CN102766710B

CN102766710B - 高炉风口小套修复方法

Info

Publication number: CN102766710B
Application number: CN201210241290.XA
Authority: CN
Inventors: 闫忠良; 邹德春; 胡铁锋; 殷建祥; 刘军杰; 张宝富; 刘忠民; 陆桂云
Original assignee: YANTAI LUBAO NON-FERROUS ALLOY CO LTD; Chengde Jinzhang Machinery Accessories Processing Co Ltd
Current assignee: YANTAI LUBAO NON-FERROUS ALLOY CO LTD; Chengde Jinzhang Machinery Accessories Processing Co Ltd
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2032-07-12
Also published as: CN102766710A

Abstract

本发明公开了一种高炉风口小套修复方法，包括以下步骤：步骤a、前期检测：对需修复的风口小套进行水压处理，找出破损的位置；步骤b、物料准备：制造新的风口小套的前帽以及座帽，备用；步骤c、更换处理：根据检测来确定更换前帽或者座帽，然后装配、焊接；步骤d、表面处理：将装配好的风口小套的表面进行多元金属共渗处理，以增加风口表面硬度，提高其耐磨性；步骤e、后续处理：对共渗处理完毕的风口小套根据要求进行机加工、水压等后续处理。对比现有技术，此高炉风口小套修复方法具有工序简单、操作方便、延长了风口小套的使用寿命、降低了高炉的休风率、提高了生铁的产量以及为炼铁厂带来了可观的经济效益的优点。

Description

高炉风口小套修复方法

技术领域

本发明涉及金属表面修复技术领域，尤其涉及一种高炉风口小套修复方法。

背景技术

高炉是一个密闭的高温高压冶炼容器，送风装置通过安装在炉壳上的风口套向炉内鼓入热风，焦炭燃烧生成的高温高压煤气流还原铁矿石生产热铁水。

风口小套是高炉进风系统中的重要设备，它担负着将热风送进高炉内的任务，它的前端是近2000℃的高温环境，渣铁熔体温度也在1400℃以上，从风口小套通过的热风温度也在1000℃以上，风口小套会不断的收到铁水的侵蚀和高温回旋的焦炭以及喷吹煤粉的磨损，所以风口小套的工作环境极其恶劣。风口小套的平均使用寿命仅为两个月左右，有一些仅用几天或十几天，风口小套的大量损坏，造成高炉频繁休风更换，严重影响了高炉生产，并且风口漏水而进入炉内，增加了焦炭的消耗，造成了巨大的经济损失。可以说，风口小套的破损已成为高炉进一步提高产量，优化各项经济技术指标的制约性因素。

为了延长高炉风口小套的使用寿命，提高冶炼效率，目前最常用的方法是：改善风口小套的冷却结构、改变风口小套的使用材质、制造质量、稳定也练操作、强化表面处理等等。

例如，中国专利文献CN 102181594A公开“一种耐磨高炉风口小套”，其包括风口帽、风口座和水道，风口帽由铜制成，其中所述风口帽的前端和外壁上设有镶嵌物，镶嵌物上开设有若干个孔；或者在风口帽的前端和外壁上设有若干镶嵌物，镶嵌物之间存在间隙；镶嵌物由耐磨、耐高温材料组成。在镶嵌物的四周的铜基体起到导热作用，镶嵌物起到耐磨作用，、因而在一定程度上可以延长风口小套的使用寿命，但是在风口小套内部因为没有对其进行改进，这样风口小套内部还是容易损坏，而且额外制作镶嵌物以及安装镶嵌物会使风口小套的制作工序和成本的增加，且镶嵌物与风口小套的连接处容易出现应力集中，以使镶嵌物脱离风口小套。

又例如：中国专利文献CN 102191346A公开“一种组合式风口小套”，其包括：中心套管、内套、第一套管、第二套管、第三套管，所述中心套管固定套接内套形成氧煤介质通道；第一套管与中心套管之间的间隙形成冷却水进水通道，第二套管与第一套管之间的间隙形成气体介质通道，第三套管与第二套管之间的间隙形成冷却水回水通道，在冷却水进水通道与冷却水回水通道远离进水口和回水口的一端固定连接有一体结构的前帽和后帽，冷却水进水与冷却水回水通道通过所述前帽和后帽相连通，形成冷却水循环通道；在所述前帽上开设有氧媒介质出口和气体介质出口。此改进后的风口小套虽然使用寿命延长了，但是由于其结构比较复杂，所以在制造过程中的难度加大，加工工序增多，成本比较昂贵。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种高炉风口小套修复方法，其具有工序简单、操作方便、延长了风口小套的使用寿命、降低了高炉的休风率、提高了生铁的产量、降低了炉前工更换风口小套的劳动强度以及为炼铁厂带来了可观的经济效益的优点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种高炉风口小套修复方法，包括以下步骤：

步骤a、前期检测：对需修复的风口小套进行水压处理，找出破损的位置；

步骤b、物料准备：制造新的风口小套的前帽以及座帽，备用；

步骤c、更换处理：根据检测来确定更换前帽或者座帽，然后装配、焊接；

步骤d、表面处理：将装配好的风口小套的表面进行多元金属共渗处理，以增加风口表面硬度，提高其耐磨性；

步骤e、后续处理：对共渗处理完毕的风口小套根据要求进行机加工、水压等后续处理。

进一步的，经过多元金属共渗处理后的风口小套表面上复合有用于抗高温氧化的高熔点的耐磨的金属渗透层。

进一步的，所述步骤a包括：

步骤a1、水压处理：对需修复的风口小套进行水压处理，找出破损的具体位置，水压时间为30min；

步骤a2、拆分：将风口小套的前帽和座帽通过机加工进行分离；

步骤a3、修磨：如果是前帽损坏，那么对座帽进行表面打磨，清除表面氧化皮等，如果是座帽损坏，那么对前帽进行表面打磨，清除表面氧化皮等。

进一步的，所述步骤b包括：

步骤b1、下料：铸造纯铜棒，将纯铜棒锯成符合要求长度的铜段；

步骤b2、挤压成型：将铜段加热，用模具进行镦粗、挤压成半成品；

步骤b3、清除氧化皮：清除半成品表面的氧化皮；

步骤b4、机加工成型：按照产品图纸要求，对半成品进行机加工，使其成型，备用。

进一步的，所述步骤c包括：

步骤c1、组装风口小套：将前帽和座帽进行配合，然后进行点焊；

步骤c2、对焊：将前帽和座帽进行对接焊接；

步骤c3、焊缝处理：将对接焊接后的焊缝通过车床进行加工，使其焊缝与风口小套的基层保持在一个水平面上；

步骤c4、水压处理：对组装好的风口小套进行水压处理，处理时间为30min；

步骤c5、喷砂处理：对风口小套进行清除油脂处理，并对内孔表面进行喷砂除锈处理；

步骤c6、预热：将风口小套放入加热炉内预热，预热温度为500℃～550℃，并保温2小时，同时将硅青铜焊丝进行预热，预热温度为150℃～180℃，并保温2小时；

步骤c7、堆焊处理：对风口小套的外锥面、球面以及内孔进行堆焊处理。

进一步的，所述步骤d包括：

步骤d1、脱脂及除锈：将组装好的风口小套进行表面脱脂和除锈处理，以保证在共渗处理过程中各元素能与风口小套基层更好的复合；

步骤d2、入炉：将风口小套放入真空电炉中，同时将锌粉、催化剂、防粘接剂以及各种钼、钨、铬、锰、铁、铝、硅等元素以气体方式按照规定依次进入真空电炉内，在真空电炉内与风口小套进行扩散化热处理，在风口小套基层表面形成渗透层；

步骤d3、出炉冷却。

进一步的，所述步骤e包括：

步骤e1、精加工处理：将共渗处理完毕的风口小套转到精加工车间，按照图纸要求进行精加工处理；

步骤e2、水压处理：将风口小套进行水压处理，处理时间30min，检查风口小套是否有漏水以及裂纹等缺陷；

步骤e3、流量试验。

优选的，所述渗透层包括依次设置在风口小套基层上的合金层、合金陶瓷层以及覆盖层。

进一步的，所述渗透层的洛氏硬度为60～85，所述渗透层的导热率为386～387W/mxk。

优选的，所述合金层的厚度为1.5～2.0mm；所述合金陶瓷层的厚度为0.3～0.6mm，所述覆盖层的厚度为0.3～0.4mm。

本发明的有益效果为：

1、风口小套的硬度高、使用寿命长：由于采用多元金属共渗处理风口小套，其表面的渗透层的硬度非常高，这样就能在使用过程中对抗喷吹煤粉对其内腔的磨损和高速回旋的熔融焦炭对其的磨损，使其使用寿命延长了1～3倍以上；

2、风口小套的导热能力好：因为渗透层的导热率为386～387W/mxk,铜基层的导热率为395W/mxk，两者的导热率相差不大，所以不会影响风口小套本身的导热能力；

3、渗透层粘接性能好，不易剥落：由于渗透层膨胀系数变化不大，所以渗透层不会因膨胀不同而产生裂纹和剥落。

对比现有技术，此高炉风口小套修复方法具有工序简单、操作方便、延长了风口小套的使用寿命、降低了高炉的休风率、提高了生铁的产量、降低了炉前工更换风口小套的劳动强度以及为炼铁厂带来了可观的经济效益的优点。

具体实施方式

实施例一：

以铜质风口小套的前帽损坏为例，采用的高炉风口小套修复方法，包括以下步骤：

第一步：前期检测，对需修复的风口小套进行水压处理，找出破损的位置；

⑴、水压处理：对需修复的风口小套进行水压处理，找出破损的具体位置，水压时间为30min，水压压力为0.95MPa；

⑵、拆分：将风口小套的前帽和座帽通过机加工进行分离，注意在机加工过程中保证座帽的尺寸；

⑶、修磨：对座帽进行表面打磨，清除表面氧化皮。

第二步：物料准备：制造新的风口小套的前帽，备用；

⑴、下料：铸造纯铜棒，将纯铜棒锯成符合要求长度的铜段；

⑵、挤压成型：将铜段加热，用模具进行镦粗、挤压成半成品的风口小套前帽；

⑶、清除氧化皮：清除半成品前帽表面的氧化皮；

⑷、机加工成型：按照产品图纸要求，对半成品前帽进行机加工，使其成型，备用。

第三步：更换处理：更换新的前帽，然后与原座帽进行装配、焊接；

⑴、组装风口小套：将新的前帽和原座帽进行配合，打磨前帽与座帽的对接焊用坡口，然后进行点焊；

⑵、对焊：将前帽和座帽进行对接焊接；

⑶、焊缝处理：将对接焊接后的焊缝通过车床进行加工，使其焊缝与风口小套的铜质基层保持在一个水平面上；

⑷、水压处理：对组装好的风口小套进行水压处理，处理时间为30min，水压压力为0.95MPa；

⑸、喷砂处理：对风口小套进行清除油脂处理，并对内孔表面进行喷砂除锈处理；

⑹、预热：将风口小套放入加热炉内预热，预热温度为500℃～550℃，并保温2小时，同时将硅青铜焊丝进行预热，预热温度为150℃～180℃，并保温2小时；

⑺、堆焊处理：对风口小套的外锥面、球面以及内孔进行堆焊处理。

第四步：表面处理：将装配好的风口小套的表面进行多元金属共渗处理，以增加风口表面硬度，提高其耐磨性；

⑴、脱脂及除锈：将组装好的风口小套进行表面脱脂和除锈处理，以保证在共渗处理过程中各元素能与风口小套基层更好的复合；

⑵、入炉：将风口小套放入真空电炉中，同时将锌粉、催化剂、防粘接剂以及各种钼、钨、铬、锰、铁、铝、硅等元素以气体方式按照规定依次进入真空电炉内，在真空电炉内与风口小套进行扩散化热处理，在风口小套基层表面形成渗透层；

渗透层包括依次设置在风口小套铜质基层上的合金层、合金陶瓷层以及覆盖层，合金层的厚度为1.5mm，它与铜质基层紧密融合为一体，不会因为急冷急热而脱落，合金陶瓷层的厚度为0.3mm，其是含有钼、钨、铁、铝、铜等元素的合金，性质近似于金属陶瓷，而覆盖层的厚度为0.4mm，其是由多种高熔点金属氧化物、难熔金属元素相互渗透、吸附、熔着而成的，它既不粘渣铁又有良好的硬度，既不会因潮湿而粉化，又不会因高温膨胀而脱落，既有抗高温渣铁磨损的能力，又有抗高温溶蚀的能力。

⑶、出炉冷却，成型后的风口小套的渗透层总共厚度为2.2mm。

第五步：后续处理：对共渗处理完毕的风口小套根据要求进行机加工、水压等后续处理。

⑴、精加工处理：将共渗处理完毕的风口小套转到精加工车间，按照图纸要求进行精加工处理；

⑵、水压处理：将风口小套进行水压处理，处理时间30min，水压压力为0.95MPa,检查风口小套是否有漏水以及裂纹等缺陷；

⑶、流量试验。

实施例二：

以铜质风口小套的座帽损坏为例，采用的高炉风口小套修复方法，包括以下步骤：

⑵、拆分：将风口小套的前帽和座帽通过机加工进行分离，注意在机加工过程中保证前帽的尺寸；

⑶、修磨：对前帽进行表面打磨，清除表面氧化皮。

第二步：物料准备：制造新的风口小套的座帽，备用；

⑵、挤压成型：将铜段加热，用模具进行镦粗、挤压成半成品的风口小套座帽；

⑶、清除氧化皮：清除半成品座帽表面的氧化皮；

⑷、机加工成型：按照产品图纸要求，对半成品座帽进行机加工，使其成型，备用。

第三步：更换处理：更换新的座帽，然后与原前帽进行装配、焊接；

⑴、组装风口小套：将新的座帽和原前帽进行配合，打磨前帽与座帽的对接焊用坡口，然后进行点焊；

⑵、对焊：将前帽和座帽进行对接焊接；

渗透层包括依次设置在风口小套铜质基层上的合金层、合金陶瓷层以及覆盖层，合金层的厚度为2.0mm，它与铜质基层紧密融合为一体，不会因为急冷急热而脱落，合金陶瓷层的厚度为0.6mm，其是含有钼、钨、铁、铝、铜等元素的合金，性质近似于金属陶瓷，而覆盖层的厚度为0.3mm，其是由多种高熔点金属氧化物、难熔金属元素相互渗透、吸附、熔着而成的，它既不粘渣铁又有良好的硬度，既不会因潮湿而粉化，又不会因高温膨胀而脱落，既有抗高温渣铁磨损的能力，又有抗高温溶蚀的能力。

⑶、出炉冷却，成型后的风口小套的渗透层总共厚度为2.9mm。

⑶、流量试验。

经过多元金属共渗处理后的风口小套包括渗透层，其设置在铜质基层上，渗透层具有较高的硬度，经测定洛氏硬度（HRA）为60～85，是铜质基层洛氏硬度(HRA为12～16)的5倍左右。

高温硬度HV的测定数据如下：

温度	300°C	400°C	500°C	600°C
					渗透层	152	85.5	36.8	16.5
铜质基层	40.0	31.5	15.8

表1

通过表1可以看出，在高温情况下渗透层的硬度比铜质基层的硬度要高很多，所以在高温情况下，风口小套的强度和硬度都非常大，这样就避免了风口小套被高温铁水的侵蚀以及被高速回旋的高温焦炭或者喷吹煤粉的磨损，降低了高炉的休风率，保证了高炉的生产和经济效益。

渗透层的导热情况比铜差，经测定渗透层的导热率为386～387W/mxk，铜质基层的导热率为395W/mxk，现场对共渗的风口小套水温差测定表明渗透层并不影响风口小套本身的导热能力。

现场对共渗的风口水温差测定表明渗透层并不影响风口本身的导热能力。线膨胀系数实测如下：

温度	100°C	200°C	300°C	400°C	500℃	600°C	700°C
								紫铜	16.61	17.59	18.09	18.31	18.74	18.75	19.02
渗透层	15.32	16.56	17.55	18.74	19.53	20.1	19.06

表2

从表2的数据可以看出渗透层线膨胀系数变化不大，故渗透层不会因膨胀不同而产生裂纹和剥落。此外渗透层具有特殊的高温耐磨蚀性，耐磨损性和抗高温氧化性，可在高炉风口苛刻的工作环境中起到保护风口基层的作用。

多元金属共渗处理的风口小套可延长使用寿命1～3倍以上。从13m3～4063m3高炉上都有共渗风口小套在使用，效果都非常好，很好的解决了喷吹煤粉对风口小套内腔的磨损和高速回旋的熔融焦炭对风口小套前端的磨损问题。由于高炉风口小套寿命的延长，高炉降低了休风率，炉前工更换风口小套的劳动强度大大降低，提高了生铁的产量，给各炼铁厂带来了可观的经济效益。

此高炉风口小套修复方法具有工序简单、操作方便、延长了风口小套的使用寿命、降低了高炉的休风率、提高了生铁的产量、降低了炉前工更换风口小套的劳动强度以及为炼铁厂带来了客观的经济效益的优点。

多元金属共渗技术除提高风口小套使用寿命之外，还可以应用于各种以铜或铜合金为基层的各种冷却设备及备件上，也能成倍的延长其使用寿命。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高炉风口小套修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤e、后续处理：对共渗处理完毕的风口小套根据要求进行机加工、水压后续处理；

所述步骤c包括：

步骤c2、对焊：将前帽和座帽进行对接焊接；

步骤c7、堆焊处理：对风口小套的外锥面、球面以及内孔进行堆焊处理；

所述步骤d包括：

步骤d2、入炉：将风口小套放入真空电炉中，同时将锌粉、催化剂、防粘接剂以及各种钼、钨、铬、锰、铁、铝、硅元素以气体方式按照规定依次进入真空电炉内，在真空电炉内与风口小套进行扩散化热处理，在风口小套基层表面形成渗透层；

步骤d3、出炉冷却。

2.根据权利要求1所述的高炉风口小套修复方法，其特征在于，经过多元金属共渗处理后的风口小套表面上复合有用于抗高温氧化的高熔点的耐磨的金属渗透层。

3.根据权利要求1所述的高炉风口小套修复方法，其特征在于，所述步骤a包括：

步骤a3、修磨：如果是前帽损坏，那么对座帽进行表面打磨，清除表面氧化皮，如果是座帽损坏，那么对前帽进行表面打磨，清除表面氧化皮。

4.根据权利要求1所述的高炉风口小套修复方法，其特征在于，所述步骤b包括：

步骤b3、清除氧化皮：清除半成品表面的氧化皮；

5.根据权利要求1所述的高炉风口小套修复方法，其特征在于，所述步骤e包括：

步骤e2、水压处理：将风口小套进行水压处理，处理时间30min，检查风口小套是否有漏水以及裂纹缺陷；

步骤e3、流量试验。

6.根据权利要求1所述的高炉风口小套修复方法，其特征在于，所述渗透层包括依次设置在风口小套基层上的合金层、合金陶瓷层以及覆盖层。

7.根据权利要求6所述的高炉风口小套修复方法，其特征在于，所述渗透层的洛氏硬度为60～85，所述渗透层的导热率为386～387W/mxk。

8.根据权利要求6或7任一所述的高炉风口小套修复方法，其特征在于，所述合金层的厚度为1.5～2.0mm；所述合金陶瓷层的厚度为0.3～0.6mm，所述覆盖层的厚度为0.3～0.4mm。