CN104726627A - 炼铁炉料高温摆动式布料溜槽的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种炼铁炉料高温摆动式布料溜槽的制作方法,即本方法首先采用耐热不锈钢板材卷制成溜槽筒体;筒体内壁下部三分之二以下部位采用耐磨药芯焊丝明弧堆焊焊层,耐磨药芯焊丝是高铬铸铁合金药芯焊丝,焊层由多层结构组成,单层厚度2.0~2.5mm,最终厚度6~12mm,硬度58~62HRC;在筒体内壁上部其余部位采用等离子堆焊设备进行镍基合金粉末堆焊硬质层,硬质层由多层结构组成,单层厚度为2.0~2.5mm,最终厚度为6.0~12mm,硬度HRC58~64。本方法制作的摆动式布料溜槽适用于炼铁炉料的热装热送工艺,能够经受高温炉料的强烈冲刷磨损,提高布料溜槽的使用寿命,有效提高能量的利用率,降低炼铁过程能量消耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种炼铁炉料高温摆动式布料溜槽的制作方法。
背景技术
现役炼铁高炉全部采用冷装炉料生产,高温炉料先降温、再入炉升温,能量损失是目前铁前工序余热利用率低的主要原因。如果采用800℃炉料(焦炭、球团矿和烧结矿)热装热送工艺,余热利用率将会显著提高。将红热焦炭及红热球团热送热装入炼铁炉内,炉料的显热用于炼铁工艺本身,延长了间接还原反应的时间,有效地提高能量的利用率,大幅度减少炼铁过程能量消耗。但是此时所需的炼铁炉料高温布料系统材料要求能够耐受约800°C的高温,同时动态接触炉料的摆动式布料溜槽表面要能够经受高温炉料的强烈冲刷磨损,而现有的布料系统及其溜槽都是用于冷料的输运,无法承受高温炉料输运过程中的损伤,不能满足高温炉料的工艺需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种炼铁炉料高温摆动式布料溜槽的制作方法,利用本方法制作的摆动式布料溜槽适用于炼铁炉料的热装热送工艺,能够经受高温炉料的强烈冲刷磨损,提高布料溜槽的使用寿命,有效提高能量的利用率,降低炼铁过程能量消耗。
为解决上述技术问题,本发明炼铁炉料高温摆动式布料溜槽的制作方法包括如下步骤:
步骤一、采用15~25mm厚耐热不锈钢板材,经过卷板焊接制成溜槽筒体,焊前溜槽筒体预热150~250℃,焊接过程中层间温度控制在200~300℃;
步骤二、在筒体内壁三分之二以下部位采用耐磨药芯焊丝明弧堆焊焊层,耐磨药芯焊丝是高铬铸铁合金药芯焊丝,其各组分的重量百分比分别为:3.5~6.5%C、18~25%Cr、4.5~8.5%Nb 、4.0~9.5%Mo、0.5~2.5%V 、1.5~4.5%W,余量为Fe和杂质,在筒体转动状态下,移动焊枪自动完成堆焊过程,堆焊从筒体底部开始逐层堆积,焊层由多层结构组成,单层厚度2.0~2.5mm,最终厚度6~12mm,硬度58~62HRC;
步骤三、在筒体内壁上部其余部位采用等离子堆焊设备进行镍基合金粉末堆焊硬质层,硬质层由多层结构组成,单层厚度为2.0~2.5mm,最终厚度为6.0~12mm,硬度HRC58~64,镍基合金粉末各组分的重量百分比分别为:0.5~1.5%C、16~25%Cr、2.5~4.5%Si、2.0~9.0%W、2.0~8.0%Mo、2.52~4.5%Fe、2.0~4.5%B、2.0~3.0%Ti、1.0~2.0%Al,余量为Ni和杂质,镍基合金粉末粒度为50~150μm。
进一步,上述等离子堆焊设备进行镍基合金粉末堆焊硬质层的工艺参数为:喷距8~10mm、送粉量40~120g/min、转移弧电流200~300A、电压20~40V、移动速度100~160mm/min、焊道搭接30~50%、离子气200~300L/h,保护气800~1200L/h、送粉气150~250L/h,气体均为氩气。
进一步,上述等离子堆焊设备进行镍基合金粉末堆焊硬质层前筒体预热150~250℃。
进一步,上述耐磨药芯焊丝直径为2.4~2.8mm,明弧堆焊为焊丝摆动焊,堆焊工艺参数为:电流260~400A、电压27~32V、焊丝伸出长度30~50mm、焊道搭接30~60%。
进一步,上述筒体内壁下部其余部位明弧堆焊前筒体预热150~250℃,堆焊过程中层间温度控制在200~300℃。
由于本发明炼铁炉料高温摆动式布料溜槽的制作方法采用了上述技术方案,即本方法首先采用耐热不锈钢板材卷制成溜槽筒体;筒体内壁下部三分之二以下部位采用耐磨药芯焊丝明弧堆焊焊层,耐磨药芯焊丝是高铬铸铁合金药芯焊丝,焊层由多层结构组成,单层厚度2.0~2.5mm,最终厚度6~12mm,硬度58~62HRC;在筒体内壁上部其余部位采用等离子堆焊设备进行镍基合金粉末堆焊硬质层,硬质层由多层结构组成,单层厚度为2.0~2.5mm,最终厚度为6.0~12mm,硬度HRC58~64。本方法制作的摆动式布料溜槽适用于炼铁炉料的热装热送工艺,能够经受高温炉料的强烈冲刷磨损,提高布料溜槽的使用寿命,有效提高能量的利用率,降低炼铁过程能量消耗。
具体实施方式
本发明炼铁炉料高温摆动式布料溜槽的制作方法包括如下步骤:
步骤一、采用15~25mm厚耐热不锈钢板材,经过卷板焊接制成溜槽筒体,焊前溜槽筒体预热150~250℃,焊接过程中层间温度控制在200~300℃;
步骤二、在筒体内壁三分之二以下部位采用耐磨药芯焊丝明弧堆焊焊层,耐磨药芯焊丝是高铬铸铁合金药芯焊丝,其各组分的重量百分比分别为:3.5~6.5%C、18~25%Cr、4.5~8.5%Nb 、4.0~9.5%Mo、0.5~2.5%V 、1.5~4.5%W,余量为Fe和杂质,在筒体转动状态下,移动焊枪自动完成堆焊过程,堆焊从筒体底部开始逐层堆积,焊层由多层结构组成,单层厚度2.0~2.5mm,最终厚度6~12mm,硬度58~62HRC;
步骤三、在筒体内壁上部其余部位采用等离子堆焊设备进行镍基合金粉末堆焊硬质层,硬质层由多层结构组成,单层厚度为2.0~2.5mm,最终厚度为6.0~12mm,硬度HRC58~64,镍基合金粉末各组分的重量百分比分别为:0.5~1.5%C、16~25%Cr、2.5~4.5%Si、2.0~9.0%W、2.0~8.0%Mo、2.52~4.5%Fe、2.0~4.5%B、2.0~3.0%Ti、1.0~2.0%Al,余量为Ni和杂质,镍基合金粉末粒度为50~150μm。
进一步,上述等离子堆焊设备进行镍基合金粉末堆焊硬质层的工艺参数为:喷距8~10mm、送粉量40~120g/min、转移弧电流200~300A、电压20~40V、移动速度100~160mm/min、焊道搭接30~50%、离子气200~300L/h,保护气800~1200L/h、送粉气150~250L/h,气体均为氩气。
进一步,上述等离子堆焊设备进行镍基合金粉末堆焊硬质层前筒体预热150~250℃。
进一步,上述耐磨药芯焊丝直径为2.4~2.8mm,明弧堆焊为焊丝摆动焊,堆焊工艺参数为:电流260~400A、电压27~32V、焊丝伸出长度30~50mm、焊道搭接30~60%。
进一步,上述筒体内壁下部其余部位明弧堆焊前筒体预热150~250℃,堆焊过程中层间温度控制在200~300℃。
本方法中镍基合金粉末堆焊的硬质层为镍基高温合金,以镍为基体在较高温度范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力,镍基高温合金中可以溶解较多合金元素,能保持较好的组织稳定性,可以形成共格有序的 A3B型金属间化合物γ[Ni3(Al,Ti)]相作为强化相,使合金得到有效的强化,获得更高的高温强度,同时含铬的镍基高温合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。镍基高温合金中Cr主要起抗氧化和抗腐蚀作用,同时还有固溶强化作用和钝化作用,提高合金的耐蚀性能和抗高温氧化性能,富余的铬容易与碳、硼形成碳化铬、硼化铬硬质相从而提高合金硬度和耐磨性,钨、钼元素主要起固溶强化作用,同时,钼元素的原子半径大,固溶后使晶格发生大的畸变,显著强化合金基体,提高基体的高温强度和红硬性,可以切断、降低硬质层中的网状组织,提高抗气蚀、冲蚀能力。铝、钛元素能够起到沉淀强化作用。
耐磨药芯焊丝的高铬铸铁是高铬白口抗磨铸铁的简称,是一种性能优良而受到特别重视的抗磨材料,它比合金钢具有高得多的耐磨性,比一般白口铸铁具有高得多的韧性、强度,同时它还兼有良好的抗高温和抗腐蚀性能,加之成本适中,而被誉为当代最优良的抗磨损材料之一,从而提高溜槽筒体下部焊层的性能。
具体实施方式1:
摆动式布料溜槽的基体选用20mm厚0Cr25Ni20类型耐热不锈钢板材,经过卷板焊接成为筒体;
在筒体内壁下部采用耐磨药芯焊丝明弧堆焊方式选用高铬铸铁合金焊丝,成分重量百分比分别为:4.5%C、30%Cr、4.5%Nb 、9.5%Mo、2.5%V 、3.5%W,余量为Fe和其它杂质,焊丝直径为2.8mm。堆焊参数为:焊丝伸出长度40mm、电流230A、电压28V,工件预热150℃,焊道搭接40%,在筒体转动状态下,移动焊枪自动完成堆焊过程,堆焊单层厚度2.2mm,层间温度控制在250℃,面层堆焊四层厚度8.8mm。堆焊从筒体底部开始逐层堆积完成溜槽下部三分之二明弧部分堆焊;
随后筒体内壁上部其余部位选用镍基合金粉末,各组分的重量百分比分别为:1.5%C、22%Cr、4.5%Si、9.0%W、2.0%Mo、2.5%Fe、4.0%B、3.0%Ti、2.0%Al,余量为Ni和其它杂质,粉末粒度在50~150μm。采用等离子堆焊设备进行粉末堆焊,堆焊参数为:喷距8mm、送粉量68g/min、转移弧电流240A、电压约28V,按移动速度130mm/min旋转筒体,按焊道搭接40%速度平移焊枪,离子气250L/h,保护气1000L/h,送粉气200L/h,气体均为氩气。底层堆焊单层厚度2.2mm,面层堆焊四层厚度8.8mm。
具体实施方式2:
摆动式布料溜槽的基体选用15mm厚0Cr25Ni20类型耐热不锈钢板材,经过卷板焊接成为筒体;
在筒体内壁下部采用耐磨药芯焊丝明弧堆焊方式选用高铬铸铁合金焊丝,成分重量百分比分别为:4.5%C、23%Cr、7.5%Nb 、6.5%Mo、1.5%V 、2.5%W,余量为Fe和其它杂质,焊丝直径为2.8mm。堆焊参数为:焊丝伸出长度50mm、电流200A、电压26V,筒体预热150℃,按焊道搭接50%,在筒体转动状态下,移动焊枪自动完成堆焊过程,层间温度控制在200℃,堆焊单层厚度2.0mm,堆焊从底部开始逐层堆积完成筒体下部三分之二明弧部分堆焊;
随后筒体内壁上部其余部位选用镍基合金粉末,各组分的重量百分比分别为:1.0%C、20%Cr、4.0%Si、6.0%W、4.0%Mo、2.0%Fe、3.5%B、2.5%Ti、2.2%Al,余量为Ni和其它杂质,粉末粒度在50~150μm。采用等离子堆焊设备进行粉末堆焊,堆焊参数为:喷距9mm、送粉量58g/min、转移弧电流200A、电压约26V,按移动速度120mm/min旋转筒体,按焊道搭接50%速度平移焊枪,离子气220L/h,保护气900L/h,送粉气200L/h,气体均为氩气。堆焊单层厚度2.0mm,面层堆焊三层厚度6mm。
具体实施方式3:
摆动式布料溜槽的基体选用25mm厚0Cr25Ni20类型耐热不锈钢板材,经过卷板焊接成为筒体;
在筒体内壁下部采用耐磨药芯焊丝明弧堆焊方式选用高铬铸铁合金焊丝,成分重量百分比分别为:5.6%C、19%Cr、6.5%Nb 、6.5%Mo、1.0%V 、2.2%W,余量为Fe和其它杂质,焊丝直径为2.8mm。堆焊参数为:焊丝伸出长度45mm、电流400A、电压32V,筒体预热250℃,焊道搭接30%,在筒体转动状态下,移动焊枪自动完成堆焊过程,层间温度控制在300℃,堆焊单层厚度2.5mm,面层堆焊四层厚度10mm。堆焊从底部开始逐层堆积完成筒体下部三分之二明弧部分堆焊;
随后筒体内壁上部其余部位选用镍基合金粉末,各组分的重量百分比分别为:1.2%C、22%Cr、3.5%Si、8.0%W、3.0%Mo、2.5%Fe、4.0%B、2.2%Ti、1.0%Al,余量为Ni和其它杂质,粉末粒度在50~150μm。采用等离子堆焊设备进行粉末堆焊,堆焊参数为:喷距10mm、送粉量88g/min、转移弧电流260A、电压约28V,按移动速度110mm/min旋转筒体,按焊道搭接30%速度平移焊枪,离子气280L/h,保护气950L/h,送粉气220L/h,气体均为氩气。底层堆焊单层厚度2.5mm,面层堆焊四层厚度10mm。
本方法制作的摆动式布料溜槽上部采用等离子粉末堆焊耐高温镍基合金材料,其中较高含量的铬易于在堆焊工艺过程中实现原位生成碳化铬、硼化铬硬质相,同时,堆焊粉末为单组分体系,有利于堆焊过程的平稳进行;镍基合金堆焊硬质层比铁基高温合金有更高的高温强度、更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金堆焊硬质层位于摆动式布料溜槽上部,在摆动式布料溜槽实施大角度布料时,能够承受高温炉料的大角度直接冲击磨损。高铬铸铁堆焊工艺的效率较高,制作成本较低,具有良好的抗高温和耐磨损性能,高铬铸铁焊层位于摆动式布料溜槽的下部,能够满足承受高温炉料的小角度冲击磨损需求。本方法堆焊操作自动进行,减少了手工堆焊人为因素的干扰,保证了产品质量。
本发明分别借助焊丝明弧堆焊和等离子堆焊设备,在耐热不锈钢筒体内壁上下分别形成镍基高温合金硬质层和高铬铸铁焊层的方式加工制作耐高温摆动式布料溜槽,通过镍基合金粉末成分和高铬铸铁焊丝成分优化、堆焊层结构设计和堆焊工艺完善,改进了摆动式布料溜槽内壁各部位的耐冲击磨损匹配性能。本方法制造工艺简便,生产成本较低,使炼铁炉料的热装热送工作寿命和稳定性大为提高。
Claims (5)
1.一种炼铁炉料高温摆动式布料溜槽的制作方法,其特征在于本方法包括如下步骤:
步骤一、采用15~25mm厚耐热不锈钢板材,经过卷板焊接制成溜槽筒体,焊前溜槽筒体预热150~250℃,焊接过程中层间温度控制在200~300℃;
步骤二、在筒体内壁三分之二以下部位采用耐磨药芯焊丝明弧堆焊焊层,耐磨药芯焊丝是高铬铸铁合金药芯焊丝,其各组分的重量百分比分别为:3.5~6.5%C、18~25%Cr、4.5~8.5%Nb 、4.0~9.5%Mo、0.5~2.5%V 、1.5~4.5%W,余量为Fe和杂质,在筒体转动状态下,移动焊枪自动完成堆焊过程,堆焊从筒体底部开始逐层堆积,焊层由多层结构组成,单层厚度2.0~2.5mm,最终厚度6~12mm,硬度58~62HRC;
步骤三、在筒体内壁上部其余部位采用等离子堆焊设备进行镍基合金粉末堆焊硬质层,硬质层由多层结构组成,单层厚度为2.0~2.5mm,最终厚度为6.0~12mm,硬度HRC58~64,镍基合金粉末各组分的重量百分比分别为:0.5~1.5%C、16~25%Cr、2.5~4.5%Si、2.0~9.0%W、2.0~8.0%Mo、2.52~4.5%Fe、2.0~4.5%B、2.0~3.0%Ti、1.0~2.0%Al,余量为Ni和杂质,镍基合金粉末粒度为50~150μm。
2.根据权利要求1所述的炼铁炉料高温摆动式布料溜槽的制作方法,其特征在于:所述等离子堆焊设备进行镍基合金粉末堆焊硬质层的工艺参数为:喷距8~10mm、送粉量40~120g/min、转移弧电流200~300A、电压20~40V、移动速度100~160mm/min、焊道搭接30~50%、离子气200~300L/h,保护气800~1200L/h、送粉气150~250L/h,气体均为氩气。
3.根据权利要求1所述的炼铁炉料高温摆动式布料溜槽的制作方法,其特征在于:所述等离子堆焊设备进行镍基合金粉末堆焊硬质层前筒体预热150~250℃。
4.根据权利要求1所述的炼铁炉料高温摆动式布料溜槽的制作方法,其特征在于:所述耐磨药芯焊丝直径为2.4~2.8mm,明弧堆焊为焊丝摆动焊,堆焊工艺参数为:电流260~400A、电压27~32V、焊丝伸出长度30~50mm、焊道搭接30~60%。
5.根据权利要求1所述的炼铁炉料高温摆动式布料溜槽的制作方法,其特征在于:所述筒体内壁下部其余部位明弧堆焊前筒体预热150~250℃,堆焊过程中层间温度控制在200~300℃。
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