CN2632609Y - 带有纳米陶瓷涂层的液态金属容器和金属冶炼炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种带有纳米陶瓷涂层的液态金属容器和金属冶炼炉，特征在于液态金属容器和金属冶炼炉内衬从里到外由工作层、填充层、永久层、喷/抹涂纳米陶瓷涂层、绝热层、热喷涂纳米陶瓷层组成，其组合有三种方式。主要用于锡、锌、铅、铝、铜、钢、铁液态金属容器和金属冶炼炉，具有防止金属外壳熔损、结瘤、高温氧化、变形，隔热保温的作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种带有纳米陶瓷涂层的液态金属容器和金属冶炼炉，具体地说，液态金属容器和金属冶炼炉内壁具有纳米陶瓷涂层，能经受锡、锌、铝、铜、钢、铁等熔融金属及其渣液的浸蚀、熔损、高温变形、腐蚀、氧化等作用，属于液态金属容器和金属冶炼炉内衬表面强化技术。
背景技术
现有的液态金属容器和金属冶炼炉，由里向外依次为工作层、填充层、永久层、绝热层和金属外壳等组成，也有不设填充层或绝热层的。液态金属容器和金属冶炼炉的工作层和永久层材料一般采用耐火砖或浇注料。由于液态金属容器和金属冶炼炉的内衬，尤其是工作层直接与液态金属、渣液和高温气流接触，既要受到液态金属、渣液和高温气流的机械冲刷和化学浸蚀，又要承受因温度的急剧变化产生的热应力和其它外载荷的作用，使内衬寿命受到严重影响，有时发生严重熔损和浸蚀，造成外壳熔穿、液态金属大量泄漏，发生人身伤亡、设备毁坏事故，是冶金工业技术的一个难题。
在现有的带有涂层的液态金属容器的技术中，中国专利申请说明书01132719.7提供了一种在液态金属容器内表面上热喷涂绝热金属陶瓷涂层，其特征在于采用氧乙炔火焰喷枪热喷涂底层和工作层，底层材料为Ni/Al2O3，工作层材料为亚微米团聚态α-Al2O3，也可以直接热喷涂工作层，热喷涂厚度为1～2毫米。该现有技术存在以下问题：由于陶瓷涂层与液态金属容器的金属外壳膨胀系数差异较大，存在残余应力，使涂层与金属外壳结合强度差而容易引起涂层脱落。因此，采用喷涂底层的方法提高涂层结合强度，导致工艺复杂、涂层成本增大。除此而外，涂层最大厚度≤2毫米，短时间内可以防止液态金属的熔穿和结瘤，但是长时间仍然会出现熔穿事故和结瘤现象。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术不足，提供一种抗熔穿防结瘤，绝热防腐的带有纳米陶瓷涂层的液态金属容器和金属冶炼炉。
本实用新型的带有纳米陶瓷涂层的液态金属容器和金属冶炼炉是通过以下技术方案实现的：液态金属容器和金属冶炼炉内衬由里向外组合方式有3种，第一种组合方式是工作层、填充层、永久层、绝热层、热喷涂纳米陶瓷涂层和金属外壳；第二种组合方式是工作层、填充层、喷/抹涂纳米陶瓷涂层、永久层、绝热层、热喷涂纳米陶瓷涂层和金属外壳；第三种组合方式是工作层、填充层、永久层、喷/抹涂纳米陶瓷涂层、绝热层、热喷涂纳米陶瓷涂层和金属外壳；在上述组合方式中也可以没有填充层和绝热层。
本实用新型的带有纳米陶瓷涂层的液态金属容器和金属冶炼炉中所述的金属外壳内表面的热喷涂纳米陶瓷涂层，其特征在于涂层材料是纳米Al2O3或纳米Al2O3-SiO2复合材料，是在大口径氧乙炔火焰热喷涂枪上采用团聚态纳米Al2O3或团聚态复合纳米Al2O3-SiO2的热喷涂粉末，在液态金属容器和金属冶炼炉的金属外壳内表面上热喷涂而成，涂层最大厚度可达20毫米。
本实用新型的带有纳米陶瓷涂层的液态金属容器和金属冶炼炉中所述的永久层内表面或绝热层内表面上的喷/抹涂纳米陶瓷涂层，其特征在于涂层材料是由纳米SiO2或复合纳米Al2O3-SiO2、微粉CaSO4、TiO2、无机/有机纤维、金属粉、无机结合剂、β-2CaO·SiO2组成，其组成质量比例为40～55∶15～25∶1～3∶10～20∶3～5∶15～25∶10～20，充分混合搅拌，用水稀释，采用机械喷涂或抹涂而成，涂层厚度3～30毫米。
本实用新型的带有纳米陶瓷涂层的液态金属容器和金属冶炼炉与现有技术比较，具有如下增益效果：
1可以防止液态金属熔穿泄漏，避免发生安全事故；
2具有绝热保温效果，导热系数低(≤0.02W/m·k)、质轻(≤300kg/m3)、耐压强度高(≥3MPa)，使液态金属温降率降低50％以上，节能降耗效果显著，同时防止低温过热冶炼金属，提高金属冶炼质量；
3由于涂层的绝热保温，内衬耐火材料冷热面温差小，热应力减少25％以上。因此，工作层寿命可以提高10％以上，永久层寿命可以提高50％以上；
4金属外壳内壁热喷涂纳米陶瓷涂层可以防腐，有利于提高金属外壳的寿命；
5涂层制备简单，成本低，热喷涂1毫米厚度的纳米α-Al2O3陶瓷涂层费用≤50元/m2，抹涂3毫米厚度的纳米陶瓷费用≤30元/m2。
附图说明
图1是带有纳米陶瓷涂层的液态金属容器和金属冶炼炉结构示意图；其中：1工作层、2永久层、3抹/喷涂纳米陶瓷涂层、4绝热板、5热喷涂纳米陶瓷涂层、6金属外壳。
具体实施方式
下面结合附图1和实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步描述：
带有纳米陶瓷涂层的90吨盛钢桶内衬由里向外依次为工作层、永久层、抹/喷涂纳米陶瓷涂层、绝热层、热喷涂纳米陶瓷涂层和金属外壳等组合。其中：工作层采用铝镁碳砖(厚度160～210毫米)，永久层采用粘土砖(厚度30～65毫米)，抹/喷涂纳米陶瓷涂层采用纳米SiO2、微粉CaSO4、TiO2、无机/有机纤维、金属粉、磷酸盐结合剂(厚度5～10毫米)、绝热层采用复合反射绝热板(厚度15～30毫米)、热喷涂纳米陶瓷涂层采用纳米复合Al2O3-SiO2陶瓷材料(厚度2～5毫米)、金属外壳采用16Mn钢板(厚度20～30毫米)。经过试验，结果表明带有纳米陶瓷涂层的90吨盛钢桶投入使用一年，没有发生熔损漏钢事故，盛钢桶外壁温度下降110℃，钢水温降率由原2℃/min下降到1.2℃/min，改善了作业环境，钢水吹氩时间增长30％以上，钢水质量提高，出钢温度降低10℃，节能降耗显著，对于年产400万吨钢企业可创经济效益8千万元以上。
Claims (3)
1.带有纳米陶瓷涂层的液态金属容器和金属冶炼炉，其特征是液态金属容器和冶炼炉内衬由里向外组合方式有3种，第一种组合方式是工作层、填充层、永久层、绝热层、热喷涂纳米陶瓷涂层和金属外壳；第二种组合方式是工作层、填充层、喷/抹涂纳米陶瓷涂层、永久层、绝热层、热喷涂纳米陶瓷涂层和金属外壳；第三种组合方式是工作层、填充层、永久层、喷/抹涂纳米陶瓷涂层、绝热层、热喷涂纳米陶瓷涂层和金属外壳；在上述组合方式中也可以没有填充层和绝热层。
2.根据权利1所述的带有纳米陶瓷涂层的液态金属容器和金属冶炼炉，其特征是所述的金属外壳内表面的热喷涂纳米陶瓷涂层是纳米Al2O3材料，也可以是纳米Al2O3-SiO2复合材料，是在大口径氧乙炔火焰热喷涂枪上采用团聚态纳米Al2O3、也可以采用团聚态复合纳米Al2O3-SiO2的热喷涂粉末，在液态金属容器和金属冶炼炉的金属外壳内表面上热喷涂而成，涂层最大厚度可达20毫米。
3.根据权利1所述的带有纳米陶瓷涂层的液态金属容器和金属冶炼炉，其特征是所述的永久层内表面或绝热层内表面上的喷/抹涂纳米陶瓷涂层，可以由纳米SiO2或复合纳米Al2O3-SiO2、微粉CaSO4、TiO2、无机/有机纤维、金属粉、纤维素结合剂或磷酸盐结合剂、β-2CaO·SiO2组成，其组成质量比例为40～55∶15～25∶1～3∶10～20∶3～5∶15～25∶10～20，充分混合搅拌，用水稀释，采用机械喷涂或抹涂而成，涂层厚度3～30毫米。
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