[发明专利]薄壁碳化硅管材防变形挤出成型工艺及专用防变形支架

说明书

一种薄壁碳化硅管材防变形挤出成型工艺及专用防变形支架，该工艺通过优化结合剂、塑形剂，提高预混料固含量，建立产品结构与性能间构效关系，解决薄壁碳化硅陶瓷传热元件制备的瓶颈问题，采用挤压成型方法制备壁厚δ＝1.8‑2.4mm，外径Φ＝16.5‑22.5mm的碳化硅传热管材，替代进口。将该防变形支架置于挤出设备前端用于接纳挤出的碳化硅管材，管材切断后可推动支撑杆移动至一侧，并移动下一个支撑杆使得空的支撑槽对准挤出设备，进行下一次操作，操作方便。升降座高度可调节以便于配合不同高度的挤出设备使用；支架的螺栓连接部在支撑杆的螺纹孔内配装且可以调节支架的高度，便于调平支撑槽；风干机构设于支撑座上部，对碳化硅进行风干，加速定型，防止变形。

技术领域

本发明涉及碳化硅管材加工技术领域，具体地，涉及一种薄壁碳化硅管材防变形挤出成型工艺。

背景技术

换热器作为化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的热量交换设备，应用十分广泛。在化工生产中，被作为加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器和再沸器等，主要功能是实现生产过程中热量的交换和传递，保证工艺过程对介质要求的特定温度。在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的10％-20％；在炼油厂中，约占总投资的35％-40％。然而如果发生失效事故将会出现人员伤亡、直接经济损失、间接损失、环境污染等一系列严重后果。特别是传热元件-换热管是换热器中直接与物料接触的关键部件，长期暴露在恶劣工作环境中非常容易由于腐蚀泄露引发失效。可见，研究开发新型材质传热元件在工程实际中对促进经济发展，保障人民生命财产安全具有重要意义。

现有的换热器有以下几种：钢基换热器价廉、容易加工，占据了换热器市场的绝大部分份额，但是遇到腐蚀性介质场合就无法应对。石墨易氧化，耐压、耐温或耐腐蚀性能有限，导热效率不高。稀有金属：钽、锆和铪合金来说，性价比依然是其主要缺点。因此，急需寻求具有耐腐蚀、耐高温、耐压材质的换热器来解决特殊工况条件下的热量转换任务。

碳化硅换热器是以无压烧结碳化硅材料制成的元件为主体，与其它材料制成的元件组合而成的设备。碳化硅材料具有非常优良的导热性、耐腐蚀性及耐高温性能，尤其是在强腐蚀介质的换热工况下，具有其它材料无可比拟的优势。因此，如果能够引入碳化硅换热器来取代部分氟塑料和贵金属热交换应用，经济效果是非常巨大的。

碳化硅换热器制造的核心技术是碳化硅传热元件-SiC热交换管、板及连接部件的制备。为了提高换热效率，在保证质量性能的前提下，要求SiC热交换管的管壁尽可能薄。目前，碳化硅薄壁细长传热元件在生产时容易发生弯曲、裂纹等缺陷，产品废品率偏高，且对于薄壁碳化硅且连接部件的耐热性能仍然没有得到很好解决，导致我国碳化硅换热器主要靠进口。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种薄壁碳化硅管材防变形挤出成型工艺及专用防变形支架，通过优化结合剂、塑形剂，提高预混料固含量，建立产品结构与性能间构效关系，解决薄壁碳化硅陶瓷传热元件制备的瓶颈问题，采用挤压成型方法制备壁厚δ＝1.5-2mm，外径Φ＝14-19mm的碳化硅传热管材，替代进口。

本发明提供了一种薄壁碳化硅管材防变形挤出成型工艺，包括以下步骤：

(1)配料：称取碳化硅粉料、羟丙基甲基纤维素及碳源，分别倒入搅拌锅中，搅拌使得羟丙基甲基纤维素和碳源完全融入到碳化硅粉料中得到混合粉料A；称取碳化硼加入脱脂剂中，搅拌分散均匀得到碳化硼混合液B；

(2)混料：将混合粉料A加入水泥胶砂搅拌机进行搅拌，搅拌均匀后，将碳化硼混合液B缓慢加入到搅拌锅中，同时将润滑剂加入搅拌锅中，搅拌30min后，用塑料膜包装好，置于阴凉处，放置24h得到混合料C；

(3)炼泥：将炼泥机内清理干净并启动，炼泥机开始旋转后，将混合料C缓慢加入练泥机中，炼泥机前段碎料弃掉，直到没有碎料挤出后，将炼出的碳化硅棒再放入炼泥机中反复炼泥，待多次炼泥后，将炼出的碳化硅混合料分成多段，得到碳化硅棒；