稀土元素改性的FeB金屬間化合物，成型方法有二a．熱擴(kuò)散法即通過(guò)固體硼-稀土元素共滲的方法將硼原子滲入作為強(qiáng)度支持層52的普通碳鋼管表面。滲硼工藝為950℃×15h，滲硼劑配方為供硼劑B4C 15％wt，活化劑KBF410％wt，催化劑(30％NH4BF4+70％NH4Cl)1.5％wt，韌化劑稀土鈰合金5％wt，余量SiC，隨后進(jìn)行1100℃×0.5h的共晶化。
b．粉末冶金法首先利用霧化法制成經(jīng)稀土元素改性的FeB粉制粉配方硼鐵(含硼23.8％)89％wt；純鐵10％wt；鈰稀土合金1％wt。壓型配方鐵粉15％wt；改性FeB粉85％wt。兩種粉末混勻后，在作為強(qiáng)度支持層52的普通碳鋼管上壓型后燒結(jié)。燒結(jié)工藝為爐內(nèi)由常溫升溫至900℃ 保溫20分鐘繼續(xù)升溫至1000℃ 保溫10分鐘繼續(xù)升溫至1100℃ 保溫10分鐘繼續(xù)升溫至1200℃ 保溫10分鐘繼續(xù)升溫至1220℃ 保溫10分鐘繼續(xù)升溫至1240℃ 保溫30分鐘降溫方案2鉬鎢合金復(fù)層材料它是由兩層金屬構(gòu)成的，其中包括耐熔鋅腐蝕層51和強(qiáng)度支持層52；耐熔鋅腐蝕層51是用粉末冶金法壓制成型的，材料成分為Mo 70％wt、W 29％wt和1％wt的稀土鈰合金；強(qiáng)度支持層52由熔鑄法成型，其材料由純金屬如銅、鋁、鋅、鉛、鎘、鎳等或它們的合金構(gòu)成，兩層材料復(fù)合后最終制成同時(shí)具備良好耐熔鋅腐蝕性能和足夠高的機(jī)械強(qiáng)度的金屬?gòu)?fù)層材料。
權(quán)利要求
1．一種能插入鍍鋅鍋內(nèi)直接加熱鋅的耐熔鋅腐蝕內(nèi)加熱器，主要由引出電極(1)、防護(hù)帽(2)、調(diào)節(jié)螺母(3)、上壓蓋(4)和外套管(5)組成，在外套管(5)內(nèi)裝有電加熱管(6)，其特征在于外套管(5)是由具有良好耐熔鋅腐蝕性能和較高機(jī)械強(qiáng)度的金屬材料制成的，在外套管(5)和電加熱管(6)之間還裝有導(dǎo)熱體(7)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熔鋅腐蝕內(nèi)加熱器，其特征在于制成外套管(5)的金屬材料是由耐鋅蝕層(51)和強(qiáng)度支持層(52)組成的。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熔鋅腐蝕內(nèi)加熱器，其特征在于所說(shuō)的耐鋅蝕層(51)是經(jīng)稀土元素改性的FeB金屬間化合物，所說(shuō)的強(qiáng)度支持層(52)為普通碳鋼管。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐熔鋅腐蝕內(nèi)加熱器，其特征在于所說(shuō)的經(jīng)稀土元素改性的FeB金屬間化合物與普通碳鋼管之間的成型方法有以下兩種a．熱擴(kuò)散法通過(guò)固體硼-稀土元素共滲的方法，將硼原子滲入普通碳鋼管表面，滲硼工藝為950℃15小時(shí)，滲硼劑配方為供硼劑B4C5～20％wt，活化劑KBF45～15％wt，催化劑(30％NH4BF4+70％NH4Cl)0.5～2％wt，韌化劑稀土鈰合金2～8％wt，余量SiC，隨后進(jìn)行1100℃0.5小時(shí)的共晶化處理；b．粉末冶金法首先利用霧化法制成經(jīng)稀土元素改性的FeB粉，制粉配方為硼鐵89％wt，純鐵10％wt，鈰稀土合金1％wt；壓型配方為鐵粉15％wt，改性FeB粉85％wt；兩種粉末混勻后在普通碳鋼管上壓型后燒結(jié)；燒結(jié)工藝為(1)爐內(nèi)由常溫升溫至900℃ 保溫20分鐘(2)繼續(xù)升溫至1000℃ 保溫10分鐘(3)繼續(xù)升溫至1100℃ 保溫10分鐘(4)繼續(xù)升溫至1200℃ 保溫10分鐘(5)繼續(xù)升溫至1220℃ 保溫10分鐘(6)繼續(xù)升溫至1240℃ 保溫30分鐘(7)降溫
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熔鋅腐蝕內(nèi)加熱器，其特征在于制成外套管(5)的金屬材料是鉬鎢合金復(fù)層材料，它是由兩層金屬構(gòu)成的，其中包括耐熔鋅腐蝕層(51)和強(qiáng)度支持層(52)；耐熔鋅腐蝕層(51)是用粉末冶金法壓制成型的，材料成分為Mo 68～70％wt、W 28～29％wt和0.5～4.5％wt的稀土鈰合金；強(qiáng)度支持層(52)由熔鑄法成型，其材料由純金屬如銅、鋁、鋅、鉛、鎘、鎳等或它們的合金構(gòu)成，兩層材料復(fù)合后最終制成同時(shí)具備良好耐熔鋅腐蝕性能和足夠高的機(jī)械強(qiáng)度的金屬?gòu)?fù)層材料。
全文摘要
一種用于熱(浸)鍍行業(yè),能直接加熱鍍鋅鍋內(nèi)鋅液的耐熔鋅腐蝕內(nèi)加熱器。其外套管用耐熔鋅腐蝕并具有較高機(jī)械強(qiáng)度的金屬材料制成。本加熱器可在700℃以下長(zhǎng)期加熱鋅液而不產(chǎn)生腐蝕。此外,該加熱器還能承受鋅液凝固收縮的擠壓力和工件的偶然碰撞,因此可以用于直接啟動(dòng)鋅鍋并能在熱鍍鋅惡劣的工況條件下正常工作。
文檔編號(hào)H05B3/64GK1211894SQ98117359
公開(kāi)日1999年3月24日 申請(qǐng)日期1998年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月21日
發(fā)明者曹曉明, 姜信昌, 韓文祥 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué), 天津市工大鍍鋅設(shè)備有限公司