CN1974847A

CN1974847A - 高炉风口表面强化方法

Info

Publication number: CN1974847A
Application number: CNA2006101301567A
Authority: CN
Inventors: 李云涛; 张建; 褚亮
Original assignee: Tianjin University of Technology
Current assignee: Tianjin University of Technology
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2007-06-06

Abstract

本发明涉及高炉风口表面强化方法。本发明的技术方案是：高炉风口进行表面共渗合金元素强化，使表面形成铜合金渗层；在铜合金表面采用热喷涂法形成表面强化层。本发明的方法即可避免高温时涂层脱落的现象，又可以弥补多元共渗层耐高温性差、硬度低、热疲劳性差等缺陷。在不影响基体导热能力的前提下，发挥基体优良导热能力和强化表面的协同作用，从而提高风口使用寿命。同时在提高高炉炼铁生产经济效益方面具有重要的工程应用前景，进而为材料的表面强化理论与技术发展提供理论基础及试验依据。

Description

高炉风口表面强化方法

技术领域

本发明涉及高炉风口表面强化方法。

背景技术

随着能源日趋严峻，节能技术越来越受到人们的关注。以高炉喷煤为代表的炼铁节能技术便是其中之一。其中，风口是高炉冶炼生铁生产的关键元件。由于高炉冶炼强度的不断提高以及喷煤技术等的应用，高炉风口工作环境更加恶劣，其处在温度可达2000℃以上高炉缸内，承受着高温区的辐射以及对流的冲击；在其前端受到约1500℃的液态渣铁和物料的冲蚀；风口内通过900℃～1300℃的热风；燃烧循环区存在着强烈的氧化作用和微量元素的浸润；煤粉的冲蚀等使风口寿命不断降低。由此可见，提高风口寿命是亟待解决的问题。

目前生产中为解决这一问题，采用改进高炉风口结构、改善材质、表面处理等。其中表面强化处理技术主要有热喷涂、多元共渗和堆焊等。例如采用共渗表面处理，由于共渗层较薄，所以其耐高温性差，硬度低；采用热喷涂表面处理，由于涂层与风口材质表面具有不同的热膨胀系数、导热系数等，所以涂层易脱落。通常仅采用一种表面强化技术，不能有效解决高炉风口频繁烧损。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种进一步提高高炉风口使用寿命的高炉风口表面强化方法。

本发明的技术方案如下：

1).高炉风口进行表面共渗合金元素强化，使表面形成铜合金渗层；

2).在铜合金表面采用热喷涂法形成表面强化层。

所述的共渗合金元素包括Al、Si、Cr、Cu、Fe、W、稀土元素中的一种或一种以上元素组合。

所述的热喷涂法为常规的热喷涂法，喷涂材料为陶瓷或金属陶瓷材料。如Al₂O₃或ZrO₂等；所述的金属陶瓷材料为Al₂O₃+Ni、TiC+Ni或WC+Co等。

本发明采用常规的热喷涂法，通常包括等离子喷涂法、电弧喷涂法或火焰喷涂法。

所述的离子喷涂法工艺条件是：喷涂功率18～28kW，工作气体流量N₂ 2.0～2.5m³/h、H₂ 0.3m³/h，送粉气流量N₂ 0.5m³/h，送粉率1～1.5kg/h，粉末粒度160～320目。

所述的电弧喷涂法工艺条件是：电弧电压30～40V，工作电流：100～250A，压缩空气：0.4～0.55MPa。

所述的火焰喷涂法工艺条件是：火焰温度2700～3200℃，基体表面温度260～320℃，微粒速度50～130m/s。

本发明的方法即可避免高温时涂层脱落的现象，又可以弥补多元共渗层耐高温性差、硬度低、热疲劳性差等缺陷。在不影响基体导热能力的前提下，发挥基体优良导热能力和强化表面的协同作用，从而提高风口使用寿命。同时在提高高炉炼铁生产经济效益方面具有重要的工程应用前景，进而为材料的表面强化理论与技术发展提供理论基础及试验依据。

具体实施方式

实施例1：

在高炉风口的表面进行共渗合金元素强化，共渗元素为Cu-Al-Fe、Cu-Al-Fe-W或Cu-Al-Fe-W+稀土元素或Al-Si-Cr或Al-Si-Cr+稀土元素，共渗温度600～900℃，保温时间3～10h；再采用等离子弧喷涂：等离子喷涂Al₂O₃工艺参数如下：功率20～25kW，工作气体流量N₂2.5m³/h、H₂0.3m³/h，送粉气流量N₂0.5m³/h，送粉率1～1.5kg/h，粉末粒度220～320目。涂层结合强度约60～90N/mm²。

实施例2：

采用实施例1的高炉风口的表面进行共渗合金元素强化，等离子喷涂ZrO₂工艺参数如下：功率22～28kW，工作气体流量N₂2.0m³/h、H₂0.3m³/h，送粉气流量N₂0.6m³/h，送粉率1kg/h，粉末粒度160～320目。涂层结合强度约60～90N/mm²。

实施例3：

采用实施例1的高炉风口的表面进行共渗合金元素强化，等离子喷涂Al₂O₃+Ni或TiC+Ni或WC+Co工艺参数如下：功率18～24kW，工作气体流量N₂ 2.0m³/h、H₂ 0.3m³/h，送粉气流量N₂ 0.6m³/h，送粉率1kg/h，粉末粒度140～260目。涂层结合强度约60～90N/mm²。

实施例4：

在高炉风口的表面进行共渗合金元素强化，共渗元素为Cu-Al-Fe或Cu-Al-Fe-W或Cu-Al-Fe-W+稀土元素或Al-Si-Cr或Al-Si-Cr+稀土元素，共渗温度600～900℃，保温时间3～10h；再采用电弧喷涂工艺，喷涂陶瓷(例如Al₂O₃、ZrO₂)或金属陶瓷材料(例如Al₂O₃+Ni、TiC+Ni、WC+Co)参数如下：电弧电压30～40V，工作电流：100～250A，压缩空气：0.4～0.55MPa；涂层结合强度约10～40N/mm²。

实施例5：

在高炉风口的表面进行共渗合金元素强化，共渗元素为Cu-Al-Fe或Cu-Al-Fe-W或Cu-Al-Fe-W+稀土元素或Al-Si-Cr或Al-Si-Cr+稀土元素，共渗温度600～900℃，保温时间3～10h；再采用火焰喷涂：火焰喷涂陶瓷(例如Al₂O₃、ZrO₂)或金属陶瓷材料(例如Al₂O₃+Ni、TiC+Ni、WC+Co)工艺参数如下：火焰温度2500～3500℃，基体表面温度260～320℃，微粒速度50～130m/s。喷涂厚度约0.1～5mm，涂层结合强度约5～30N/mm²

本发明并不局限于实施例中所描述的技术，它的描述是说明性的，并非限制性的，本发明的权限由权利要求所限定，基于本技术领域人员依据本发明所能够变化、重组等方法得到的与本发明相关的技术，都在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高炉风口表面强化方法，其特征是包括步骤如下：

1)高炉风口进行表面共渗合金元素强化，使表面形成铜合金渗层；

2)在铜合金表面采用热喷涂法形成表面强化层。

2.如权利要求1所述的高炉风口表面强化方法，其特征是所述的共渗合金元素包括Al、Si、Cr、Cu、Fe、W、稀土元素中的一种或一种以上元素组合。

3.如权利要求1所述的高炉风口表面强化方法，其特征是所述的热喷涂法为常规的热喷涂法，喷涂材料为陶瓷或金属陶瓷材料。

4.如权利要求3所述的高炉风口表面强化方法，其特征是所述的陶瓷为Al₂O₃或ZrO₂；所述的金属陶瓷材料为Al₂O₃+Ni、TiC+Ni或WC+Co。

5.如权利要求3所述的高炉风口表面强化方法，其特征是所述的常规的热喷涂法包括等离子喷涂法、电弧喷涂法或火焰喷涂法。

6.如权利要求4所述的高炉风口表面强化方法，其特征是所述的离子喷涂法工艺条件是：喷涂功率18～28kW，工作气体流量N₂ 2.0～2.5m³/h、H₂ 0.3m³/h，送粉气流量N₂ 0.5m³/h，送粉率1～1.5kg/h，粉末粒度160～320目。

7.如权利要求4所述的高炉风口表面强化方法，其特征是所述的电弧喷涂法工艺条件是：电弧电压30～40V，工作电流：100～250A，压缩空气：0.4～0.55MPa。

8.如权利要求4所述的高炉风口表面强化方法，其特征是所述的火焰喷涂法工艺条件是：火焰温度2700～3200℃，基体表面温度260～320℃，微粒速度50～130m/s。