CN102864261A - 高炉布料溜槽及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高炉布料溜槽及其制备方法，该高炉布料溜槽由外壳和内衬层组成，所述内衬层的材料为调质型耐磨钢；所述外壳的材料为低合金结构钢或奥氏体耐热钢板。该方法通过表面清洗、组坯、焊接、加热、轧制、控温、热处理和加工成型等步骤依次进行制成高炉布料溜槽。本发明以轧制结合的方式实现布料溜槽外壳与内部耐磨层的复合，连接接触面大、结合紧密。

Description

高炉布料溜槽及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高炉布料溜槽及其制备方法，具体涉及一种以耐磨钢复合板制备的高炉布料溜槽及其制备方法。

背景技术

布料溜槽是炼铁高炉的关键部件，主要作用是将炉料分布到炉喉的各个位置。布料溜槽工作位置位于高炉炉腔内的顶部，正常使用环境下压力0.25MPa，工作温度100~200℃之间，炉况异常时温度在200~320℃之间，极端情况下炉顶温度会瞬时超过800℃。高炉各批次的炉料按照相应的频率（根据不同的冶炼要求）源源不断地从料流调节阀经过约8m高的落差冲向布料溜槽从而分布到炉喉的各个位置。由于布料溜槽位于炉膛内部，外部无法直接观察其工作及损坏情况，一旦损坏，必须停炉进行更换，对高炉生产有较大的影响，所以要求布料溜槽具有较高的使用寿命。

布料溜槽在工作时外部受到高温及炉内气体侵蚀，内表面受到炉料的冲击及磨损作用，那么就要求布料溜槽内表面具有良好的耐冲击及耐磨性能，外表面具有较好的耐高温及耐腐蚀性能，即布料溜槽的内外表面有不同的性能要求。因此，单一的材料无法满足其使用要求，采用双层的复合材料可以满足使用要求。

目前，布料溜槽多采用双层结构，外壳与内衬层的复合方式主要有：机械复合、镶铸复合、合金堆焊等方式。

公开号为CN2703763Y的中国实用新型专利公开了一种高炉旋转布料溜槽，所涉及的高炉布料溜槽，其内部装有耐磨衬板，耐磨衬板是由母体钢板和用堆焊方式制作的耐磨层构成的双金属复合材料。堆焊层具有高硬度、高耐磨性能并且在磨损后可以多次堆焊重复使用，但是表面堆焊对工艺要求很高且堆焊层在使用中易脱落造成溜槽失效。

公开号为CN91222239.5的中国实用新型专利公开了一种无料钟高炉布料溜槽衬板，提供了一种由衬板基体和镶嵌在衬板基体上的块状硬质合金组成的耐磨衬板，在衬板的基体上按一定间隔加工出沟槽，在沟槽内镶嵌块状硬质合金，使衬板的耐磨性得以提高。但由于该镶嵌工艺需进行大量的沟槽精密机加工，工艺复杂、难度较大，其次，由于硬质合金属于硬脆物质，当某些块状硬质合金受到较大冲击而碎裂时，溜槽中相邻的块状硬质合金将失去彼此支持而导致其它硬质合金成片剥落，缩短衬板的使用寿命。再者，由于硬质合金与衬板基体耐磨程度不同，使用过程中衬板基体被磨损后也会导致硬质合金脱落而影响溜槽的使用寿命，同时，分段拼接式衬板由于变形、压块松动等原因，经常出现衬板移位、导致物料直接冲击到外壳导致穿孔失效。公开号为CN200520078321的中国实用新型专利公开了一种三元复合材料内衬高炉布料溜槽，该布料溜槽，耐磨内衬层由陶瓷棒、纳米结构金属丝网和复合料复合而成，内衬采用整体设计，内表面耐磨性质一致，解决了内衬层局部脱落的问题，但是，其内衬层与溜槽外壳采用的是螺栓连接，由于螺栓连接受力面小，在炉料的高速冲击下，螺栓容易被剪断使衬板整体脱落，从而导致溜槽失效。公开号为CN10142089B的中国发明专利公开了一种耐磨复合高炉布料溜槽的制备方法，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆预置于布料溜槽的铸型型腔内，然后将融化的基体浇注与铸型型腔内，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，在原位形成冶金结合的高硬度棒材硬质点，最后冷却凝固形成高硬度棒材硬质点与基体金属冶金过渡结合体的耐磨复合布料溜槽。此发明实现了溜槽基体与外层的冶金结合，结合强度高，但是其制备的布料溜槽内表面高硬度棒材硬质点分布面积有限，在使用过程中会因基体磨损而导致其铸镶在内部的硬质点脱落，使溜槽失效。

因此、目前存在以下几个问题需要解决，

1、布料溜槽由外壳及内衬层组成，内外层材料的性质相差较大，如何实现内外层的高强度复合是重点；

2、由于布料溜槽内衬层后期要经过热处理，但是整体热处理必然会改变其双面性能，因此，在热处理时如何只对布料溜槽内表面进行热处理强化而不影响外壳表面的性能并能保证良好的板形也是要解决的难点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种高炉布料溜槽及其制备方法，利用轧制复合的方法制备的布料溜槽内外层连接接触面大、结合紧密。其内衬层采用整块耐磨钢板制作，表面耐磨性能一致，使用过程中具有高温变形小的优点。其次，采用此方法省去了内外层机械连接的部分，可有效减轻布料溜槽的重量。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高炉布料溜槽，其主体结构呈圆弧槽形或长方槽形，它包括外壳层和内衬层，其特征在于：所述外壳层的材料为低合金结构钢或奥氏体耐热钢，所述外壳层的厚度为10~20mm；所述内衬层的材料为调质型耐磨钢，所述内衬层的厚度为8~15mm。

进一步地，所述调质型耐磨钢按硬度钢的类型选用NM360、NM400、NM450、NM500和NM550中的一种。

本发明还提供了一种所述高炉布料溜槽的制备方法，包括如下步骤：

1）表面清洗：选取长宽尺寸相同的高炉布料溜槽外壳层和内衬层的板坯各两块，对内衬层板坯的任意一个表面及外壳层板坯的两个表面进行清理，去除表面油污、锈蚀及氧化层，并吹干，清理后的表面洁净可见金属光泽；

2）组坯：将步骤1）中清洗后的四块板坯按照内衬层、外壳层、外壳层、内衬层的次序叠放在一起，四周对齐；叠合时在外壳层板坯之间喷或涂一层高温防粘连涂料，叠放后内衬层板坯与外壳层板坯清理过的表面相对，两块内衬层板坯未清洗的表面置于组坯外侧，两块外壳层板坯置于内侧，得到组合坯；

3）焊接：将得到的组合坯放置至真空室中，抽真空后对组合坯相邻两个板坯的所有接触面进行焊合；

4）加热：对焊接好的组合坯进行加热，加热温度1030~1200℃，升温速度50~200℃/h，保温时间0.8~1.2min/mm；

5）轧制：对加热好的组合坯进行轧制，轧制温度为1000~1150℃，轧制速度为0.5~3m/s，总压下率≥50%，首道次压下率≥20%，终轧温度为900~980℃，得到复合板；

6）控温：在运输辊道上安装保温罩及补偿加热装置，控制轧制后的复合板温度为920~970℃；

7）热处理：对轧制后的复合板进行淬火处理，回火空冷至室温；

8）加工成型：将热处理后的复合板从中间的高温防粘连涂料处分离，得到两块布料溜槽坯板，先将布料溜槽坯板四周切边分离，再经过辊压成型，制成高炉布料溜槽。

进一步地，所述高温防粘连涂料为水基氮化硼涂料或碳化硅涂料，所述高温防粘连涂料的厚度为1.2~2mm。

再进一步地，所述步骤4）中，采用惰性气体进行气氛保护，所述惰性气体为氮气或氦气。

再进一步地，所述步骤7）中，采用辊压式淬火机进行淬火处理，淬火温度为920~970℃，淬火机高压段水压为0.7~0.9Mpa，冷却速度为20~100℃/s，淬火机低压段水压为0.4~0.5Mpa，上下表面水量比为0.6~0.9，终冷温度为150~220℃；回火温度为450~560℃，保温时间1.0~1.8min/mm。

本发明的优点：

1、本发明以轧制结合的方式实现布料溜槽外壳与内部耐磨层的复合，连接接触面大、结合紧密。

2、本发明制备的布料溜槽内部采用整块耐磨钢板，其整个内表面耐磨性能一致，使用过程中具有高温变形小的优点。

3、本发明采用轧制复合实现内外层的连接省去了机械连接的部分，有效减轻了布料溜槽的质量。

附图说明

图1为板坯组坯方式示意图；

图2为板坯组坯方式细节图

图3为圆弧槽形布料溜槽示意图；

图4为长方槽形布料溜槽示意图；

图中，外壳层1；内衬层2；高温防粘连涂层3。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

实施例1：

本实施例中内衬层的材料为调质型耐磨钢NM360，尺寸为20mm×2000mm×2200mm，数量2件；外壳的材料为低合金结构钢Q345，尺寸为30mm×2000mm×2200mm，数量2件。

高炉布料溜槽的制备方法，包括如下步骤：

1）表面清洗：选取长宽尺寸相同的高炉布料溜槽外壳层和内衬层的板坯各两块，对内衬层板坯的任意一个表面及外壳层板坯的两个表面进行清理，去除表面油污、锈蚀及氧化层，并吹干，清理后的表面洁净可见金属光泽；

2）组坯：将步骤1）中清洗后的四块板坯按照内衬层、外壳层、外壳层、内衬层的次序叠放在一起，四周对齐；叠合时在外壳层板坯之间喷或涂一层高温防粘连涂料，叠放后内衬层板坯与外壳层板坯清理过的表面相对，两块内衬层板坯未清洗的表面置于组坯外侧，两块外壳层板坯置于内侧，得到组合坯；

3）焊接：将得到的组合坯放置至真空室中，抽真空后对组合坯相邻两个板坯的所有接触面进行焊合，三个接触面共12条焊缝；

4）加热：对焊接好的组合坯放置至加热炉中进行加热，加热炉内通氮气保护，加热温度1200℃，升温速度100℃/h，保温时间1.5h；

5）轧制：对加热好的组合坯进行轧制，轧制温度1100℃，轧制速度0.8m/s，总压下率50%，首道次压下率25%，终轧温度1000℃，轧制后得到总尺寸为50mm×2200mm×4000mm的复合板；

6）控温：在运输辊道上安装保温罩及补偿加热装置，控制轧制后的复合板温度为950℃；

7）热处理：对轧制后的复合板进行淬火，淬火温度950℃，淬火机高压段水压0.8Mpa，冷速60℃/s，低压段水压0.4Mpa，上下表面水量比0.7，终冷温度200℃。淬火后至加热炉进行回火，回火温度500℃，保温时间70min，回火空冷至室温；

8）加工成型：将热处理后的复合板从中间高温防粘连涂料处分离，得到两块尺寸为25mm×2200mm×4000mm的布料溜槽坯板，先将布料溜槽坯板四周切边分离，再经过辊压成型，制成高炉布料溜槽，布料溜槽主体呈长方槽形，内衬层面置于内侧面。内衬层的厚度为10mm，外壳的厚度15mm。

实施例2

本实施例中内衬层的材料为调质型耐磨钢NM400，尺寸为20mm×2000mm×2200mm，数量2件；外壳的材料为奥氏体耐热钢板0Cr18Ni9Ti，尺寸为30mm×2000mm×2200mm，数量2件。

高炉布料溜槽的制备方法，包括如下步骤：

1）表面清洗：选取长宽尺寸相同的高炉布料溜槽外壳层和内衬层的板坯各两块，对内衬层板坯的任意一个表面及外壳层板坯的两个表面进行清理，去除表面油污、锈蚀及氧化层，并吹干，清理后的表面洁净可见金属光泽；

2）组坯：将步骤1）中清洗后的四块板坯按照内衬层、外壳层、外壳层、内衬层的次序叠放在一起，四周对齐；叠合时在外壳层板坯之间喷或涂一层高温防粘连涂料，叠放后内衬层板坯与外壳层板坯清理过的表面相对，两块内衬层板坯未清洗的表面置于组坯外侧，两块外壳层板坯置于内侧，得到组合坯；

3）焊接：对得到的组合坯放置至真空室中，抽真空后对组合坯相邻两个板坯的所有接触面进行焊合，三个接触面共12条焊缝；

4）加热：对焊接好的组合坯放置至加热炉中进行加热，加热炉内通氮气保护，加热温度1000℃，升温速度200℃/h，保温时间1.5h；

5）轧制：对加热好的组合坯进行轧制，轧制温度1000℃，轧制速度0.5m/s，总压下率 50%，首道次压下率25%，终轧温度900℃，轧制后得到总尺寸为50mm×2200mm×4000mm的复合板；

6）控温：在运输辊道上安装保温罩及补偿加热装置，控制轧制后的复合板温度为960℃；

7）热处理：对轧制后的复合板进行淬火，淬火温度960℃，淬火机高压段水压0.9Mpa，冷速70℃/s，低压段水压0.5Mpa，上下表面水量比0.6，终冷温度200℃。淬火后至加热炉进行回火，回火温度470℃，保温时间1h，回火空冷至室温；

8）加工成型：对热处理后的复合板从中间高温防粘连涂料处分离，得到两块尺寸为25mm×2200mm×4000mm的布料溜槽坯板，先将布料溜槽坯板四周切边分离，再经过辊压成型，制成高炉布料溜槽，布料溜槽主体呈圆弧槽形，内衬层面置于内侧面。内衬层的厚度为10mm，外壳的厚度15mm。

实施例3

本实施例中内衬层的材料为调质型耐磨钢NM360，尺寸为20mm×2000mm×2200mm，数量2件；外壳的材料为1Cr18Ni9Ti，尺寸为30mm×2000mm×2200mm，数量2件。

高炉布料溜槽的制备方法，包括如下步骤：

1）表面清洗：选取长宽尺寸相同的高炉布料溜槽外壳层和内衬层的板坯各两块，对内衬层板坯的任意一个表面及外壳层板坯的两个表面进行清理，去除表面油污、锈蚀及氧化层，并吹干，清理后的表面洁净可见金属光泽；

2）组坯：将步骤1）中清洗后的四块板坯按照内衬层、外壳层、外壳层、内衬层的次序叠放在一起，四周对齐；叠合时在外壳层板坯之间喷或涂一层高温防粘连涂料，叠放后内衬层板坯与外壳层板坯清理过的表面相对，两块内衬层板坯未清洗的表面置于组坯外侧，两块外壳层板坯置于内侧，得到组合坯；

3）焊接：将得到的组合坯放置至真空室中，抽真空后对组合坯相邻两个板坯的所有接触面进行焊合，三个接触面共12条焊缝；

4）加热：对焊接好的组合坯放置至加热炉中进行加热，加热炉内通氮气保护，加热温度1180℃，升温速度50℃/h，保温时间2h；

5）轧制：对加热好的组合坯进行轧制，轧制温度1120℃，轧制速度0.7m/s，总压下率 50%，首道次压下率23%，终轧温度1080℃。轧制后得到总尺寸为52mm×2200mm×4000mm的复合板。

6）控温：在运输辊道上安装保温罩及补偿加热装置，控制轧制后的复合板温度为970℃；

7）热处理：对轧制后的复合板进行淬火，淬火温度970℃，淬火机高压段水压0.8Mpa，冷速65℃/s，低压段水压0.5Mpa，上下表面水量比0.6，终冷温度180℃。淬火后至加热炉进行回火，回火温度460℃，保温时间1.5h，，回火空冷至室温；

8）加工成型：将热处理后得到的复合板从中间高温防粘连涂料处分离，得到两块尺寸为25mm×2200mm×4000mm的布料溜槽坯板，先将布料溜槽坯板四周切边分离，再经过辊压成型，布料溜槽主体呈圆弧槽形，内衬层面置于内侧面。内衬层的厚度为8mm，外壳的厚度18mm。

Claims (7)

1.一种高炉布料溜槽，其主体结构呈圆弧槽形或长方槽形，它包括外壳层和内衬层，其特征在于：所述外壳层的材料为低合金结构钢或奥氏体耐热钢，所述外壳层的厚度为10~20mm；所述内衬层的材料为调质型耐磨钢，所述内衬层的厚度为8~15mm。

2.根据权利要求1所述的高炉布料溜槽，其特征在于：所述调质型耐磨钢按硬度钢的类型选用NM360、NM400、NM450、NM500和NM550中的一种。

3.一种权利要求1所述高炉布料溜槽的制备方法，包括如下步骤：

1）表面清洗：选取长宽尺寸相同的高炉布料溜槽外壳层和内衬层的板坯各两块，对内衬层板坯的任意一个表面及外壳层板坯的两个表面进行清理，去除表面油污、锈蚀及氧化层，并吹干，清理后的表面洁净可见金属光泽；

2）组坯：将步骤1）中清洗后的四块板坯按照内衬层、外壳层、外壳层、内衬层的次序叠放在一起，四周对齐；叠合时在外壳层板坯之间喷或涂一层高温防粘连涂料，叠放后内衬层板坯与外壳层板坯清理过的表面相对，两块内衬层板坯未清洗的表面置于组坯外侧，两块外壳层板坯置于内侧，得到组合坯；

3）焊接：将得到的组合坯放置至真空室中，抽真空后对组合坯相邻两个板坯的所有接触面进行焊合；

4）加热：对焊接好的组合坯进行加热，加热温度1030~1200℃，升温速度50~200℃/h，保温时间0.8~1.2min/mm；

5）轧制：对加热好的组合坯进行轧制，轧制温度为1000~1150℃，轧制速度为0.5~3m/s，总压下率≥50%，首道次压下率≥20%，终轧温度为900~980℃，得到复合板；

6）控温：在运输辊道上安装保温罩及补偿加热装置，控制轧制后的复合板温度为920~970℃；

7）热处理：对轧制后的复合板进行淬火处理，回火空冷至室温；

8）加工成型：将热处理后的复合板从中间的高温防粘连涂料处分离，得到两块布料溜槽坯板，先将布料溜槽坯板四周切边分离，再经过辊压成型，制成高炉布料溜槽。

4.根据权利要求3所述高炉布料溜槽的制备方法，其特征在于：所述高温防粘连涂料为水基氮化硼涂料或碳化硅涂料，所述高温防粘连涂料的厚度为1.2~2mm。

5.根据权利要求3或4所述高炉布料溜槽的制备方法，其特征在于：所述步骤4）中，采用惰性气体进行气氛保护，所述惰性气体为氮气或氦气。

6.根据权利要求3或4所述高炉布料溜槽的制备方法，其特征在于：所述步骤7）中，采用辊压式淬火机进行淬火处理，淬火温度为920~970℃，淬火机高压段水压为0.7~0.9Mpa，冷却速度为20~100℃/s，淬火机低压段水压为0.4~0.5Mpa，上下表面水量比为0.6~0.9，终冷温度为150~220℃；回火温度为450~560℃，保温时间1.0~1.8min/mm。

7.根据权利要求5所述高炉布料溜槽的制备方法，其特征在于：所述步骤7）中，采用辊压式淬火机进行淬火处理，淬火温度为920~970℃，淬火机高压段水压为0.7~0.9Mpa，冷却速度为20~100℃/s，淬火机低压段水压为0.4~0.5Mpa，上下表面水量比为0.6~0.9，终冷温度为150~220℃；回火温度为450~560℃，保温时间1.0~1.8min/mm。

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