[发明专利]一种激光熔覆制备护炉型高炉碳砖的方法

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种激光熔覆制备护炉型高炉碳砖的方法。

背景技术

高炉炉缸由于储存着炽热的铁水，无法实现热修补，因而碳砖炉衬的寿命决定着高炉一代寿命。现阶段普通的高炉炉龄一般在15年左右，有些高炉根本达不到一代炉龄就大修重新砌筑，更有甚者造成炉底烧穿等恶性事故发生后果非常严重。随着现代高炉日益大型化和实现强化冶炼技术，使高炉大修费用提高，延长高炉寿命成为炼铁厂降低成本，增加效益的主要目标。

为了延长高炉寿命，大多数高炉在炉缸出现侵蚀，水温差升高后采用含钛物料护炉。实践证明，含钛物料中的TiO2在炉内还原，能生成高熔点的Ti(C、N)沉积物，对炉底具有保护作用，许多高炉也取得了长寿的效果。但是，目前对含钛物料护炉存在的一些问题研究不够，如含钛物料消耗量偏大，护炉周期长，护炉效果差等。 因此，高炉的炉缸需要一种具有耐高温、耐侵蚀、抗环流冲刷性能的碳砖。

近几年来，日本、德国、美国等在改进碳砖质量方面做了大量工作，开发了生产微孔碳砖的新原料和新工艺，如采用高温电煅烧无烟煤为主要原料，中温沥青作粘结剂，用Si、SiC、A1₂O₃微粉作添加剂，生产抗铁水渗透能力强、耐铁水冲刷的微孔炭砖。Si、SiC、A1₂O₃微粉能够填充到颗粒之间的更小孔隙，可以改善炭砖的组织结构，提高碳砖的致密性。但是此方法是在整个碳砖制造过程中均匀添加微细粉，抗侵蚀效果与Ti(C、N)相比较差。

激光熔覆技术是被广泛认可的一种获得耐磨、耐热、抗氧化和抗腐蚀涂层的表面技术，也是一种实现工件再制造的成形技术。它是以高能量密度的激光束为热源在基材表面熔覆一层合金材料，使熔覆层与基材实现冶金结合，且在基材表面形成与原有完全不同成分、性能的合金层的表面改性方法。该技术具有很多优点：如（1）激光能量密度高，加热速度快，对基材热影响小，易实现自动化。（2）可将基材的稀释率控制在极低的范围。（3）熔覆层与基材成冶金结合，结合强度高，可以保证涂层在使用过程中不易脱落。 （4）还可以用于废品件的处理，大量节约加工成本，对环境的污染小等。

发明内容

本发明提供了一种激光熔覆制备护炉型高炉碳砖的方法，采用激光熔覆工艺在微孔碳砖基体表面熔覆一层高熔点的TiN、TiC、 Ti(C、N)混合物保护层，在铁水长期接触过程中起着耐高温、耐侵蚀、抗环流冲刷的作用，抑制铁水对碳砖的侵蚀，延长炉缸、炉底寿命，最终实现高炉长寿，炼铁成本的降低。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

本发明提供一种激光熔覆制备护炉型高炉碳砖的方法，包括以下步骤：

（1）、微孔碳砖基材表面前处理：先采用400目金相砂纸对待熔覆微孔碳砖基材表面进行打磨，用清水洗净，在烘干机内120-150℃范围内烘干2小时；

（2）、激光熔覆材料的配制：熔覆材料配方是由体积比为1：1的TiN、TiC陶瓷粉末构成的，采用滚筒式混粉器混粉，混粉时间为8～12h至均匀；

（3）、激光熔覆工艺：采用同步送粉的方式，按照预设的网格状扫描轨迹，在气压为0.01MPa～1MPa的氩气保护气氛下，将激光熔覆材料在微孔碳砖基材表面进行激光熔覆，所述激光熔覆的激光功率为3～4kW，光斑直径为0.1mm～6mm，送粉率为1g/min～40g/min，扫描速度为20mm/s～30mm/s；激光熔覆后涂层厚度为4～10mm，涂层与基体形成一个整体，牢固不可脱落；

（4）激光熔覆完成后，关闭电源和气源，对微孔碳砖基材表面的硬质合金涂层经抛光。

其中，TiN、TiC陶瓷粉末的粒度为：50～100μm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1) 利用本发明的激光熔覆制备的护炉型高炉碳砖，其组织致密均匀，无气孔，与基体结合强度高，宽度和厚度可精确控制，可改善微孔碳砖表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等性能；

2）本发明所述的方法可以大大降低裂纹产生的危险，能够满足实际应用需要，TiN、TiC、 Ti(C、N)混合物是过渡金属碳化物，具有高熔点、高硬度、优良的化学稳定性和耐腐蚀性，是硬质合金的重要原料，与碳有很好的相容性；

3）本发明所述方法简单、成本较低、易于操作，便于大规模的推广使用。

具体实施方式

实施例1：