專利名稱：耐熔鋅腐蝕內加熱器的制作方法
技術領域：
本發明涉及加熱器，特別是一種用于鍍鋅鍋內的耐鋅蝕加熱器。
目前用于熱鍍鋅內加熱的加熱器由無機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，難于用于工業生產。因此，熱鍍鋅內加熱方式一直未能理想實現。
本發明的目的即在于解決上述現有技術中存在的加熱器外套管材料脆性大、易損壞、壽命低、難于用于工業生產等方面的問題，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加熱器。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的一種能插入鍍鋅鍋內直接加熱鋅的耐熔鋅腐蝕內加熱器，主要由引出電極(1)、防護帽(2)、調節螺母(3)、上壓蓋(4)和外套管(5)組成，在外套管(5)內裝有電加熱管(6)，外套管(5)是由具有良好耐熔鋅腐蝕性能和較高機械強度的金屬材料制成的，在外套管(5)和電加熱管(6)之間還裝有導熱體(7)。制成外套管(5)的金屬材料是由耐鋅蝕層(51)和強度支持層(52)組成的，所說的耐鋅蝕層(51)是經稀土元素改性的FeB金屬間化合物，所說的強度支持層(52)為普通碳鋼管。所說的經稀土元素改性的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．熱擴散法通過固體硼-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，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，隨后進行1100℃0.5小時的共晶化處理；b．粉末冶金法首先利用霧化法制成經稀土元素改性的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；燒結工藝為(1)爐內由常溫升溫至900℃ 保溫20分鐘(2)繼續升溫至1000℃ 保溫10分鐘
(3)繼續升溫至1100℃ 保溫10分鐘(4)繼續升溫至1200℃ 保溫10分鐘(5)繼續升溫至1220℃ 保溫10分鐘(6)繼續升溫至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層材料，它是由兩層金屬構成的，其中包括耐熔鋅腐蝕層(51)和強度支持層(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成，兩層材料復合后最終制成同時具備良好耐熔鋅腐蝕性能和足夠高的機械強度的金屬復層材料。
本發明具有以下優點和效果利用本耐熔鋅腐蝕金屬復層材料制成的加熱器，可長期在700℃以下的鋅液中浸泡而不被腐蝕。而且，其機械強度遠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現熱鍍鋅內加熱方式。
與目前的外加熱方式相比，用本加熱器實現的內加熱方式可節電30％以上，節鋅10～15％，鋅鍋的壽命提高10倍左右。
附圖的圖面說明如下
圖1是本發明耐熔鋅腐蝕內加熱器結構2是圖1的A部放大3是燒結工藝圖下面結合附圖和實施例作進一步說明圖1和圖2所示本發明耐熔鋅腐蝕內加熱器主要由引出電極1、防護帽2、調節螺母3、上壓蓋4和外套管5等組成，在外套管5內裝有電加熱管6，在電加熱管6內有加熱體8和絕緣填料9，加熱體8實際上是一種電熱絲，它的上端通過導線與引出電極1相接，在電加熱管6與外套管5之間裝有導熱體7。外套管5由耐鋅蝕層51和強度支持層52組成，可由下述兩種方案制成方案1經稀土元素改性的FeB金屬間化合物，成型方法有二a．熱擴散法即通過固體硼-稀土元素共滲的方法將硼原子滲入作為強度支持層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，隨后進行1100℃×0.5h的共晶化。
b．粉末冶金法首先利用霧化法制成經稀土元素改性的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，在作為強度支持層52的普通碳鋼管上壓型后燒結。燒結工藝為爐內由常溫升溫至900℃ 保溫20分鐘繼續升溫至1000℃ 保溫10分鐘繼續升溫至1100℃ 保溫10分鐘繼續升溫至1200℃ 保溫10分鐘繼續升溫至1220℃ 保溫10分鐘繼續升溫至1240℃ 保溫30分鐘降溫方案2鉬鎢合金復層材料它是由兩層金屬構成的，其中包括耐熔鋅腐蝕層51和強度支持層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成，兩層材料復合后最終制成同時具備良好耐熔鋅腐蝕性能和足夠高的機械強度的金屬復層材料。
權利要求
1．一種能插入鍍鋅鍋內直接加熱鋅的耐熔鋅腐蝕內加熱器，主要由引出電極(1)、防護帽(2)、調節螺母(3)、上壓蓋(4)和外套管(5)組成，在外套管(5)內裝有電加熱管(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械強度的金屬材料制成的，在外套管(5)和電加熱管(6)之間還裝有導熱體(7)。
2．根據權利要求1所述的耐熔鋅腐蝕內加熱器，其特征在于制成外套管(5)的金屬材料是由耐鋅蝕層(51)和強度支持層(52)組成的。
3．根據權利要求1所述的耐熔鋅腐蝕內加熱器，其特征在于所說的耐鋅蝕層(51)是經稀土元素改性的FeB金屬間化合物，所說的強度支持層(52)為普通碳鋼管。
4．根據權利要求3所述的耐熔鋅腐蝕內加熱器，其特征在于所說的經稀土元素改性的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．熱擴散法通過固體硼-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，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，隨后進行1100℃0.5小時的共晶化處理；b．粉末冶金法首先利用霧化法制成經稀土元素改性的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；燒結工藝為(1)爐內由常溫升溫至900℃ 保溫20分鐘(2)繼續升溫至1000℃ 保溫10分鐘(3)繼續升溫至1100℃ 保溫10分鐘(4)繼續升溫至1200℃ 保溫10分鐘(5)繼續升溫至1220℃ 保溫10分鐘(6)繼續升溫至1240℃ 保溫30分鐘(7)降溫
5．根據權利要求1所述的耐熔鋅腐蝕內加熱器，其特征在于制成外套管(5)的金屬材料是鉬鎢合金復層材料，它是由兩層金屬構成的，其中包括耐熔鋅腐蝕層(51)和強度支持層(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成，兩層材料復合后最終制成同時具備良好耐熔鋅腐蝕性能和足夠高的機械強度的金屬復層材料。
全文摘要
一種用于熱(浸)鍍行業,能直接加熱鍍鋅鍋內鋅液的耐熔鋅腐蝕內加熱器。其外套管用耐熔鋅腐蝕并具有較高機械強度的金屬材料制成。本加熱器可在700℃以下長期加熱鋅液而不產生腐蝕。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鋅鍋并能在熱鍍鋅惡劣的工況條件下正常工作。
文檔編號H05B3/64GK1211894SQ98117359
公開日1999年3月24日 申請日期1998年8月21日 優先權日1998年8月21日
發明者曹曉明, 姜信昌, 韓文祥 申請人:河北工業大學, 天津市工大鍍鋅設備有限公司