[发明专利]在高炉风口表面利用自蔓延敷置陶瓷防护层的方法

说明书

技术领域

本发明属于炼铁技术领域，特别是在高炉风口表面利用自蔓延的方法敷置陶瓷防护层的技术。

背景技术

高炉风口小套是高炉进风系统中的重要设备，同时也是炼铁高炉易损关键部件，它担负着将热风送进高炉内的任务，现在高炉风口所处的环境很恶劣，它处在2000℃以上的高温炉缸内，承受高温区的辐射和对流热冲击，风口前端受到1500℃左右的液态渣铁和高速循环运动的炽热物料的冲刷，风口内通过900℃～1300℃的热风，同时在燃烧循环区又受到强烈的氧化作用和微量元素对风口的浸润，当温度高于铜开始强烈氧化的温度甚至高达铜的熔点时，风口被破坏。此外在喷吹煤粉条件下还受到煤粉的高速磨损，这些不利因素都加剧了风口破损。

虽然，各钢厂及研究机构都做了大量的尝试，但是高炉风口还存在着各种问题，如，使用寿命不够长，或者加工成本高等。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种在高炉风口表面利用自蔓延敷置陶瓷防护层的方法。本文明方法与传统的工艺相比具有设备简单、节约能源、制造成本低廉、机械性能高、稳定性好，使用寿命长。

本发明通过如下机理实现：采用在风口前端使用自蔓延的方法形成结合过渡区的金属陶瓷涂层，其基本特点是利用能够发生高效热反应的原料反应时放出的热使反应持续进行，只要点燃就可自动进行，特别适合于制备某些高熔点陶瓷和金属间化合物，从而达到合成与制备材料的目的。由于单纯自蔓延合成材料本身高硬度和高脆性很难单独使用，必须使其和金属基相连接才可使用，自蔓延法制备功能梯度涂层具有节能省时、成本低廉、设备简单和操作方便等优点。

选择Al粉、CuO粉混合物为自蔓延反应的原料，涂覆在风口表面，经点燃后，反应放出热量，使液相Al和液相CuO间的扩散传质和热能传递能够在较短的时间内充分发生，燃烧波过后，随温度下降熔体中的各相依次形核、长大、析出、聚集，最终在金属铜表面形成冶金结合过渡区的金属陶瓷涂层。

采用自蔓延高温合成的方法在风口Cu基体上合成出的Cu-Al₂O₃体系耐高温隔热材料，这种材料具有导热系数较小、耐热和隔热效果好、强度高，而且制备工艺简单、生产效率高、节能环保的优点，在提高风口寿命方面具有很好的应用前景。

本发明的处理方法包括以下步骤：

1、利用箱式喷砂机或射吸式自回收循环喷砂机，多角冷硬铸铁砂、刚玉砂或石英砂喷砂材料对铜风口表面进行表面喷砂，使其表面粗糙；

2、将100目～300目铝粉、氧化铜粉按照重量百分比1～4：1～6的比例配料后放入烘箱或箱式电阻炉干燥5～12个小时；

3、将风口小套欲涂覆陶瓷粉末的部位减薄3～5mm；

4、在风口内部沿平行或垂直与风口方向均匀固定3～15圈发热电阻丝；

5、将烘干后的铝粉和氧化铜粉与2～6wt％的粘结剂(聚醛树脂或聚乙烯醇或水玻璃等)均匀混合，然后将混合粉末调成糊状，均匀涂覆在表面处理后的风口表面，涂覆的厚度为3mm～5mm；

6、在涂覆后的粉末某处集中加入3～5g氯酸钾点火剂粉末；

7、将电阻丝通电3～20分钟后，停止通电，点燃点火剂粉末，引发粉末的自蔓延反应，随后自然冷却；

依本发明的方法处理的高炉风口表面渗透合金层厚度达到3～5mm，寿命可达原来寿命的4～6倍。

具体实施方式

例1：在高炉风口前端使用自蔓延的方法形成结合过渡区Cu-Al₂O₃涂层，称取纯度99.5％粒度约250目的铝粉180g，纯度99.5％粒度小于250目的氧化铜粉270g，放入

JTMX-SX2-12-10箱式电阻炉中120℃烘干5个小时，利用箱式喷砂机将风口前端表面喷砂，并在风口内部缠绕型号CN66M288089的电阻丝，将烘干后的粉末聚乙烯醇混合搅拌，在风口前端表面均匀涂覆5mm，在引燃区域铺一层3g氯酸钾；将电阻丝通电6分钟后，明火点燃氯酸钾和硫粉的混合物，引发自蔓延反应，涂层的结合强度约为85～95N/mm²。