一種耐磨複合高爐布料溜槽的製備方法
2023-05-29 08:40:51
專利名稱：一種耐磨複合高爐布料溜槽的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種高爐布料溜槽的製備，特別是涉及一種耐磨複合高爐布 料溜槽的製備方法，該方法製備的耐磨複合高爐布料溜槽中含有柱狀硬質 點，使得耐磨複合高爐布料溜槽既具有基體金屬的高強度和高韌性，又具有 硬質相的高硬度和高抗磨性，能夠同時承受高衝擊和強烈磨損。
背景技術：
在冶金工業中，常利用高爐布料溜槽將物料送入高爐中，這種布料溜槽 在高爐爐頂中間可繞高爐的垂直線迴轉，並可繞一水平軸線傾動，所加物料 按計量好的重量從一個料鬥經過中心給料喉管下落至布料溜槽上。從而保證 爐內加料均勻。現代化大型煉鐵高爐，每天要將上萬噸由礦石、焦炭、燒結 礦等組成的爐料由布料溜槽布入爐中，這些爐料具有硬度高、稜角尖銳、流 速大、衝擊強等熱點，加之高爐頂部溫度很高，首先在溜槽的衝擊區內以相 當大的衝擊能量撞擊布料溜槽，然後高速從溜槽的滑動區滾落。因此，高爐 布料溜槽的工作環境十分嚴酷，在間歇高溫下受到嚴重的衝擊磨損和磨料磨 損，導致溜槽磨損十分嚴重，穿孔、斷裂等事故時有發生，嚴重影響布料系 統，乃至整個高爐的正常運行。
為了延長溜槽的使用壽命，國內外各廠家從改進材質、結構和製造工藝 等方面，做了大量嘗試，研製出許多形式的布料溜槽。然而，單一材料無法 滿足如此苛刻的工況，鑲鑄複合或機械複合等工藝又容易引起複合過程中的 開裂現象和使用過程中的脫落想像。其工作穩定性不高。在這種情況下，迫 切需要一種既能滿足高爐布料溜槽嚴酷使用工況的複合材料，又要求其製備 工藝簡單且複合可靠。
發明內容
針對上述現有技術存在的缺陷或不足，本發明的目的在於，提供一種耐 磨複合高爐布料溜槽的製備方法，製得的該耐磨複合高爐布料溜槽中含有柱 狀硬質相，且該柱狀硬質相在基體內原位生成，並與基體形成冶金結合，既 具有基體金屬的高強度和高韌性，又具有硬質相的高硬度和高抗磨性，能夠 同時承受高衝擊和強烈磨損，具有使用壽命長、價格低廉等特點。 為了實現上述任務，本發明採取如下的技術解決方案 一種耐磨複合高爐布料溜槽的製備方法，其特徵在於，該方法將合金 粉芯棒材扎製成捆預置於高爐布料溜槽的鑄型型腔內，合金粉芯棒材體積佔 耐磨溜槽總體積的20% 60%，然後將融化的基體金屬液澆入高爐布料溜槽
的鑄型型腔內，在基體金屬液的熱作用下，合金粉芯棒材發生、燒結、溶滲 甚至溶解，合金粉芯棒材內的合金元素在基體金屬液中進行短程擴散，在原 位生成冶金結合的高硬度棒狀硬質點，最後冷卻凝固形成高硬度棒狀硬質點 與基體金屬冶金過渡結合體，即製成以金屬為基體、內含一定數量的棒狀高 硬度質點的耐磨複合高爐布料溜槽。
本發明製備的耐磨複合高爐布料溜槽，具有以下優點-
1、 由於採用合金粉芯棒材，內部填充合金粉末，在基體金屬液的高溫 作用下，合金粉芯棒材中的合金粉末燒結、溶解、擴散，與基體金屬液發生 冶金化合反應，同時由於合金粉末的吸熱作用，降低了局部的溫度，縮短了 結晶過程，阻礙了合金元素的進一步擴散，從而使合金元素在原位富集，晶 粒顯著細化，析出大量彌散的高硬度的硬質化合物，凝固後便形成了鑲嵌在 基體金屬中的宏觀上呈棒狀的硬質相，並與基體金屬形成良好的冶金過渡結 合，界面結合牢固，解決了硬質相脫落、碎裂的難題，耐磨性與韌性有機統 一，整體性能顯著提高。
2、 合金粉末可根據工件的使用要求進行配比，成分可調，適應範圍廣。3、 由於合金粉芯棒材不含粘結劑等雜質，因此不會產生夾渣、氣孔等 缺陷，內部組織優良。
4、 本發明的複合成型工藝可控性強、成品率高、生產質量穩定，便於 大規模生產。
5、 柱狀硬質點為整體原位反應生成，避免鑲鑄複合等工藝過程中的常 常出現的開裂現象和使用過程中的脫落現象。
6、 根據溜槽使用工況，柱狀硬質點在基體中的比例可以調節，並分布 均勻；
7、 根據溜槽的結構形式，可實現區域複合、表面複合或整體複合；
8、 可根據輸送介質，調整柱狀硬質點的直徑大小和分布間距，適應不 同行業的需求。
圖1是柱狀硬質點複合耐磨溜槽製備工藝示意圖； 圖2是柱狀硬質點複合耐磨溜槽結構剖視圖。
下面結合附圖和發明人給出的實施例對本發明作進一步詳細說明。
具體實施例方式
參見圖l、圖2、按照本發明的技術方案，製備一定直徑和合金粉末配 比的合金粉芯棒材l扎製成捆，按照高爐布料溜槽的尺寸置於高爐布料溜槽 的鑄型型腔內，合金粉芯棒材體積佔耐磨溜槽總體積的20% 60%，將融化 的基體金屬液澆入高爐布料溜槽的鑄型型腔內，基體金屬液對合金粉芯棒材 l進行加熱、燒結、溶滲甚至溶解，合金粉芯棒材l內的合金元素在鋼液中進 行短程擴散，在原位生成冶金結合的高硬度棒狀硬質點4，最後冷卻凝固形 成高硬度棒狀硬質點與基體金屬冶金過渡結合體，即製得以高韌性高強度的 金屬為基體、內含一定數量的冶金結合的棒狀高硬度質點的複合耐磨溜槽。
上述合金粉芯棒材l選擇直徑為O lmm ①10mm，其外皮為低碳鋼管壁厚為0.1 lmm，芯部裝有粒度為50 200目的合金粉末。
合金粉芯棒材l芯部的合金粉末由高碳鉻鐵粉構成，根據需要可添加鉬 鐵粉、鎢鐵粉、矽鐵粉、錳鐵粉等合金粉。
合金粉末也可以由碳化鎢、碳化矽、碳化鈦、氧化鋁、氮化矽、氮化鈦 粉末中的一種或幾種構成。
基體金屬3選擇高錳鋼、低碳鋼、合金鋼、灰口鑄鐵、球墨鑄鐵等公知 的鑄鋼或鑄鐵中的一種。
以下是發明人給出的實施例，但本發明並不限於這些實施例。 實施例l:製備高鉻合金為硬質相、A3鋼為基體的棒狀複合耐磨溜槽
1 、選用3mm直徑的合金粉芯棒材1 ，合金粉末為高碳鉻鐵粉，粒度100 150目，裁剪成與溜槽厚度相同的高度；
2、 採用樹脂砂按照鑄造工藝要求製作耐磨溜槽的鑄型2;
3、 將合金粉芯棒材l扎製成捆，按照佔耐磨溜槽體積的50%的比例， 布置於耐磨溜槽的鑄型型腔中；
4、 選用A3鋼作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化後，達到160(TC出爐， 將A3鋼液澆入耐磨溜槽的鑄型2的型腔內，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固後，取出鑄件，清砂處理，即製成高 鉻合金為棒狀硬質相4、 A3鋼為基體金屬3的複合耐磨溜槽。
當然，根據實際需要，合金粉末也可以選擇高碳鉻鐵粉與鉬鐵粉、鎢鐵 粉、矽鐵粉、錳鐵粉的混合物。
實施例2:製備碳化鎢為硬質相、A3鋼為基體的棒狀複合耐磨溜槽
1、 選用5mm直徑的合金粉芯棒材l，合金粉末為碳化鎢合金粉，粒度 150目，裁剪成與溜槽厚度相同的長度；
2、 採用樹脂砂按照鑄造工藝要求製作耐磨溜槽的鑄型2;
3、 將合金粉芯棒材l扎製成捆，按照佔耐磨溜槽體積的40%的比例，預置在耐磨溜槽2的鑄型型腔內；
4、 選用A3鋼作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化後，達到1600。C出爐， 將鋼液澆入耐磨溜槽2的鑄型的型腔內，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固後，取出鑄件，清砂處理，即製成碳 化鎢為棒狀硬質相4、 A3鋼組織為基體組織3的複合耐磨溜槽。 實施例3:製備碳化鎢為硬質相、高錳鋼為基體的棒狀複合耐磨溜槽
1、 選用3mm直徑的合金粉芯棒材l，合金粉末為碳化鎢合金粉，粒度 50~80目，裁剪成與溜槽厚度相同的長度；
2、 採用樹脂砂按照鑄造工藝要求製作耐磨溜槽的鑄型2;
3、 將合金粉芯棒材1扎製成捆，按照佔耐磨溜槽體積的60%的比例， 預置在耐磨溜槽2的鑄型型腔內；
4、 選用高錳鋼Mnl3作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化後，達到1650 'C出爐，將鋼液澆入耐磨溜槽2的型腔內，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固後，取出鑄件，清砂處理，即製成碳 化鎢為棒狀硬質相4、高錳鋼組織為基體組織3的複合耐磨溜槽。
上述實施例2、 3中，按照不同的需求，合金粉末還可以選擇碳化矽、碳 化鈦、氧化鋁、氮化矽或氮化鈦粉末中的一種或幾種混合物。
上述實施例中，按照不同的需求，基體金屬3還可以選擇灰口鑄鐵或球 墨鑄鐵，均能夠製成合格的複合耐磨溜槽。
權利要求
1、一種耐磨複合高爐布料溜槽的製備方法，其特徵在於，該方法將合金粉芯棒材扎製成捆預置於高爐布料溜槽的鑄型型腔內，合金粉芯棒材體積佔耐磨溜槽總體積的20％～60％，然後將融化的基體金屬液澆入高爐布料溜槽的鑄型型腔內，在基體金屬液的熱作用下，合金粉芯棒材發生、燒結、溶滲甚至溶解，合金粉芯棒材內的合金元素在基體金屬液中進行短程擴散，在原位生成冶金結合的高硬度棒狀硬質點，最後冷卻凝固形成高硬度棒狀硬質點與基體金屬冶金過渡結合體，即製成以金屬為基體、內含一定數量的棒狀高硬度質點的耐磨複合高爐布料溜槽。
2. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的合金粉芯棒材為直 徑為①lmm 0)10mm，壁厚為0.1~lmm的低碳鋼管，芯部灌裝有粒度為50 目~200目的合金粉末。
3. 如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述的合金粉末為碳化鎢、 碳化矽、碳化鈦、氧化鋁、氮化矽或氮化鈦粉末中的一種或幾種混合物。
4. 如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述的合金粉末為高碳格鐵 粉，或者是高碳鉻鐵粉與鉬鐵粉、鎢鐵粉、矽鐵粉、錳鐵粉的混合物。
5、 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述的基體金屬是鑄鋼或 鑄鐵。
6、 如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述的鑄鋼是高錳鋼、低 碳鋼或合金鋼。
7、 如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述的鑄鐵是灰口鑄鐵或 球墨鑄鐵。
全文摘要
本發明公開了一種耐磨複合高爐布料溜槽的製備方法，其特徵在於，該方法將合金粉芯棒材扎製成捆預置於高爐布料溜槽的鑄型型腔內，合金粉芯棒材體積佔耐磨溜槽總體積的20％～60％，然後將融化的基體金屬液澆入高爐布料溜槽的鑄型型腔內，在基體金屬液的熱作用下，合金粉芯棒材發生、燒結、溶滲甚至溶解，合金粉芯棒材內的合金元素在基體金屬液中進行短程擴散，在原位生成冶金結合的高硬度棒狀硬質點，最後冷卻凝固形成高硬度棒狀硬質點與基體金屬冶金過渡結合體的耐磨複合高爐布料溜槽。既具有基體金屬的高強度和高韌性，又具有硬質相的高硬度和高抗磨性，能夠同時承受高衝擊和強烈磨損，具有使用壽命長、價格低廉等特點。
文檔編號C21B7/20GK101412089SQ200810232489
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月28日 優先權日2008年11月28日
發明者付永紅, 劉文剛, 岑啟宏, 宏 武, 牛立斌, 王永平, 許雲華 申請人:西安建築科技大學