冷却元件制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于火法冶金炉例如闪速熔炼炉或闪速吹炼炉的冷却元件。该冷却元件(1)具有与冶金炉内部接触的受火面(2)。该冷却元件包括含铜基础元件(4)和至少部分覆盖基础元件(4)的涂层(5)。涂层(4)形成了冷却元件(1)的受火面(2)。通过激光涂覆工艺例如激光淀积来至少部分施加涂层(5)，并且涂层(5)含有Ni基合金。通过激光淀积该涂层来获得良好的冶金结合，从而改善了铜基础元件和涂层之间的热传递，最小化冷却元件的表面温度，同时使铜基础元件和涂层之间的热膨胀差最小。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及用于火法冶金炉(例如闪速熔炼炉或闪速吹炼炉)的冷却元件，其中的冷却元件具有与冶金炉内部接触的受火面(fire surface)，其中冷却元件包括含有铜的基础元件以及至少部分覆盖基础元件的涂层，并且其中该涂层至少部分形成了冷却元件的受火面。
技术介绍
在本领域中，冷却元件包括铜基础元件和至少部分覆盖基础元件的涂层是众所周知的。公开文献WO 2004/042195披露了一种制备火法冶金炉的冷却元件涂层的方法。 该专利技术的目的是为了获得ー种以简单的方式在冶金炉的冷却元件上形成涂层的方法。该方法通过热喷涂技术完成。所述冷却元件主要包括铜框架部分和在框架部分中设置的通道网络以用于冷却介质的循环。在该元件至少部分表面设置耐腐蚀涂层，该涂层与元件形成冶金结合，涂层的基础结构基本上由铁和/或镇基材料形成。公开文献FI 120047B披露了一种用于涂覆铜元件的方法。在该方法中，采用电弧焊方法通过一次涂覆步骤来涂覆铜元件，涂层的厚度大于1_，该涂层致密、耐磨、耐腐蚀、耐高温。公开文献WO 2008/037836披露了 ー种用于涂覆主要由铜制成的冷却元件的方法，该冷却元件设置有水冷却管，该方法特别用于冶金炉或类似装置，其中该冷却元件包括与熔融金属、悬浮物或エ艺气体接触的受火面；侧面和外表面，使至少部分受火面涂覆有耐腐蚀涂层。
技术实现思路
本技术的目的为提供ー种冷却元件，其包括铜的基础元件和至少部分覆盖该基础元件的涂层，在涂层和冷却元件间具有良好的冶金结合(metallurgical bond)。一种用于例如闪速熔炼炉或闪速吹炼炉的火法冶金炉的冷却元件，其中该冷却元件具有与冶金炉内部接触的受火面，其中该冷却元件包括含铜的基础元件以及至少部分覆盖基础元件的涂层，并且其中该涂层形成了冷却元件的受火面，其特征在干涂层通过例如激光淀积的激光涂覆エ艺来至少部分地施加。优选的，所述涂层是Ni基合金涂层。优选的，涂层的厚度在I至5mm的范围内。优选的，涂层基本上完全覆盖冷却元件的受火面。优选的，涂层形成了冷却元件的受火面，并且涂层延伸超过冷却元件的受火面到基础元件的侧面。优选的，冷却元件设置在用于从火法冶金炉中排出例如熔融金属的熔融物的出ロ中，例如设置在用于从闪速熔炼炉或从闪速吹炼炉中排出例如熔融金属的熔融物的出口中。优选的，冷却元件设置在火法冶金炉的用来容纳熔融金属的室中，例如设置在闪速熔炼炉的下炉中或在闪速吹炼炉的下炉中。优选的，冷却元件设置在火法冶金炉中用于气体和/或用于悬浮物的室中，例如设置在闪速熔炼炉的上升烟道炉身或反应炉身中，或者设置在闪速吹炼炉的上升烟道炉身或反应炉身中。本技术基于的涂层至少部分通过激光涂覆エ艺(例如激光淀积)来施加，并包括镍(Ni)基合金。该涂层按质量百分比含有铁，Fe :0. I到15% ;镍，Ni 50到65% ;铬，Cr :I到30% ;钥，Mo :5到30% ;铜，Cu :小于2% ;锰，Mn小于3% ;和钴，Co :小于3%。 通过激光淀积该涂层来获得良好的冶金结合，从而改善了铜基础元件和涂层之间的热传递，最小化冷却元件的表面温度，同时使铜基础元件和涂层之间的热膨胀差最小。涂层不会对冷却元件的冷却能力带来负面影响。该涂层的表面优选是平滑的，从而对冷却元件提供保护来抵抗腐蚀和侵蚀，冷却元件的平滑表面因此保持平滑，从而与其中铜基础元件形成冷却元件的受火面的冷却元件相比，该冷却元件能在更长时间具有良好的不粘的表面性能。制备依据本技术的冷却元件的制备エ艺可以包括下述涉骤对需要涂覆的基础元件的表面进行粗机加工，实施有效涂覆エ艺，机加工表面至所需平滑度和尺寸公差。依据本技术的冷却元件取得了若干优势。在激光涂覆中，通过熔化工艺使涂层材料(粉末或线材)涂覆到基础材料的表面上。在激光涂覆中，涂层材料与载气被注入到激光束，该激光束经过该被涂覆的材料或构件的表面。涂层材料从激光束中吸收能量，开始在飞行过程中(in-flight)加热以及熔化，并淀积在基础材料的表面上。该表面也吸收了部分能量，导致基础材料的薄层的可控熔化。这确保涂层与基础材料间形成真正的冶金結合。在激光涂覆中，涂层材料形成熔化池，其又导致无空隙的涂层。由于加热集中在基础材料的非常薄的表层上，两种材料(涂层和基础材料)间的混合，即稀释，是最小的。这确保最有效地利用涂层材料的性能，而该受火面会获得镍基合金的性质，而不是镍-铜合金的性质。激光涂覆使获得足够厚的涂层成为可能。因为涂层的冷却速率非常快，因此涂层将不会发生所不希望的微观结构的改变。此外，非常细小的微观结构的形成有利于耐腐蚀和摩擦性能。激光涂覆エ艺可以自动进行，从而导致均匀质量的涂层。该涂层额外提供保护来抵抗潮湿腐蚀，即在冷却元件的冷却面上冷凝的酸引起的腐蚀，同时保护铜基础元件抵抗时铜基础元件有害的杂质。由于该涂层比铜更硬，因此该涂层也可以抵抗侵蚀。该涂层可以提供光滑的受火面，由于表面是平滑的，这将阻止多余的物质粘附到受火面上。由于较低的腐蚀和侵蚀速率，与平滑的铜表面相比，涂层的表面平滑度将保持非常长时间的平滑。这可以増加表面的不粘性能。在本技术优选的实施方式中，冷却元件设置在用于从火法冶金炉中排出熔融物(例如熔融金属)的出口中，例如设置在用于从闪速熔炼炉或从闪速吹炼炉中排出熔融物(例如熔融金属)的出口中。在本技术优选的实施方式中，冷却元件设置在火法冶金炉的用来容纳熔融金属的室中，例如在闪速熔炼炉的下炉中或在闪速吹炼炉的下炉中。在本技术优选的实施方式中，冷却元件设置在火法冶金炉中用于气体和/或用于悬浮物的室中，例如设置在闪速熔炼炉的上升烟道炉身或反应炉身中，或者在闪速吹炼炉的上升烟道炉身或反应炉身中。附图说明下面參考附图更详细说明本技术，附图示出了设置有根据本技术优选实施方式的冷却元件的火法冶金炉的一部分的细节图。具体实施方式本技术涉及用于火法冶金炉(没有用附图标记标注)的冷却元件1，其中火法冶金炉例如是闪速熔炼炉或闪速吹炼炉。冷却元件具有与冶金炉的内部3接触的受火面2。定义“内部”也包括火法冶金炉的出钢口和出钢开ロ。冷却元件包括含铜和/或铜合金的基础元件4以及至少部分覆盖基础元件的涂层5。涂层5至少部分形成冷却元件I的受火面2。涂层5至少部分通过激光涂覆エ艺(例如激光淀积)来施加。涂层5含有镍基合金，即Ni基合金。涂层5按质量百分比含有铁，Fe:0· I 到 15% ;镍，Ni:50 到 65%;铬，Cr:1 到 30%;钥，Mo:5 到 30%;铜，Cu:小于2%;锰，Mn:小于3%;和钴，Co:小于3%。可使用Hastelloy (来自 Haynes International, Inc.)或 Tncnnel (来自Special Metals Corporation)作为涂层材料。在冷却元件I的优选实施方式中，涂层厚度在I到5mm的范围中。 在冷却元件的优选实施方式中，涂层基本上完全覆盖冷却元件的受火面。在冷却元件的优选实施方式中，涂层形成了冷却元件的受火面，并且涂层延伸超过冷却元件的受火面到基础元件侧面。在本技术优选的实施方式中，冷却元件设置在用于从火法冶金炉中排出熔融物(例如熔融金属)的出口中，例如设置在用于从闪速熔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.11.30 FI 201162021.一种用于火法冶金炉的冷却元件， 其中该冷却元件(I)具有与冶金炉内部接触的受火面(2)， 其中该冷却元件包括含铜的基础元件(4)以及至少部分覆盖基础元件(4)的涂层(5)，并且 其中该涂层(4)形成了冷却元件(I)的受火面(2)， 其特征在于涂层(5)通过激光涂覆エ艺来至少部分地施加。2.根据权利要求I的冷却元件，其特征在于涂层(5)是Ni基合金涂层。3.根据权利要求I的冷却元件，其特征在于涂层的厚度在I至5mm的范围内。4.根据权利要求I的冷却元件，其特征在于涂层基本上完全覆盖冷却元件的受火面。5.根据权利要求I的冷却元件，其特征在于涂层形成了冷却元件的受火面，并且涂层延伸超过冷却元件的受火面到基础元件的侧面。6.根据权利要求I的冷却元件，其特征在于冷却元件设置在用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·林德格伦，P·比约克伦德，M·约夫斯，L·P·佩索宁，
申请(专利权)人：奥图泰有限公司，
类型：实用新型
国别省市：