[发明专利]长寿命高炉风口耐磨陶瓷衬套生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐磨陶瓷衬套的生产方法，具体的涉及一种长寿命高炉风口耐磨陶瓷衬套的生产方法。

背景技术

风口衬套是高炉生产的消耗备件，长期在炉内承受高温并承受煤粉的磨损，工作使用条件极其恶劣，寿命长短直接影响高炉的正常运行，风口衬套寿命短带来如下问题：(1)需要频繁更换风口衬套，导致人工成本和生产的增加；(2)更换风口衬套时需要降压休风，从而影响生产进度，带来能源消耗增加的问题。

为了延长使用寿命，风口衬套应该满足耐高温、耐腐蚀、磨损、烧损的要求。目前使用的风口衬套大多采用纯铜来制造，也有采用氮化硅结合碳化硅生产的，还有的是在风口衬套工作表面喷涂一层耐磨耐热材料的。喷涂有耐磨耐热材料的风口衬套耐高温性能差，耐磨层极易脱落或被冲刷掉；而以紫铜、纯铜以及氮化硅结合碳化硅生产的风口衬套由于使用材料性能的影响，生产成本高，在铁水和炉渣的侵蚀及炉料热风气流的冲刷下，使用寿命也不高，通常风口衬套的使用寿命仅为20天。

发明内容

本发明解决了上述技术问题，提供一种工艺简单、生产成本低、耐高温、耐腐蚀、磨损、烧损的长寿命高炉风口耐磨陶瓷衬套生产方法。

技术方案为将重量份数为碳化硅50～70，单质硅为20～30，碳黑为10～20，蒸馏水22～35，PH值在6.5～7.3之间的聚乙烯醇3～5，羊毛脂0.2～0.5的原料经配料、制浆、制模、成型、干燥、修坯、烧结、精整制成。优选原料配比为：碳化硅70，单质硅为20，碳黑为10、蒸馏水27、聚乙烯醇4、羊毛脂0.3。

还加入碳化硼重量份0.1～0.4。优选0.1重量份。

所述生产方法具体为：

配料：准备前述重量比例的原料；优选控制粉料组份粒径在240目～1200目。

制浆：先将碳化硅加入到蒸馏水中，搅拌3～7小时后，再加入单质硅搅拌3～5小时，再加入炭黑，羊毛脂、碳化硼进行搅拌，最后加入聚乙烯醇，搅拌不少于7～10小时，料浆混合均匀成膏状；

制模：根据风口尺寸加工风口衬套内外型模；

成型：采用实心注浆法进行注浆；

干燥：成型坯体脱模后，45℃～75℃的干燥房进行60～72小时烘干；

修坯：成型坯体干燥后，对坯体表面的缺陷进行修整；

烧结：将修整好的坯体放入真空炉，升温到1800℃～2000℃进行真空反应烧结，烧结时真空度低于0.1Pa，在温度1560℃～1650℃时的烧结时间为4～6小时以保证渗硅的充分进行；

精整：将经过真空烧结反应后的坯体通过喷丸或者打磨，去除残留在坯体表面的单质硅和杂质后制成长寿命高炉风口耐磨陶瓷衬套。

耐磨陶瓷材料由于具有耐磨性好、生产成本低的优点被广泛使用于各行业中，但是本发明中的风口衬套工作环境极其恶劣，耐高温、磨蚀的要求极高，采用普通的耐磨陶瓷材料制作的风口衬套还是难以满足长寿命要求，不仅如此，普通耐磨陶瓷材料原料中需要加入的有机分散剂、均匀剂均依赖进口，均在采购成本高，运输周期长的问题。

本发明配方中采用羊毛脂同时替代现有的有机分散剂、均匀剂，使原料能够全部国产化，降低了采购成本的同时，由于羊毛脂同时具有分散剂、均匀剂特性，加入本配方中并合理控制加入量，可以使制得的成品衬套中各组分的均匀性和分散性更好，大大增加产品高温下的各项性能指标。

进一步的，在上述配方中添加了碳化硼，由于碳化硼具有耐高温强度以及硬度大的特性，加入配方中能显著增加产品高温下的抗腐蚀性能，其加入量应控制在0.1～0.4之间，不可过多或过少，过多则容易造成产品开裂，过少会起不到相应增加高温强度的作用和抗腐蚀的能力。

有益效果：

(1)本发明高炉风口衬套能够在温度高达1300℃的工况中正常工作，具有优异的耐腐蚀、烧损和磨损的性能。

(2)较现有高炉风口衬套相比，其工作寿命得到大幅提高，可达100天以上，无需频繁更换衬套，减少了人工成本和生产成本，降低了由于降压休风带来的能源消耗、保证生产的连续性。

(3)与现有的耐磨陶瓷材料相比，在密度、硬度、断裂韧性方面具有突出的优点，密度由2.65g/cm³提高到3.11g/cm³，常温耐压强度由160MPa提高到243MPa；1200℃热态抗折强度由40MPa提高到279MPa，1200℃导热系数由17提高到41W/mK。

(4)避免使用金属材料，且原料可全部国产化，保证各项性能的同时，降低了采购成本，减少因为使用金属材料制造风口衬套造成的资源浪费，具有广阔的市场应用前景。

具体实施方式