一种高炉用耐磨铜冷却壁及其制备方法技术

一种高炉用耐磨铜冷却壁及其制备方法，在铜冷却壁壁体筋肋上喷覆厚度3～10mm的复合粉体耐磨层，复合粉体中纳米Al2O3质量分数为3%～10%，余为纯铜粉。制备时，将粒径20～80nm纳米Al2O3与纯度＞99.9%、平均粒径为5μm的纯铜粉装入行星式球磨机中混匀，纳米Al2O3用醇溶胶进行表面分散处理；喷涂前将复合粉体烘干，并将铜冷却壁筋肋用有机溶液清洁后喷砂粗化；采用热喷涂设备向筋肋表面喷涂复合粉体，喷涂电压58～61V，电流440～460A，送粉N20.03～0.05m3/min，喷涂距离340～350mm，送粉量50～150g/min。本发明专利技术耐磨层和铜基体结合强度高，不脱落，既可保证铜冷却壁导热性能和挂渣效果，又能大幅度提高筋肋耐磨性，延长铜冷却壁的使用周期和高炉寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高炉炉体冷却设备领域，特别涉及一种可提高炉体使用寿命的高炉用 耐磨铜冷却壁及其制备方法。
技术介绍
在整个高炉结构中，炉身下部至炉腰炉腹位置是影响高炉寿命最薄弱环节之一。 为提高炉体寿命，现代大型高炉在炉腹、炉腰、炉身下部等高热负荷区大多采用铜冷却壁代 替铸铁、铸钢冷却壁。相比其它两种材质冷却壁，铜冷却壁优势是材质导热性好和结构上不 存在气隙层，能够使炉墙的冷却正常运行，在炉墙内表面形成一定厚度的稳定渣皮，以保护 铜冷却壁和维持高炉生产，炼铁工作者期望这样就可以获得长寿的高炉。 然而，在实际生产中却并非如此。现代大型高炉采用"高利用系数、低焦比、大喷 煤、长寿命"的操作方针，当喷煤量接近180kg/t后，炉腹、炉腰、炉身下部成为极端热负荷 区，处于软融带生成范围内，受到高温高速煤气流冲刷，热流强度大，温度变化大，铜冷却壁 热面渣皮容易发生变化，尤其是渣皮大面积频繁脱落，导致铜冷却壁暴露在高炉内部恶劣 环境中，受到高温、高速煤气流冲刷和炉料下降磨损，在高炉内服役几年后，铜冷却壁热面 上筋肋基本磨平，严重会造成冷却水道破裂漏水。而无论在炉墙内面构筑什么样耐火材料 保护层，其使用寿命都不会太长，会在半年左右脱落，只能指望铜冷却壁上粘结的渣层。尽 管铜冷却壁在其使用寿命上较其它材质有很大提高，但是铜冷却壁还是不能避免因自身耐 磨性差而导致高炉寿命较短的缺点。同时，一旦铜冷却壁上筋肋磨平，基本上铜冷却壁就不 得不报废，需更换新的铜冷却壁，从而增加了生产成本。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种可提高筋肋的耐磨性，延长铜冷却壁使用寿命，实现高炉长 寿的高炉用耐磨铜冷却壁及其制备方法。 为此，本专利技术所采取的解决方案是： -种高炉用耐磨铜冷却壁，包括壁体、冷却水通道及壁体热面的筋肋，其特征在 于，在壁体热面筋肋上喷覆有厚度为3~10_的复合粉体耐磨层，复合粉体中纳米A1203质 量分数为3%~10%，其余为纯铜粉。 -种高炉用耐磨铜冷却壁的制备方法，其具体制备步骤为： 1、采用粉末冶金方法制备复合粉体：将质量分数为3%~10%的纳米A120 3与质量 分数为90%~97%的纯铜粉装入行星式球磨机中混合均匀，形成复合粉体，其中纯铜粉纯 度> 99. 9%，平均粒径为5 μ m ;纳米A1203粒径为20~80nm，且纳米A1203采用醇溶胶进行 表面分散处理。 2、喷涂前预处理：喷涂前将复合粉体进行烘干，并将铜冷却壁筋肋表面用有机溶 液清洁，再用喷砂进行粗化处理。 3、耐磨层喷覆：采用热喷涂设备向铜冷却壁筋肋表面喷涂复合粉体，喷涂工艺参 数为：电压58~61V，电流440~460A，送粉N2 0. 03~0. 05m3/min，喷涂距离340~350mm， 送粉量50~150g/min。 本专利技术的有益效果为： 本专利技术对铜冷却壁壁体热面筋肋表面进行改性处理，涂覆耐磨材料形成耐磨层， 耐磨层和铜基体结合强度高，不产生脱落问题，不仅保证了铜冷却壁导热性能基本不变，挂 渣效果基本相同，而且可大幅度提高筋肋耐磨性，延长铜冷却壁的使用寿命，并相应提高了 高炉寿命。【附图说明】 图1是耐磨铜冷却壁结构示意图。 图中：壁体1、耐磨层2、冷却水通道3。【具体实施方式】 由图1可见，高炉用耐磨铜冷却壁系由壁体1、冷却水通道3及壁体热面的筋肋所 构成。本专利技术则是在壁体热面筋肋上喷覆有一层厚度为3~10mm的复合粉体耐磨层2,其 复合粉体中纳米A1203质量分数为3%~10%，其余为纯铜粉。 本专利技术高炉用耐磨铜冷却壁制备方法的具体制备步骤为： 1、采用粉末冶金方法制备复合粉体：将质量分数为3%~10%的纳米A120 3与质量 分数为90%~97%的纯铜粉装入行星式球磨机中混合均匀，形成复合粉体，其中纯铜粉纯 度> 99. 9%，平均粒径为5 μ m ;纳米A1203粒径为20~80nm，且纳米A1203采用醇溶胶进行 表面分散处理。 2、喷涂前预处理：喷涂前将复合粉体进行烘干，并将铜冷却壁筋肋表面用有机溶 液清洁，再用喷砂进行粗化处理。 3、耐磨层喷覆：采用热喷涂设备向铜冷却壁筋肋表面喷涂复合粉体，喷涂工艺参 数为：电压58~61V，电流440~460A，送粉N2 0. 03~0. 05m3/min，喷涂距离340~350mm， 送粉量50~150g/min。 下面结合实施例和对比例（不带耐磨层的纯铜冷却壁），对本专利技术作进一步说明。 实施例与对比例耐磨层具体参数与性能见表1。 表1实施例与对比例具体参数与性能对比表 由表1可见，纳米A1203含量为5%时，耐磨层的性能最好，热导率虽有所下降，但导 热性变化不大，不影响在筋肋上挂渣。耐磨层中纳米A1203弥散分布，耐磨层与铜基体结合 性最好，其耐磨性能是纯铜耐磨性能的3倍。一般炉腰和炉腹位置铜冷却壁使用寿命6~ 8年，本专利技术耐磨铜冷却壁使用寿命可达12~15年。【主权项】1. 一种高炉用耐磨铜冷却壁，包括壁体、冷却水通道及壁体热面的筋肋，其特征在于， 在壁体热面筋肋上喷覆有厚度为3~10_的复合粉体耐磨层，复合粉体中纳米A1203质量 分数为3%~10%，其余为纯铜粉。2. -种如权利要求1所述高炉用耐磨铜冷却壁的制备方法，其特征在于，具体制备步 骤为： (1) 采用粉末冶金方法制备复合粉体：将质量分数为3%~10%的纳米A1203与质量分 数为90%~97%的纯铜粉装入行星式球磨机中混合均匀，形成复合粉体，其中纯铜粉纯度> 99. 9%，平均粒径为5μm;纳米A1203粒径为20~80nm，且纳米A1203采用醇溶胶进行表面 分散处理； (2) 喷涂前预处理：喷涂前将复合粉体进行烘干，并将铜冷却壁筋肋表面用有机溶液清 洁，再用喷砂进行粗化处理； (3) 耐磨层喷覆：采用热喷涂设备向铜冷却壁筋肋表面喷涂复合粉体，喷涂工艺参数 为：电压58~61V，电流440~460A，送粉N2 0. 03~0. 05m3/min，喷涂距离340~350mm， 送粉量50~150g/min。【专利摘要】，在铜冷却壁壁体筋肋上喷覆厚度3～10mm的复合粉体耐磨层，复合粉体中纳米Al2O3质量分数为3%～10%，余为纯铜粉。制备时，将粒径20～80nm纳米Al2O3与纯度＞99.9%、平均粒径为5μm的纯铜粉装入行星式球磨机中混匀，纳米Al2O3用醇溶胶进行表面分散处理；喷涂前将复合粉体烘干，并将铜冷却壁筋肋用有机溶液清洁后喷砂粗化；采用热喷涂设备向筋肋表面喷涂复合粉体，喷涂电压58～61V，电流440～460A，送粉N20.03～0.05m3/min，喷涂距离340～350mm，送粉量50～150g/min。本专利技术耐磨层和铜基体结合强度高，不脱落，既可保证铜冷却壁导热性能和挂渣效果，又能大幅度提高筋肋耐磨性，延长铜冷却壁的使用周期和高炉寿命。【IPC分类】C21B7/10, C23C4/12, C23C4/06【公开号】CN105316445【申请号】CN201410337355【专利技术人】康磊, 车玉满, 尚德礼, 廖相巍, 吕春风, 康伟, 郭天永 【申请人】鞍钢股份有限公司【公开日】2016年2月10日【申请日】2014年7月16日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高炉用耐磨铜冷却壁，包括壁体、冷却水通道及壁体热面的筋肋，其特征在于，在壁体热面筋肋上喷覆有厚度为3～10mm的复合粉体耐磨层，复合粉体中纳米Al2O3质量分数为3%～10%，其余为纯铜粉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：康磊，车玉满，尚德礼，廖相巍，吕春风，康伟，郭天永，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21