CN102660728B - 风口小套的共渗工艺及风口小套 - Google Patents
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Abstract
一种风口小套的共渗工艺，包括以下步骤：步骤1、对风口小套的共渗部分进行打磨光亮；步骤2、风口小套的共渗部分填上共渗材料，并用陶泥封实，再套上不锈钢筒；步骤3、风口小套的未共渗部分填充三氧化二铝；步骤4、将风口小套加温至850-900摄氏度，并保持8个小时；步骤5、将不锈钢筒拆下，通过对风口小套进行共渗工艺加工，使加工出的风口小套致密度高、耐磨性好、抗高温氧化性强、使用寿命长，表面的维氏硬度可以提高330个单位，而表面的高温抗氧化能力则提高约23倍，所以采用多元合金共渗的风、渣口其使用寿命比未经共渗提高一倍以上。
Description
技术领域
本发明涉及炼铁技术领域，尤其涉及一种风口小套的共渗工艺及风口小套。
背景技术
高炉风口，尤其是风口小套，位于高炉内，其使用环境十分恶劣，要承受高温热风（1000~1250℃）冲刷，1500℃左右的渣铁以及高速循环运动的炽热物料的撞击和冲刷，风口前端的外表面要承受来自回旋区2000℃左右的高温辐射以及1000℃以上的气流、渣铁的对流换热，因此其风口小套的寿命一般比较短，短寿命将会带来如下问题：（1）需要频繁的更换风口小套，导致人工成本和生产成本的增加；（2）更换时需要降压休风，从而影响生产进度和生铁产量等带来能源消耗增加的问题。
目前的风口小套一般采用紫铜、纯铜铸造的，有高铝质的、铝锆质的，有氮化硅结合碳化硅质的表面堆焊，还有在风口小套表面喷涂一层耐磨耐热材料的，采用高铝质堆焊的风口小套强度、耐磨性能差，铝锆质的风口小套工艺复杂，成本高，产量低。而采用紫铜、纯铜铸造或氮化硅结合碳化硅制造的风口小套成本高，而在风口小套使用环境下，其前端表层上的耐磨耐热涂料的风口小套抗高温氧化性能差，而且其表面的涂层在高温下极容易脱落。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种风口小套的共渗工艺，使加工出的风口小套致密度高、耐磨性好、韧性好、实用寿命长。
为解决上述技术问题，本发明提供一种风口小套的共渗工艺，包括以下步骤：
步骤1、对风口小套的共渗部分进行打磨光亮；
步骤2、风口小套的共渗部分填上共渗材料，并用陶泥封实，再套上不锈钢筒；
步骤3、风口小套的未共渗部分填充三氧化二铝；
步骤4、将风口小套加温至850-900摄氏度，并保持8个小时；
步骤5、将不锈钢筒拆下。
本发明改进有，所述共渗材料包括以下重量百分比的物质粉末：
钼铁：35%~45%；
铝铁：25%~35%；
镍：5%~15%；
铬：5%~15%；
钛：5%~15%；
催化剂：0.3%~2.8%。
本发明改进有，所述物质粉末的直径小于等于74um。
本发明改进有，所述步骤2中的风口小套的共渗部分填上共渗材料具体为，将步骤1后的风口小套放置在不锈钢的套盆中，盆底内铺设有共渗材料。
本发明改进有，所述步骤4具体为：将风口小套放置在电阻炉中加温至850-900摄氏度，保持8小时。
本发明改进有，在风口小套形成的共渗层的厚度大于等于2毫米。
本发明进一步提供一种风口小套，包括法兰及小套本体，所述小套本体为中空的锥筒形套筒，所述套筒的前端外表面设置有合金耐磨层。
本发明改进有，所述合金耐磨层的材质包括以下重量百分比的物质粉末：
钼铁：35%~45%；
铝铁：25%~35%；
镍：5%~15%；
铬：5%~15%；
钛：5%~15%；
氯化铵：0.3%~2.8%。
本发明的有益效果是：通过对风口小套进行共渗工艺加工，使加工出的风口小套致密度高、耐磨性好、抗高温氧化性能强、使用寿命长，表面的维氏硬度可以提高330个单位，而表面的高温抗氧化能力则提高约23倍，所以采用多元合金共渗的风、渣口铲平其使用寿命比未经共渗提高一倍以上。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式详予说明。
首先，要先制出多元合金共渗工艺的共渗材料，所述共渗材料包括以下重量百分比的物质粉末：
钼铁：35%~45%；
铝铁：25%~35%；
镍：5%~15%；
铬：5%~15%；
钛：5%~15%；
催化剂：0.3%~2.8%。
其中，所述催化剂为氯化铵，具体的所述钼铁（40%）、铝铁（30%）、镍（10%）铬（10%）、钛（10%），这些物质在混合之前粉碎后再经过200目的筛网过筛，所述物质粉末的直径小于等于74um，之后均匀混合，形成了多元合金共渗的共渗材料。
本发明提供的一种风口小套的共渗工艺，包括以下步骤：
步骤1、对风口小套的共渗部分进行打磨，风口小套的材质在本实施例中为铜，采用专用的打磨设备。
步骤2、在打磨后的共渗部分填上共渗材料，并用陶泥封实，再套上不锈钢筒；套上不锈钢筒后，可以使整个风口小套共渗充分；
具体的，所述步骤2中的风口小套的共渗部分填上共渗材料为将步骤1后的风口小套放置在不锈钢的套盆中，盆底内铺设有共渗材料，套盆设计与风口小套的前端相适配，风口小套放入套盆中，使得风口小套的前端直接触碰到共渗材料，并将打磨光亮的部位周围也填充上共渗材料，封实陶泥。
步骤3、风口小套的未共渗部分填充三氧化二铝；附着在风口小套上的未共渗部分三氧化二铝可以防止铜材在高温氧化后造成风口的溶蚀损坏。
步骤4、将风口小套加温至850-900摄氏度，并保持8个小时，具体的可以采用电阻炉来实现风口小套的加热，加热后，共渗材料与铜基材料经过共析晶体排列生成共渗层。
步骤5、将陶泥拆封、不锈钢筒拆下，自然冷却后即在风口小套的前端表面上形成了共渗层。
本实施例中，在风口小套形成的共渗层的厚度大于等于2毫米。
通过多元合金与铜体共渗，使得风口小套具有耐高温、抗氧化等特性，主要表现在如下方面：
一、共渗层的组织
在风口小套上形成的共渗层分为三层：过共析层、共析层和亚共析层。
过共析层，约占渗层厚度的25%，共析层，月占渗层厚度的15%；亚共析层，约占渗层厚度的60%。
二、共渗层的性能
钼铁、铝铁、镍共渗层具有较高的硬度和优良的高温抗氧化能力。
具体的分为两部分来检测：
1、共渗层的硬度
将共渗试样，做成金相磨片，径磨制、抛光、侵蚀后，在71型显微硬度计上测定其显微硬度，载荷100g，结果参照表1：
表1
通过表1可知，在共渗层的表面及亚表面，由金相组织可知：是MoAl12和共析体的混合物。定量金相测定表面MoAl12约占20%，因此，按照混合物性能的线性规则，此混合物的平均硬度为Hv=1056*0.2+269*0.8=426kg/mm2和纯铜的维氏硬度相比，高出了344单位，也就是说，铝钼、铬、镍形成的共渗层的表面硬度相当于弹簧钢的硬度，并且共渗渗层的硬度，由表及里逐渐降低。
2、高温抗氧化
高温抗氧化性采用丝状式样，一半进行铝、钼、铬、镍共渗，一半未共渗，用千分表及卡尺测定直径及长度，并用十万分之一自动数显天平精确称重，于950℃连续氧化处理5小时，称取其氧化失重数据，现将实验结构列在表2：
表2
由上表可以算出“高温氧化烧损速度K”：
表格说明，共渗后的高温（950℃）抗氧化能力，比未经过共渗的提高了23倍。
本发明进一步提供一种风口小套，包括法兰及小套本体，所述小套本体为中空的锥筒形套筒，所述套筒的前端外表面设置有合金耐磨层。
其中，所述合金耐磨层的材质包括以下重量百分比的物质粉末：
钼铁：35%~45%；
铝铁：25%~35%；
镍：5%~15%；
铬：5%~15%；
钛：5%~15%；
氯化铵：0.3%~2.8%。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种风口小套的共渗工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、对风口小套的共渗部分进行打磨；
步骤2、在打磨后的共渗部分填上共渗材料，并用陶泥封实，再套上不锈钢筒；
步骤3、风口小套的未共渗部分填充三氧化二铝；
步骤4、将风口小套加温至850-900摄氏度，并保持8个小时；
步骤5、将不锈钢筒拆下；
所述共渗材料包括以下重量百分比的物质粉末：
钼铁：35%～45%；
铝铁：25%～35%；
镍：5%～15%；
铬：5%～15%；
钛：5%～15%；
催化剂：0.3%～2.8%。
2.根据权利要求1所述的风口小套的共渗工艺，其特征在于，所述物质粉末的直径小于等于74μm。
3.根据权利要求1所述的风口小套的共渗工艺，其特征在于，所述步骤2中的风口小套的共渗部分填上共渗材料具体为，将步骤1后的风口小套放置在不锈钢的套盆中，盆底内铺设有共渗材料。
4.根据权利要求1所述的风口小套的共渗工艺，其特征在于，所述步骤4具体为：将风口小套放置在电阻炉中加温至850-900摄氏度，保持8小时。
5.根据权利要求1所述的风口小套的共渗工艺，其特征在于，在风口小套形成的共渗层的厚度大于等于2毫米。
6.一种风口小套，其特征在于，包括法兰及小套本体，所述小套本体为中空的锥筒形套筒，所述套筒的前端外表面设置有合金耐磨层，所述合金耐磨层的材质包括以下重量百分比的物质粉末：
钼铁：35%～45%；
铝铁：25%～35%；
镍：5%～15%；
铬：5%～15%；
钛：5%～15%；
氯化铵：0.3%～2.8%。
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