一种防渗氢高炉冷却壁制造技术

本实用新型专利技术提供的一种防渗氢高炉冷却壁，通过在铜冷却壁表面形成一层Al+碳化物或氮化物或氧化物的防渗氢保护层，Al具有较强的防渗氢能力，并且其导热性能优异，碳化物或氮化物或氧化物均能够防止渗氢，因此，采用Al+碳化物或氮化物或氧化物的复合材料制备的防渗氢保护层，一方面不会影响冷却壁热面的热传导率，另一方面能够有效防止渗氢，有效减少铜冷却壁氢脆开裂，保证铜冷却壁工作的可靠性，有效提高了铜冷却壁的工作寿命，从而延长了高炉的一代炉龄，降低了高炉的维修维护成本、提高了生产效率，避免了铜冷却壁烧穿的危险，消除了煤气中氢对于铜冷却壁的危害。

【技术实现步骤摘要】
一种防渗氢高炉冷却壁
本技术涉及高炉配套设备
，尤其是涉及一种能够有效防止渗氢、使用寿命长、使用可靠性高的高炉冷却壁。
技术介绍
冷却壁是高炉重要的冷却设备，用于高炉炼铁时高炉炉体的冷却，铜冷却壁由于其导热性能优异，是目前使用最广泛的冷却壁类型。在高炉冶炼过程中，焦炭、煤粉等原燃料分解、燃烧产生氢气进入煤气中在高炉炉体内进行循环，随着近年来喷煤比的提升，炉腹煤气中的氢气含量显著增加，此外，为了降低原料成本，很多钢厂开始尝试喷吹焦炉煤气、橡胶、塑料等并且着重开发炉顶煤气的循环利用技术，导致炉腹煤气中氢气含量进一步上升，部分研究者已经开始采用20%的H2乃至纯H2模拟高炉环境进行矿石还原实验，可以预见，未来煤气中氢气含量的大幅度提升是必然的趋势，这些氢与铜冷却壁接触的时候就会向基体内渗透，氢渗透进入铜冷却壁内部后，将产生铜材氢脆现象，造成铜冷却壁损坏或寿命缩短影响高炉的正常工作、影响生产效率，更严重的会造成烧穿事故，威胁人身生命财产安全，目前高炉铜冷却壁热面均无防渗氢保护层，无法有效阻止氢向铜冷却壁内渗透，对于上述燃料技术的发展形成了明显的制约，提高铜冷却壁的抗氢能力对于提升高炉寿命、生产效率、发展多种类、低成本燃料技术有着十分重要的意义。因此，需要研发一种能够防止渗氢的冷却壁，以解决上述问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种防渗氢高炉冷却壁，以解决现有技术的铜冷却壁不能有效防止渗氢，从而造成铜冷却壁容易损坏或寿命缩短影响高炉的正常工作、影响生产效率、限制燃料技术发展、威胁人身生命财产安全的技术问题。为此本技术的技术方案为，一种防渗氢高炉冷却壁，包括铜冷却壁本体，铜冷却壁本体为光面冷却壁，其特征在于：铜冷却壁本体的内部纵向设有冷却水通道，冷却水通道的进水口和出水口分别从铜冷却壁本体远离高炉外侧的表面两端伸出，铜冷却壁本体靠近高炉内侧的表面上设有防渗氢保护层，防渗氢保护层的材质为掺有碳化物或氮化物或氧化物的铝基复合材料。具体的，防渗氢保护层可以采用但不限于激光熔覆技术制备，通过在铜冷却壁本体表面熔覆Al+碳化物或氮化物或氧化物混合粉末，使铜冷却壁本体表面形成一层Al+碳化物或氮化物或氧化物的防渗氢保护层。进一步的，所述铜冷却壁本体靠近高炉内侧的表面上具有若干根横向的筋肋，相邻的筋肋之间形成一个凹槽。凹槽用于镶嵌耐火材料，该种冷却壁一般用于炉腹部位。进一步的，所述氧化物为稀土氧化物、氧化铝、二氧化钛中的一种或多种；所述稀土氧化物为氧化镧、氧化钇、氧化饵、氧化铈；所述碳化物为碳化钛、碳化硼、碳化硅、碳化钨、碳化钒、碳化锆中的一种或多种；所述氮化物为氮化钛、氮化硼、氮化硅、氮化铝、氮化钨，氮化锆中的一种或多种。上述多种氧化物、碳化物、氮化物均具有防渗氢特性，通过以Al作为粘结相制备成Al+碳化物或氮化物或氧化物的复合材料防渗氢保护层，能够有效组织氢的渗入，进而有效减少铜冷却壁氢脆开裂。进一步的，所述冷却水通道为金属无缝管，具体的，金属材质可包括但不限于不锈钢、铜合金、蒙乃尔合金等。该种结构通过埋管铸造的工艺获得，在铜冷却壁本体的模具中预埋金属无缝管，然后浇注铜，得到内部具有金属无缝管作为冷却水通道的铜冷却壁。该种结构制备工艺简单、生产成本低。进一步的，所述冷却水通道为铜冷却壁本体内的钻孔。该种结构采用轧制+钻孔的工艺获得，首先轧制好的铜板，然后在铜板内部钻孔形成冷却水通道。铜板钻孔冷却壁本体适用于高炉高热负荷区域，其传热性能好，不存在气隙热阻问题。有益效果：本技术提供的防渗氢高炉冷却壁，通过在铜冷却壁本体表面熔覆Al+碳化物或氮化物或氧化物混合粉末，使铜冷却壁本体表面形成一层Al+碳化物或氮化物或氧化物的防渗氢保护层，Al具有较强的防渗氢能力，并且其导热性能优异，碳化物或氮化物或氧化物均能够防止渗氢，因此，采用Al+碳化物或氮化物或氧化物的复合材料制备的防渗氢保护层，一方面不会影响冷却壁热面的热传导率，另一方面能够有效防止渗氢，有效减少铜冷却壁氢脆开裂，保证铜冷却壁本体工作的可靠性，有效提高了铜冷却壁的工作寿命，从而延长了高炉的一代炉龄，降低了高炉的维修维护成本、提高了生产效率，避免了铜冷却壁烧穿的危险，消除了煤气中氢对于铜冷却壁的危害，也使得多种类、低成本燃料技术的开发和普及成为了可能。为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图说明图1为本技术实施例1中的防渗氢高炉冷却壁侧面剖视图。图2为图1防渗氢高炉冷却壁的正面示意图。图3为本技术实施例2中的防渗氢高炉冷却壁侧面剖视图。图4为图3防渗氢高炉冷却壁的正面示意图。图中所示：1、铜冷却壁本体；101、凹槽；102、筋肋；2、冷却水通道；3、防渗氢保护层；4、冷却水进口；5、冷却水出口。具体实施方式在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。实施例1如图1-2所示，本实施例提供的一种防渗氢高炉冷却壁，包括：铜冷却壁本体1、冷却水通道2、防渗氢保护层3，其中：所述冷却水通道2包括设在铜冷却壁本体1远离高炉外侧的表面上的冷却水进口4和冷却水出口5，水冷却通道2纵向设置在铜冷却壁本体1的内部；所述防渗氢保护层3设置在铜冷却壁本体1靠近高炉内侧的表面上；所述防渗氢保护层3的材质为掺杂了氧化铝的铝基复合材料；所述铜冷却壁本体1靠近高炉内侧的表面上具有若干根横向的筋肋102，相邻的筋肋102之间形成一个凹槽101；防渗氢保护层采用激光熔覆技术制备，防渗氢保护层的厚度为1.3mm；冷却水通道采用轧制+钻孔的工艺获得，首先轧制好的铜板，然后在铜板内部钻孔形成冷却水通道。实施例2如图3-4所示，本实施例提供的一种防渗氢高炉冷却壁，包括：铜冷却壁本体1、冷却水通道2、防渗氢保护层3，其中：所述冷却水通道2包括设在铜冷却壁本体1远离高炉外侧的表面上的冷却水进口4和冷却水出口5，水冷却通道2纵向设置在铜冷却壁本体1的内部；所述防渗氢保护层3设置在铜冷却壁本体1靠近高炉内侧的表面上；所述防渗氢保护层3的材质为掺杂了碳化钛的铝基复合材料；铜冷却壁本体1为光面冷却壁；防渗氢保护层采用激光熔覆技术制备，防渗氢保护层的厚度为1.2mm；冷却水通道为不锈钢无缝管，通过埋管铸造的工艺获得，在铜冷却壁本体的模具中预埋不锈钢无缝管，然后浇注铜，得到内部具有不锈钢无缝管作为冷却水通道的铜冷却壁。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防渗氢高炉冷却壁，包括铜冷却壁本体，铜冷却壁本体为光面冷却壁，其特征在于：铜冷却壁本体的内部纵向设有冷却水通道，冷却水通道的进水口和出水口分别从铜冷却壁本体远离高炉外侧的表面两端伸出，铜冷却壁本体靠近高炉内侧的表面上设有防渗氢保护层，防渗氢保护层的材质为掺有碳化物或氮化物或氧化物的铝基复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种防渗氢高炉冷却壁，包括铜冷却壁本体，铜冷却壁本体为光面冷却壁，其特征在于：铜冷却壁本体的内部纵向设有冷却水通道，冷却水通道的进水口和出水口分别从铜冷却壁本体远离高炉外侧的表面两端伸出，铜冷却壁本体靠近高炉内侧的表面上设有防渗氢保护层，防渗氢保护层的材质为掺有碳化物或氮化物或氧化物的铝基复合材料。2.根据权利要求1所述的防渗氢高炉冷却壁，其特征在于：所述铜冷却壁本体靠近高炉内侧的表面上设有若干根横向的筋肋，相邻的筋肋之间形成凹槽。3.根据权利要求1所述的防渗氢高炉冷却壁，其特征在于：所述氧化物为稀土氧化物、氧化铝、二氧化钛中的一种或多种。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峰光，郭睿，杨伟，刘建永，史秋月，叶四友，李行志，刘洋，
申请(专利权)人：湖北汽车工业学院，
类型：新型
国别省市：湖北,42