CN101319299A - 钢厂转炉烟罩防护用热喷涂涂层材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢厂转炉烟罩防护用热喷涂涂层材料、粉芯丝材及其制备方法。该热喷涂涂层材料由下列各原料按比例混合而成：CrB2合金粉40－60％，Ni粉16－24％，Mo粉12－16％，Nb粉7－10％，Si粉1－3％，Al粉3－7％，Fe粉1－12％，该粉芯丝材包括粉芯和包裹粉芯的外皮，所述粉芯采用上述涂层材料，该粉芯丝材的制备方法主要是比例称取上述各种粉体，经混合后烘干，将不锈钢带制成U型槽，将粉芯材料填充到该U形槽中，合接口后通过拉拔或轧丝方式逐级减径，最终形成φ2.0mm的成品丝材。这种材料经过热喷涂可以在转炉烟罩冷却水管表面形成耐高温氧化、冷热疲劳，抗烟气腐蚀、溅渣冲蚀等性能良好的涂层，以对烟罩表面起到良好的保护作用，并可以防止冷却水管爆裂。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢厂转炉烟罩防护用热喷涂涂层材料、粉芯丝材及其制备方法，该涂层材料主要可用于裙罩、移动烟罩、固定烟罩和尾部烟罩等转炉烟罩的表面防护。
技术背景
炼钢车间转炉烟罩包括裙罩、移动烟罩、固定烟罩和尾部烟罩等，起着收集、冷却与输送烟气等多方面的作用。
转炉烟罩所处工况恶劣，烟气温度高达1100-1400℃，转炉吹炼生产过程中会产生含大量CO、CO2、N2、S、O2、H2、P2O5、MgO、SiO2、CaO、FeO、Fe2O3等物质的高温炉气、粉尘，极易使烟罩管壁产生高温氧化腐蚀和冲蚀磨损。多种因素(如低周交变热应力、高温氧化、高温腐蚀、烟气冲刷、工质水及其循环因素)的复合作用是烟罩产生爆管的原因。
烟罩温度在一炉接一炉的持续炼钢中不停地周期演变；烟罩管子内侧水冷与外侧受火焰作用造成管横断面上温差。这两种因素导致材料热疲劳，热疲劳促使管壁产生裂纹。
转炉烟罩腐蚀是由于烟罩水冷系统所用碳钢管材因酸类物质水化侵袭引起的，高温烟气中SO2及SO3含量较高时会发生严重腐蚀。
冲蚀是因转炉烟气携带大量固体渣粒引起的。这些固体颗粒，大部分为氧化铁，一小部分是氧化钙、氧化锰、氧化硅，质地都很坚硬。当这些坚硬颗粒以高达35-45m/s的速度从转炉中排出时，烟罩外表面受到猛烈冲击，使管表面氧化铁层脱落。露出的金属表面重新形成氧化亚铁，但随后又被冲掉，再露出金属表面生成氧化亚铁再被冲掉，如此反复，管壁越来越来薄。
因此，转炉烟罩冷却水管表面的涂层需要具有很好的耐高温氧化、冷热疲劳，抗烟气腐蚀、溅渣冲蚀性能，现有技术下的涂层材料还不能很好地满足这些要求。
发明内容
为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种钢厂转炉烟罩防护用热喷涂涂层材料，还提供了一种采用这种涂层材料的粉芯丝材，这种材料经过热喷涂可以使转炉烟罩冷却水管表面形成耐高温氧化、冷热疲劳，抗烟气腐蚀、溅渣冲蚀等性能良好的涂层，以对烟罩表面起到良好的保护作用，并可以防止冷却水管爆裂。
本发明实现上述目的的技术方案是：一种钢厂转炉烟罩防护用热喷涂涂层材料，由下列各原料按比例混合而成：CrB2合金粉40-60％(质量比，下同)，Ni粉16-24％，Mo粉12-16％，Nb粉7-10％，Si粉1-3％，Al粉3-7％，Fe粉1-12％。
一种钢厂转炉烟罩防护用热喷涂粉芯丝材，包括粉芯和包裹粉芯的外皮，所述粉芯由下列各原料按比例混合而成：CrB2合金粉40-60％(质量比，下同)，Ni粉16-24％，Mo粉12-16％，Nb粉7-10％，Si粉1-3％，Al粉3-7％，Fe粉1-12％。
一种钢厂转炉烟罩防护用热喷涂粉芯丝材的制备方法，包括下列步骤：
(1)取Ni粉、Mo粉、Nb粉、Si粉、Al粉和Fe粉(其中Al粉和Fe粉应经过镍包覆)，按比例要求称重，其中上述各种原料在粉芯中的质量比为：Ni粉16-24％，Mo粉12-16％，Nb粉7-10％，Si粉1-3％，Al粉3-7％，Fe粉1-12％；
(2)取块状CrB2进行气流粉碎，经筛选和团聚形成符合要求的CrB2粉，按比例要求称重，CrB2合金粉在粉芯中的质量比为40-60％；
(3)将步骤(1)和(2)形成的各粉料混合；
(4)将步骤(3)混合的物料进行烘干；
(5)以不锈钢带制作外皮，将该不锈钢带进行剪裁、表调和烘干后上线，经成型辊弯曲成U形槽；
(6)将步骤(4)配制好的粉芯混合料，依32％-42％的加粉系数用送粉器进行加粉，填充到外皮的U形槽中；
(7)合接口：采用成型辊将填充后的外皮U形槽封闭；
(8)通过拉拔或轧丝方式将封闭后的丝材逐级减径，每次约减径0.2mm，最终形成φ2.0mm的成品丝材；
(9)将成品丝材绕制成出厂所需的盘状，经计量和包装后形成可以出厂的产品。
本发明的有益效果是：通过电弧喷涂技术在转炉烟罩冷却水管壁制作厚0.4-0.6mm的涂层，其技术指标为：洛氏硬度：≥60HRC，结合强度：≥55MPa，相对耐耐磨性：Q235钢的18倍，工作温度：1200℃以下，热震稳定性：800℃至室温循环15次涂层无变化，涂层的750℃抗高温氧化性：102G钢的36倍；涂层的750℃抗热腐蚀(硫化物腐蚀)性能：102G钢的28倍。由于本发明各组份的配合得当，形成的涂层具有良好的耐高温氧化、冷热疲劳、抗高温烟气腐蚀、溅渣冲蚀的作用，大大提高转炉烟罩的使用寿命。本发明也可以用于其他类似场合下的表面防护。
附图说明
附图是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
本发明涂层材料的原料优选配比为：CrB2合金粉45-50％，Ni粉18-21％，Mo粉13-15％，Nb粉8-9％，Si粉1.5-2.5％，Al粉4-6％，Fe粉2.5-4.5％。
下面，给出几种配比列实施例：
实施例1：CrB2合金粉40％，Ni粉24％，Mo粉12％，Nb粉10％，Si粉1％，Al粉7％，Fe粉6％。
实施例2：CrB2合金粉60％，Ni粉16％，Mo粉12％，Nb粉7％，Si粉1％，Al粉3％，Fe粉1％。
实施例3：CrB2合金粉47％，Ni粉16％，Mo粉16％，Nb粉7％，Si粉3％，Al粉3％，Fe粉8％。
实施例4：CrB2合金粉48％，Ni粉19％，Mo粉12％，Nb粉10％，Si粉1％，Al粉7％，Fe粉3％。
实施例5：CrB2合金粉59％，Ni粉24％，Mo粉12％，Nb粉7％，Si粉1％，Al粉3％，Fe粉12％。
实施例6：CrB2合金粉45％，Ni粉20％，Mo粉12％，Nb粉10％，Si粉1％，Al粉7％，Fe粉5％。
实施例7：CrB2合金粉48％，Ni粉19.5％，Mo粉14％，Nb粉8.5％，Si粉2％，Al粉5％，Fe粉3％。
实施例8：CrB2合金粉45％，Ni粉21％，Mo粉13％，Nb粉9％，Si粉1.5％，Al粉6％，Fe粉4.5％。
实施例9：CrB2合金粉50％，Ni粉18％，Mo粉15％，Nb粉8％，Si粉2.5％，Al粉4％，Fe粉2.5％。
所述粉CrB2的粒径优选为45-75μm，其它粉体的粒径优选38μm以下。
所述Al粉和Fe粉优选镍包覆粉体。
本发明的粉芯丝材中的粉芯采用上述涂层材料。
所述粉芯丝材中的粉芯与外皮的质量比一般为32-42％，例如32％、35％、38％、40％、42％等。
本发明的制备方法可以参见附图，包括下列步骤：
(1)取符合要求的Ni粉、Mo粉、Nb粉、Si粉、Al粉和Fe粉(其中Al粉和Fe粉应经过镍包覆)，按比例要求称重；
(2)取块状进CrB2行气流粉碎，经筛选和团聚形成符合要求的CrB2粉，按比例要求称重；
(3)将步骤(1)和(2)形成的各粉料混合，可采用VH-500型混合机混合30分钟左右；
(4)将步骤(3)混合的物料进行烘干，可采用RGY-36-1型烘干机烘干2小时，烘干温度180度；
(5)以不锈钢带制作外皮，优选308不锈钢带，优选厚0.35mm×宽16.5mm的不锈钢带(指剪裁后宽度)，依现有技术进行剪裁、表调和烘干后上线，经成型辊弯曲成U形槽；
(6)将步骤(4)配制好的粉芯混合料，依要求的加粉系数(粉芯与外皮的质量比)用送粉器进行加粉，填充到外皮的U形槽中；
(7)合接口：采用成型辊将填充后的外皮U形槽封闭；
(8)通过拉拔或轧丝方式将封闭后的丝材逐级减径，每次约减径0.2mm，最终形成φ2.0mm的成品丝材；
(9)将成品丝材绕制成出厂所需的盘状，经计量和包装后形成可以出厂的产品。
Claims (10)
1.一种钢厂转炉烟罩防护用热喷涂涂层材料，其特征在于由下列各原料按比例混合而成：CrB2合金粉40-60％，Ni粉16-24％，Mo粉12-16％，Nb粉7-10％，Si粉1-3％，Al粉3-7％，Fe粉1-12％。
2.如权利要求1所述的钢厂转炉烟罩防护用热喷涂涂层材料，其特征在于所述原料配比为：CrB2合金粉45-50％，Ni粉18-21％，Mo粉13-15％，Nb粉8-9％，Si粉1.5-2.5％，Al粉4-6％，Fe粉2.5-4.5％。
3.如权利要求1或2所述的钢厂转炉烟罩防护用热喷涂涂层材料，其特征在于所述CrB2粉的粒径为45-75μm，其它粉体的粒径为38μm以下，所述Al粉和Fe粉采用镍包覆粉体。
4.一种钢厂转炉烟罩防护用热喷涂粉芯丝材，其特征在于包括粉芯和包裹粉芯的外皮，所述粉芯由下列各原料按比例混合而成：CrB2合金粉45-60％(质量比，下同)，Ni粉16-24％，Mo粉12-16％，Nb粉7-10％，Si粉1-3％，Al粉3-7％，Fe粉1-12％。
5.如权利要求4所述的钢厂转炉烟罩防护用热喷涂粉芯丝材，其特征在于所述粉芯的原料配比为：CrB2合金粉45-50％，Ni粉18-21％，Mo粉13-15％，Nb粉8-9％，Si粉1.5-2.5％，Al粉4-6％，Fe粉2.5-4.5％。
6.如权利要求4所述的钢厂转炉烟罩防护用热喷涂粉芯丝材，其特征在于所述CrB2粉的粒径为45-75μm，其它粉体的粒径为38μm以下，所述Al粉和Fe粉采用镍包覆粉体。
7.如权利要求5所述的钢厂转炉烟罩防护用热喷涂粉芯丝材，其特征在于所述CrB2粉的粒径为45-75μm，其它粉体的粒径为38μm以下，所述Al粉和Fe粉采用镍包覆粉体。
8.如权利要求4、5、6、或7所述的钢厂转炉烟罩防护用热喷涂粉芯丝材，其特征在于所述粉芯与所述外皮的质量比为32-42％。
9.一种钢厂转炉烟罩防护用热喷涂粉芯丝材的制备方法，包括下列步骤：
(1)取Ni粉、Mo粉、Nb粉、Si粉、Al粉和Fe粉(其中Al粉和Fe粉应经过镍包覆)，按比例要求称重，其中上述各种原料在粉芯中的质量比为：Ni粉16-24％，Mo粉12-16％，Nb粉7-10％，Si粉1-3％，Al粉3-7％，Fe粉1-12％；
(2)取块状CrB2进行气流粉碎，经筛选和团聚形成符合要求的粉CrB2，按比例要求称重，CrB2合金粉在粉芯中的质量比为45-60％；
(3)将步骤(1)和(2)形成的各粉料混合；
(4)将步骤(3)混合的物料进行烘干；
(5)以不锈钢带制作外皮，将该不锈钢带进行剪裁、表调和烘干后上线，经成型辊弯曲成U形槽；
(6)将步骤(4)配制好的粉芯混合料，依32％-42％的加粉系数用送粉器进行加粉，填充到外皮的U形槽中；
(7)合接口：采用成型辊将填充后的外皮U形槽封闭；
(8)通过拉拔或轧丝方式将封闭后的丝材逐级减径，每次约减径0.2mm，最终形成φ2.0mm的成品丝材；
(9)将成品丝材绕制成出厂所需的盘状，经计量和包装后形成可以出厂的产品。
10.如权利要求9所述的钢厂转炉烟罩防护用热喷涂粉芯丝材的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中采用VH-500型混合机混合30分钟，步骤(4)中采用RGY-36-1型烘干机烘干2小时，烘干温度为180度。
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