CN101412089B - 一种耐磨复合高炉布料溜槽的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐磨复合高炉布料溜槽的制备方法，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆预置于高炉布料溜槽的铸型型腔内，合金粉芯棒材体积占耐磨溜槽总体积的20％～60％，然后将融化的基体金属液浇入高炉布料溜槽的铸型型腔内，在基体金属液的热作用下，合金粉芯棒材发生、烧结、溶渗甚至溶解，合金粉芯棒材内的合金元素在基体金属液中进行短程扩散，在原位生成冶金结合的高硬度棒状硬质点，最后冷却凝固形成高硬度棒状硬质点与基体金属冶金过渡结合体的耐磨复合高炉布料溜槽。既具有基体金属的高强度和高韧性，又具有硬质相的高硬度和高抗磨性，能够同时承受高冲击和强烈磨损，具有使用寿命长、价格低廉等特点。

Description

一种耐磨复合高炉布料溜槽的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高炉布料溜槽的制备，特别是涉及一种耐磨复合高炉布料溜槽的制备方法，该方法制备的耐磨复合高炉布料溜槽中含有柱状硬质点，使得耐磨复合高炉布料溜槽既具有基体金属的高强度和高韧性，又具有硬质相的高硬度和高抗磨性，能够同时承受高冲击和强烈磨损。

背景技术

在冶金工业中，常利用高炉布料溜槽将物料送入高炉中，这种布料溜槽在高炉炉顶中间可绕高炉的垂直线回转，并可绕一水平轴线倾动，所加物料按计量好的重量从一个料斗经过中心给料喉管下落至布料溜槽上。从而保证炉内加料均匀。现代化大型炼铁高炉，每天要将上万吨由矿石、焦炭、烧结矿等组成的炉料由布料溜槽布入炉中，这些炉料具有硬度高、棱角尖锐、流速大、冲击强等热点，加之高炉顶部温度很高，首先在溜槽的冲击区内以相当大的冲击能量撞击布料溜槽，然后高速从溜槽的滑动区滚落。因此，高炉布料溜槽的工作环境十分严酷，在间歇高温下受到严重的冲击磨损和磨料磨损，导致溜槽磨损十分严重，穿孔、断裂等事故时有发生，严重影响布料系统，乃至整个高炉的正常运行。

为了延长溜槽的使用寿命，国内外各厂家从改进材质、结构和制造工艺等方面，做了大量尝试，研制出许多形式的布料溜槽。然而，单一材料无法满足如此苛刻的工况，镶铸复合或机械复合等工艺又容易引起复合过程中的开裂现象和使用过程中的脱落想象。其工作稳定性不高。在这种情况下，迫切需要一种既能满足高炉布料溜槽严酷使用工况的复合材料，又要求其制备工艺简单且复合可靠。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种耐磨复合高炉布料溜槽的制备方法，制得的该耐磨复合高炉布料溜槽中含有柱状硬质相，且该柱状硬质相在基体内原位生成，并与基体形成冶金结合，既具有基体金属的高强度和高韧性，又具有硬质相的高硬度和高抗磨性，能够同时承受高冲击和强烈磨损，具有使用寿命长、价格低廉等特点。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种耐磨复合高炉布料溜槽的制备方法，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆预置于高炉布料溜槽的铸型型腔内，合金粉芯棒材体积占耐磨溜槽总体积的20％～60％，然后将融化的基体金属液浇入高炉布料溜槽的铸型型腔内，在基体金属液的热作用下，合金粉芯棒材发生、烧结、溶渗甚至溶解，合金粉芯棒材内的合金元素在基体金属液中进行短程扩散，在原位生成冶金结合的高硬度棒状硬质点，最后冷却凝固形成高硬度棒状硬质点与基体金属冶金过渡结合体，即制成以金属为基体、内含一定数量的棒状高硬度质点的耐磨复合高炉布料溜槽。

本发明制备的耐磨复合高炉布料溜槽，具有以下优点：

1、由于采用合金粉芯棒材，内部填充合金粉末，在基体金属液的高温作用下，合金粉芯棒材中的合金粉末烧结、溶解、扩散，与基体金属液发生冶金化合反应，同时由于合金粉末的吸热作用，降低了局部的温度，缩短了结晶过程，阻碍了合金元素的进一步扩散，从而使合金元素在原位富集，晶粒显著细化，析出大量弥散的高硬度的硬质化合物，凝固后便形成了镶嵌在基体金属中的宏观上呈棒状的硬质相，并与基体金属形成良好的冶金过渡结合，界面结合牢固，解决了硬质相脱落、碎裂的难题，耐磨性与韧性有机统一，整体性能显著提高。

2、合金粉末可根据工件的使用要求进行配比，成分可调，适应范围广。

3、由于合金粉芯棒材不含粘结剂等杂质，因此不会产生夹渣、气孔等缺陷，内部组织优良。

4、本发明的复合成型工艺可控性强、成品率高、生产质量稳定，便于大规模生产。

5、柱状硬质点为整体原位反应生成，避免镶铸复合等工艺过程中的常常出现的开裂现象和使用过程中的脱落现象。

6、根据溜槽使用工况，柱状硬质点在基体中的比例可以调节，并分布均匀；

7、根据溜槽的结构形式，可实现区域复合、表面复合或整体复合；

8、可根据输送介质，调整柱状硬质点的直径大小和分布间距，适应不同行业的需求。

附图说明

图1是柱状硬质点复合耐磨溜槽制备工艺示意图；

图2是柱状硬质点复合耐磨溜槽结构剖视图。

下面结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

参见图1、图2、按照本发明的技术方案，制备一定直径和合金粉末配比的合金粉芯棒材1扎制成捆，按照高炉布料溜槽的尺寸置于高炉布料溜槽的铸型型腔内，合金粉芯棒材体积占耐磨溜槽总体积的20％～60％，将融化的基体金属液浇入高炉布料溜槽的铸型型腔内，基体金属液对合金粉芯棒材1进行加热、烧结、溶渗甚至溶解，合金粉芯棒材1内的合金元素在钢液中进行短程扩散，在原位生成冶金结合的高硬度棒状硬质点4，最后冷却凝固形成高硬度棒状硬质点与基体金属冶金过渡结合体，即制得以高韧性高强度的金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合耐磨溜槽。

上述合金粉芯棒材1选择直径为Φ1mm～Φ10mm，其外皮为低碳钢管壁厚为0.1～1mm，芯部装有粒度为50～200目的合金粉末。

合金粉芯棒材1芯部的合金粉末由高碳铬铁粉构成，根据需要可添加钼铁粉、钨铁粉、硅铁粉、锰铁粉等合金粉。

合金粉末也可以由碳化钨、碳化硅、碳化钛、氧化铝、氮化硅、氮化钛粉末中的一种或几种构成。

基体金属3选择高锰钢、低碳钢、合金钢、灰口铸铁、球墨铸铁等公知的铸钢或铸铁中的一种。

以下是发明人给出的实施例，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1：制备高铬合金为硬质相、A3钢为基体的棒状复合耐磨溜槽

1、选用3mm直径的合金粉芯棒材1，合金粉末为高碳铬铁粉，粒度100～150目，裁剪成与溜槽厚度相同的高度；

2、采用树脂砂按照铸造工艺要求制作耐磨溜槽的铸型2；

3、将合金粉芯棒材1扎制成捆，按照占耐磨溜槽体积的50％的比例，布置于耐磨溜槽的铸型型腔中；

4、选用A3钢作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到1600℃出炉，将A3钢液浇入耐磨溜槽的铸型2的型腔内，注满为止；

5、室温冷却，待金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制成高铬合金为棒状硬质相4、A3钢为基体金属3的复合耐磨溜槽。

当然，根据实际需要，合金粉末也可以选择高碳铬铁粉与钼铁粉、钨铁粉、硅铁粉、锰铁粉的混合物。

实施例2：制备碳化钨为硬质相、A3钢为基体的棒状复合耐磨溜槽

1、选用5mm直径的合金粉芯棒材1，合金粉末为碳化钨合金粉，粒度150目，裁剪成与溜槽厚度相同的长度；

2、采用树脂砂按照铸造工艺要求制作耐磨溜槽的铸型2；

3、将合金粉芯棒材1扎制成捆，按照占耐磨溜槽体积的40％的比例，预置在耐磨溜槽2的铸型型腔内；

4、选用A3钢作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到1600℃出炉，将钢液浇入耐磨溜槽2的铸型的型腔内，注满为止；

5、室温冷却，待金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制成碳化钨为棒状硬质相4、A3钢组织为基体组织3的复合耐磨溜槽。

实施例3：制备碳化钨为硬质相、高锰钢为基体的棒状复合耐磨溜槽

1、选用3mm直径的合金粉芯棒材1，合金粉末为碳化钨合金粉，粒度50～80目，裁剪成与溜槽厚度相同的长度；

2、采用树脂砂按照铸造工艺要求制作耐磨溜槽的铸型2；

3、将合金粉芯棒材1扎制成捆，按照占耐磨溜槽体积的60％的比例，预置在耐磨溜槽2的铸型型腔内；

4、选用高锰钢Mn13作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到1650℃出炉，将钢液浇入耐磨溜槽2的型腔内，注满为止；

5、室温冷却，待金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制成碳化钨为棒状硬质相4、高锰钢组织为基体组织3的复合耐磨溜槽。

上述实施例2、3中，按照不同的需求，合金粉末还可以选择碳化硅、碳化钛、氧化铝、氮化硅或氮化钛粉末中的一种或几种混合物。

上述实施例中，按照不同的需求，基体金属3还可以选择灰口铸铁或球墨铸铁，均能够制成合格的复合耐磨溜槽。

Claims (4)

1.一种耐磨复合高炉布料溜槽的制备方法，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆预置于高炉布料溜槽的铸型型腔内，合金粉芯棒材体积占耐磨溜槽总体积的20％～60％，然后将融化的基体金属液浇入高炉布料溜槽的铸型型腔内，在基体金属液的热作用下，合金粉芯棒材发生、烧结、溶渗甚至溶解，合金粉芯棒材内的合金元素在基体金属液中进行短程扩散，在原位生成冶金结合的高硬度棒状硬质点，最后冷却凝固形成高硬度棒状硬质点与基体金属冶金过渡结合体，即制成以金属为基体、内含一定数量的棒状高硬度质点的耐磨复合高炉布料溜槽；

所述的合金粉芯棒材为直径为Φ1mm～Φ10mm，壁厚为0.1～1mm的低碳钢管，芯部灌装有粒度为50目～200目的合金粉末；

所述的合金粉末为碳化钨、碳化硅、碳化钛、氧化铝、氮化硅、氮化钛中的一种或几种混合物，或者为高碳铬铁粉或高碳铬铁粉与钼铁粉、钨铁粉、硅铁粉、锰铁粉的混合物。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的基体金属是铸钢或铸铁。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的铸钢是高锰钢或低碳钢。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的铸铁是灰口铸铁或球墨铸铁。

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