專(zhuān)利名稱(chēng)：高爐風(fēng)口抗沖蝕防護(hù)層及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與高爐風(fēng)口有關(guān)。
高爐風(fēng)口是煉鐵送風(fēng)所必需的重要工藝設(shè)備，其壽命長(zhǎng)短直接影響到高爐能否保持順行和降低煉鐵成本。隨著噴煤比的不斷增大，高爐風(fēng)口內(nèi)壁常因煤粉的高速?zèng)_刷而造成沖蝕破壞。
日本公開(kāi)特許公報(bào)昭53-138905號(hào)公開(kāi)了一種在高爐風(fēng)口壁面熱噴涂涂層用于防護(hù)的方法及涂層配方，采用熱噴涂方法在在高爐風(fēng)口壁面依次噴涂Ni基自熔合金層、Co-Ni-Mo-W-Si或Co-Ni合金加Al2O3-ZrO2金屬陶瓷涂層、Al2O3-ZrO2陶瓷面層。對(duì)于內(nèi)壁的防護(hù)涂層來(lái)講，由于涂層在噴涂過(guò)程中存在因收縮造成的應(yīng)力，內(nèi)壁涂層很易從基體剝離，因此內(nèi)壁的涂層厚度很難超過(guò)0.5mm，風(fēng)口長(zhǎng)期工作條件下涂層的抗沖蝕防護(hù)效果受到限制。
“九五”期間，我國(guó)鋼鐵冶金行業(yè)，為降低煉鐵成本，正大力推廣高爐噴煤技術(shù)，噴煤比也將逐步提高到150Kg/tFe，而大量噴吹煤粉，對(duì)風(fēng)口內(nèi)壁造成的沖蝕破壞比較嚴(yán)重，因此急需研制一種滿(mǎn)足風(fēng)口正常工作條件下使用可靠的抗沖蝕防護(hù)層，為克服現(xiàn)有技術(shù)的局限性，特提出本發(fā)明。
本發(fā)明提出了高爐風(fēng)口抗沖蝕防護(hù)層材料及其制造方法，抗沖蝕防護(hù)層材料是由MCrAl系合金粉末(M指Ni，Co或Ni+Co)和陶瓷粉末為原料，其中MCrAl系合金(M指Ni，Co或Ni+Co)作為粘結(jié)金屬，其成分為(重量％)Cr8-40，Al3-20，余為Ni或Co，硬質(zhì)陶瓷顆粒作為增強(qiáng)相組成的，陶瓷相彌散分布于粘結(jié)金屬中，構(gòu)成典型的金屬陶瓷結(jié)構(gòu)，陶瓷相所占體積百分比在10-95％范圍內(nèi)，陶瓷粉末為Cr3C2，CrB2中的一種或兩種的混合物。高爐風(fēng)口內(nèi)壁抗沖蝕防護(hù)層是這樣制造的，首先機(jī)加工與風(fēng)口內(nèi)壁尺寸，形狀相仿的薄壁工藝內(nèi)胎，然后在內(nèi)胎的外圓壁面熱噴涂粘結(jié)底層，金屬陶瓷層，將噴涂后的預(yù)制件熱處理后連接到風(fēng)口內(nèi)壁構(gòu)成抗沖蝕防護(hù)層。
本發(fā)明提出的防護(hù)層材料配方中的MCrAl(M指Ni，Co或Ni+Co)是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的基本物質(zhì)之一，進(jìn)一步提高該系列合金的抗氧化，抗熱腐蝕性能，可向其中添加Y，Ta，Si，Hf等元素，典型的合金成分如下Ni17Cr6Al0.4Y，Ni22Cr10Al1.0Y，Ni25Cr6Al0.4Y，Ni31Cr11Al0.6Y，Ni23Co20Cr8.5Al4Ta0.6Y等，適當(dāng)調(diào)整其中的Cr，Al，Co，Ta，Y等元素的含量不違背本發(fā)明的宗旨。MCrAl系合金粉末的粒度為-80目。陶瓷粉末為Cr3C2，CrB2中的一種或兩種的混合物，其粒度為-140目，為了提高噴涂粉末的流動(dòng)性和降低陶瓷粉末熱噴涂時(shí)的氧化，可對(duì)陶瓷粉末進(jìn)行化學(xué)鍍Ni或Co膜層處理。熱噴涂前先將金屬粉末和陶瓷粉末混合均勻。
本發(fā)明提出的制造方法中，熱噴涂工藝指等離子噴涂工藝或超音速火焰噴涂工藝。粘結(jié)底層采用Ni/Al或NiCr/Al復(fù)合粉或MCrAlY粉末噴涂，底層厚度為0.08-0.25mm；金屬陶瓷涂層厚度為0.6-2.5mm，噴后將預(yù)制件放入高溫爐中進(jìn)行熱處理，規(guī)范為400-1150℃保溫0.5-12小時(shí)，以降低涂層的殘余應(yīng)力。預(yù)制件連接至風(fēng)口內(nèi)壁采用熱鑲工藝完成。
采用本發(fā)明的配方和制造方法形成高爐風(fēng)口內(nèi)壁抗沖蝕防護(hù)層具有以下優(yōu)點(diǎn)1.同樣的材料，在外壁熱噴涂形成涂層可以比在內(nèi)壁得到較大的厚度，因此在工藝內(nèi)胎外壁熱噴涂涂層后，將預(yù)制件熱鑲至風(fēng)口內(nèi)壁可形成較厚的抗沖蝕防護(hù)層，在風(fēng)口長(zhǎng)期工作條件下有足夠的抗沖蝕防護(hù)效果；2.本發(fā)明采用的金屬和陶瓷材料具有接近的熱膨脹系數(shù)，金屬陶瓷抗熱震性能較好，涂層內(nèi)應(yīng)力較小，在熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力影響下，涂層開(kāi)裂、掉塊的可能性降低。
實(shí)施例在低碳鋼內(nèi)胎外圓壁面首先等離子噴涂鎳包鋁粘結(jié)底層，其成分為Ni90Al10，粉末粒度為-140+325目，涂層厚度為0.1-0.2mm；然后等離子噴涂Ni25Cr6Al0.4Y和Cr3C2機(jī)械混合后的金屬陶瓷粉末，混合粉末中Cr3C2占50wt.％，其粒度為-200+400目，Ni25Cr6Al0.4Y粉末粒度為-140+400目，等離子噴涂時(shí)采用Ar為主氣，H2為輔助氣體，送粉氣為Ar氣，金屬陶瓷涂層厚度為2.0mm。噴涂后將預(yù)制件在普通高溫電爐中于950±20℃熱處理4小時(shí)。將預(yù)制件熱鑲到風(fēng)口內(nèi)壁時(shí)，風(fēng)口預(yù)熱溫度為600-800℃。
權(quán)利要求
1.高爐風(fēng)口抗沖蝕防護(hù)層及其制造方法，防護(hù)層材料是由MCrAl系合金粉末(M指Ni，Co或Ni+Co)和陶瓷粉末為原料，其中MCrAl合金作為粘結(jié)金屬，硬質(zhì)陶瓷顆粒作為增強(qiáng)相組成的，陶瓷相彌散分布于粘結(jié)金屬中，構(gòu)成典型的金屬陶瓷結(jié)構(gòu)，陶瓷相所占體積百分比在10-95％范圍內(nèi)，陶瓷粉末為Cr3C2，CrB2中的一種或兩種的混合物；高爐風(fēng)口內(nèi)壁抗沖蝕防護(hù)層是這樣制造的，首先機(jī)加工與風(fēng)口內(nèi)壁尺寸、形狀相仿的薄壁工藝內(nèi)胎，然后在內(nèi)胎的外圓壁面熱噴涂粘結(jié)底層和金屬陶瓷涂層，最后將噴涂后的預(yù)制件熱處理后熱鑲到風(fēng)口內(nèi)壁構(gòu)成抗沖蝕防護(hù)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MCrAl系合金，其特征在于該合金為NiCrAl系合金，其成分為(重量％)Cr8-40，Al3-20，余為Ni，為提高該合金的高溫抗氧化和抗熱腐蝕性能，向其中添加少量的Y，Si，Ta，Co合金元素不違背本發(fā)明的宗旨，典型的合金成分如下Ni17Cr6Al0.4Y，Ni22Cr10Al1.0Y，Ni25Cr6Al0.4Y，Ni31Cr11Al0.6Y，Ni23Co20Cr8.5Al4Ta0.6Y等，適當(dāng)調(diào)整其中的Cr，Al，Co，Ta，Y等元素的含量不違背本發(fā)明的宗旨，MCrAl系合金粉末的粒度為-140目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬陶瓷涂層，其特征在于涂層是由MCrAl系合金粉末和Cr3C2陶瓷粉末混合后采用熱噴涂工藝形成的，陶瓷粉末粒度為-140目。。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬陶瓷涂層，其特征在于涂層是由MCrAl系合金粉末和CrB2陶瓷粉末混合后采用熱噴涂工藝形成的，陶瓷粉末粒度為-140目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)制件熱處理，其特征在于熱處理溫度為400-1150℃，保溫時(shí)間為0.5-12小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷粉末，其特征在于Cr3C2陶瓷粉末采用化學(xué)鍍Ni處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷粉末，其特征在于CrB2陶瓷粉末采用化學(xué)鍍Ni處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱噴涂工藝，其特征在于熱噴涂指等離子噴涂。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱噴涂工藝，其特征在于熱噴涂指超音速火焰噴涂。
全文摘要
高爐風(fēng)口抗沖蝕防護(hù)層及其制造方法:本發(fā)明與高爐風(fēng)口有關(guān),高爐風(fēng)口內(nèi)壁在煤粉的高速?zèng)_刷下易造成沖蝕破壞,本發(fā)明提出了高爐風(fēng)口抗沖蝕防護(hù)層材料及其制造方法,抗沖蝕防護(hù)層材料是由MCrAl系合金粉末(M指Ni,Co或Ni+Co)和陶瓷粉末為原料,其中MCrAl合金作為粘結(jié)金屬,硬質(zhì)陶瓷顆粒作為增強(qiáng)相組成的,陶瓷相彌散分布于粘結(jié)金屬中,構(gòu)成典型的金屬陶瓷結(jié)構(gòu),陶瓷相所占體積百分比在10—95%范圍內(nèi),陶瓷為Cr
文檔編號(hào)C21B7/16GK1257134SQ9812333
公開(kāi)日2000年6月21日 申請(qǐng)日期1998年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月14日
發(fā)明者李鑫, 李京忠 申請(qǐng)人:李鑫