CN109082488A - 一种高炉渣干式余热回收用复合金属球 - Google Patents

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刘常鹏
王忠润
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王东山
张天赋
徐鹏飞
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Abstract

本发明公开一种高炉渣干式余热回收用复合金属球。复合金属球内芯导热系数大，与液态高炉渣接触后可实现快速换热储热，而外部的铁素体钢或低铬铸铁的熔点高、强度高、韧性好、使用寿命长，可满足高炉渣干式余热回收工艺的连续使用要求。复合金属球由于外部为钢质壳体，可在完成高炉渣余热回收后通过磁选工艺实现复合金属球的回收再利用。复合金属球具有金属复合结构，内芯材料换热速度快，外壳熔点高、强度高、不易开裂，复合金属球的抗高温冲击能力更强。

Description

一种高炉渣干式余热回收用复合金属球
技术领域
本发明涉及复合球制造技术领域，尤其是高炉渣余热回收用复合金属球。
背景技术
高炉渣是高炉冶炼的副产物。其主要成分为氧化钙、氧化镁、三氧化二铝、二氧化硅等，可代替天然岩石生产水泥或矿渣微分等用于建材产品。高炉渣的出炉温度大于1500℃，1吨高炉渣所含有的热量相当于64kg标准煤，现行的处理方法采用水淬工艺，除了少部分北方企业在冬天利用冲渣水的余热进行采暖外，基本没有其他有效的余热回收方式。因此，不仅高炉渣的显热及潜热无法回收利用，造成重大的能源浪费。而且INBA法水冲渣工艺还造成水资源的大量浪费，对大气、水和土壤也造成了严重的污染。经调研，国内外开发高炉渣干式余热回收技术研究较多，但一直未有工业化应用的报道。
经调研，国内外多数高炉熔渣显热回收技术目前均处于实验室研究阶段，可将其余热回收方式分为物理热回收法和化学热回收法。其中前者根据熔渣前处理方法的不同，又分为滚筒法、风淬法、连铸式余热锅炉法、机械搅拌法、转杯法、钢球冷淬法等。其中钢球冷淬法因具有不耗水、热回收潜力大、硫化物排放少等优点，成为高炉渣余热回收技术的重要研究方向。
但该工艺所使用的钢球需具有导热系数大、蓄热放热速度快、抗高温冲击能力强、寿命长等特点，单一材质的钢球难以满足高炉渣余热回收工艺要求。
双金属复合的方法有铸造复合、扩散连接、冷轧、挤压、爆炸焊、等离子活化烧结、搅拌摩擦焊等。其中，固液复合铸造是一种十分简单、经济、有效的双金属复合方法。
固液复合铸造技术是将覆层金属液浇注到已预制好的基体金属上或将已表而处理好的基体金属沉没于覆层金属液中，通过两种金属间的扩散反应形成连续的金属间扩散区从而形成复合材料的工艺方法。许多研究都使用复合铸造来连接相同或相异金属对，如钢/铸铁、钢/铝、铜/铝、铝/铝、镁/镁、铝/镁、钛/铝等。
综上所述，现有技术中的钢球难以满足钢球冷淬法高炉渣余热回收工艺要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高炉渣干式余热回收用复合金属球，克服现有技术存在的不足，具备导热系数大、蓄热放热速度快、抗高温冲击能力强、寿命长等特点，可满足高炉渣干式余热回收工艺的要求。
本发明目的是通过下面的技术方案实现的：
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种高炉渣干式余热回收用复合金属球，其特征在于，复合金属球为内外两层不同金属复合制成，包括外壳金属层和内芯金属层。
所述复合金属球外壳金属层为铁素体钢或低铬铸铁，厚度为2.21-48.96mm。
复合金属球外壳为一定厚度的铁素体钢或低铬铸铁时，可在完成高炉渣干式余热回收工艺后由磁选工艺回收，便于复合金属球与高炉渣物料的有效分离。
所述复合金属球内芯金属层为铜，其中金属球内芯为铜时含铜质量百分比不低于75％，直径10-40mm。
所述金属球内芯与外壳金属层的体积比为1:2至1:15。
所述金属球内芯与外壳中间无间隙，形成的互溶层，厚度0.1-1.5mm。
所属复合金属球平均比热为425.5-460J/kg·K，20℃条件下导热系数为50.5-226W/m·K。与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)复合金属球具有金属复合结构，外部材料和内芯材料换热速度快，与高炉熔渣接触后可快速将热量置换到金属球内，再与热风换热时的热风最高温度、热风温度稳定性均明显高于高炉渣粒，因此具备较高的换热效率。
2)复合金属球内芯导热系数大，与液态高炉渣接触后可实现快速换热储热，而外部的铁素体钢或低铬铸铁的熔点高、强度高、韧性好、使用寿命长，可满足高炉渣干式余热回收工艺的连续使用要求。
3)复合金属球由于外部为钢质壳体，可在完成高炉渣余热回收后通过磁选工艺实现复合金属球的回收再利用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)复合金属球内芯导热系数大，与液态高炉渣接触后可实现快速换热储热，而外部的铁素体钢或低铬铸铁的熔点高、强度高、韧性好、使用寿命长，可满足高炉渣干式余热回收工艺的连续使用要求。
2)复合金属球由于外部为钢质壳体，可在完成高炉渣余热回收后通过磁选工艺实现复合金属球的回收再利用。
3)复合金属球具有金属复合结构，内芯材料换热速度快，外壳熔点高、强度高、不易开裂，复合金属球的抗高温冲击能力更强。
本发明具有明显的经济效益和环境效益，在行业内有很大的推广实用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例进行说明：
实施例1
一种高炉渣干式余热回收用复合金属球，为内外两层不同金属复合制成，包括外壳金属层和内芯金属层。
复合金属球外壳金属层为铁素体钢，厚度为4mm。
复合金属球内芯为铜，其中金属球内芯为铜时含铜量99.5％，直径8mm。
所述金属球内芯与外壳材料的体积比为1:7。
所述金属球内芯与外壳中间无间隙，可形成1.2mm的互溶层。
所属复合金属球平均比热为455J/kg·K，20℃条件下导热系数为214W/m·K。
经检验，所述复合金属球在700-1000℃条件下储热放热量和放热速度均优于纯低铬铸铁球。

Claims (3)

1.一种高炉渣干式余热回收用复合金属球，其特征在于，复合金属球为内外两层不同金属复合制成，包括外壳金属层和内芯金属层；外壳金属层为铁素体钢或低铬铸铁，厚度为2.21-48.96mm；内芯金属层直径10-40mm；所述金属球内芯与外壳金属层的体积比为1:2至1:15；所述金属球内芯与外壳中间无间隙，形成互溶层。
2.根据权利要求1所述的高炉渣干式余热回收用复合金属球，其特征在于：所述复合金属球内芯金属层为铜，含铜质量百分比不低于75％。
3.根据权利要求1所述的高炉渣干式余热回收用复合金属球，其特征在于：所属复合金属球平均比热为425.5-460J/kg·K，20℃条件下导热系数为50.5-226W/m·K。
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