專利名稱：長壽節(jié)能高爐風(fēng)口及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高爐風(fēng)口及其制造方法，尤其是風(fēng)口內(nèi)外表面有耐磨絕熱保護層的一種長壽節(jié)能高爐風(fēng)口及其制造方法。
現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)中通常使用的高爐風(fēng)口，其本體由紫銅鑄造而成，內(nèi)外表面不經(jīng)處理，存在耐磨性和耐渣鐵侵蝕性較差的問題。由于紫銅熱傳導(dǎo)性能好，使通過風(fēng)口的熱風(fēng)溫度有較大幅度的降低，造成了熱風(fēng)的熱量損失。為提高風(fēng)口的使用壽命，人們進行了大量的研究，對風(fēng)口材質(zhì)、冷卻結(jié)構(gòu)進行了改進，特別在表面處理方面采取了許多措施，其目的是為了使高爐風(fēng)口表面既能抗氧化、耐渣鐵侵蝕、耐磨損，又能具較高的強度，提高阻熱性能，而且生產(chǎn)制備工藝簡便、成本低廉。然而，總是難以兼得上述特點。目前，具有代表性的高爐風(fēng)口及相應(yīng)的制造方法主要如下1、1994年第一期《煉鐵技術(shù)通訊》對高爐風(fēng)口進行了報道一種表面堆焊炭化鈦高爐風(fēng)口，具有耐磨，抗氧化，耐渣鐵腐蝕性能，但絕熱性能較差，節(jié)能效果不好，造價也比較高。日本新日鐵君津廠4號高爐上使用了這種風(fēng)口，壽命達20個月。一種用等離子噴涂方法制造的表面噴涂耐高溫耐磨材料的高爐風(fēng)口，可以抗氧化，但耐磨性和節(jié)能效果一般，涂層易剝落，制備成本也較高。還有一種前端安裝陶瓷風(fēng)嘴，金屬與陶瓷組合高爐風(fēng)口。其節(jié)能效果好，延長風(fēng)口壽命，但制備方法復(fù)雜，使用不方便。
2、寶鋼、韶鋼使用一種內(nèi)腔用耐火材料嵌套的高爐風(fēng)口。其抗氧化，耐磨性較好，節(jié)能效果較好，但制備工藝復(fù)雜，而且耐火材料嵌套脆性大，使用不方便。
3、鞍鋼曾用過一種內(nèi)腔用不定形耐火材料作內(nèi)襯的高爐風(fēng)口。制備方法簡單，安裝方便，節(jié)能，但使用中易形成低熔物，長期使用影響高爐正常生產(chǎn)。
4、日本專利JP11217611(1999)公開的一種高爐風(fēng)口，在風(fēng)口的內(nèi)表面嵌有陶瓷內(nèi)套，外表面金屬筒與紫銅外壁之間形成腔體，腔體內(nèi)填充Al2O3、SiC等耐火材料，并在耐火材料中埋設(shè)金屬鉚固件，前端面經(jīng)表面強化處理。該風(fēng)口具有耐磨、節(jié)能的特點，但內(nèi)表面嵌套及前端面強化處理工藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種在常溫和高溫的條件下均具有較高強度，耐高溫渣鐵沖刷侵蝕、絕熱效果好、制備工藝簡單、成本低廉和使用方便的高爐風(fēng)口及其制造方法，以達到延長風(fēng)口使用壽命和減小通過風(fēng)口的熱風(fēng)溫降，節(jié)約能源的效果。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種長壽節(jié)能高爐風(fēng)口主要包括風(fēng)口本體、風(fēng)口內(nèi)、外表面的保護層及外表面保護層外的金屬套筒，在風(fēng)口前端面敷設(shè)一層保護層，并與風(fēng)口內(nèi)、外表面的保護層形成一個整體，該整體保護層為原位燃燒合成陶瓷層，在前端面陶瓷保護層外有金屬結(jié)構(gòu)件，其與外表面保護層外的金屬套筒連接成一體。
一種長壽節(jié)能高爐風(fēng)口的制造方法，在風(fēng)口外表面的金屬套筒的上端與風(fēng)口本體之間通過焊接若干個等長的鋼筋將金屬套筒固定在風(fēng)口本體上；在風(fēng)口內(nèi)腔中插入一個模芯；在風(fēng)口前端面設(shè)有一個金屬結(jié)構(gòu)件，其一端與風(fēng)口外表面的金屬套筒的下端焊接，另一端與風(fēng)口內(nèi)腔模芯焊接，使金屬套筒、金屬結(jié)構(gòu)件以及模芯連接成一體并與風(fēng)口的內(nèi)外表面及前端面之間形成一個連通的腔體，腔體兩端分別為原位燃燒合成原料擠入口和擠出口；將原位燃燒合成原料加水混合攪拌均勻制成塑性物料，通過擠入口壓入腔體直到塑性物料從擠出口擠出并填滿腔體為止，坯料經(jīng)干燥后點燃，原位迅速燃燒合成陶瓷保護層，最后通過氣割將模芯與金屬結(jié)構(gòu)件分離并取出。
本發(fā)明的長壽節(jié)能高爐風(fēng)口以一種原位燃燒合成坯料(即塑性物料)將高爐風(fēng)口通過熱風(fēng)的內(nèi)表面和裸露在高爐內(nèi)的風(fēng)口外表面及前端面包裹起來，經(jīng)原位迅速燃燒合成陶瓷保護層并形成一個整體，使高爐風(fēng)口紫銅表面不能直接與鼓入高爐的熱風(fēng)及高爐內(nèi)的環(huán)境接觸，解決了現(xiàn)有內(nèi)表面嵌套和前端面強化處理風(fēng)口制備工藝復(fù)雜、使用不便的問題；又解決了耐火材料打結(jié)料內(nèi)襯風(fēng)口使用過程中結(jié)瘤問題。另外，由于該陶瓷保護層常溫耐壓強度可達62MPa，耐火度大于1800℃。氣孔率為21％，600℃時導(dǎo)熱系數(shù)為0.95W/(m·℃)；與耐火材料打結(jié)內(nèi)襯相比，導(dǎo)熱系數(shù)減少0.27W/(m·℃)，具有明顯的節(jié)能效果。從而達到了融耐磨，節(jié)能，耐侵蝕，制備工藝簡單、迅速、成本低廉，使用方便等于一身的優(yōu)點。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步詳細說明。
圖1為本發(fā)明主視圖；圖2為圖1A區(qū)的局部放大圖；圖3為本發(fā)明制造方法的主視圖；圖4為圖3的B區(qū)的局部放大圖。
具體實施例方式
如圖1、2所示，本發(fā)明的長壽節(jié)能高爐風(fēng)口主要包括風(fēng)口本體1、風(fēng)口內(nèi)表面保護層3、外表面的保護層5及外表面保護層外的金屬套筒4，在風(fēng)口前端面敷設(shè)一層保護層2，并與風(fēng)口內(nèi)、外表面的保護層形成一個整體，該整體保護層為原位燃燒合成陶瓷層，在前端面陶瓷保護層外有金屬結(jié)構(gòu)件6，并與外表面保護層外的金屬套筒4連接成一體。風(fēng)口外表面的原位燃燒合成陶瓷層內(nèi)還可設(shè)置若干個“Y”型結(jié)構(gòu)件骨架，起強化加固作用。
本發(fā)明的原位燃燒合成陶瓷層的原始配料組成(按照重量百分比)如下還原劑含量12.5％～25％；稀釋劑含量15％～30％；無機鹽含量2％～4％；余量是作為氧化劑的含鉻礦物。還原劑可為(Ti-Al合金、Zr)的一種；稀釋劑可為(TiO2晶須、Y2O3)的一種；無機鹽可為(氯化鎂、磷酸二氫鋁)的一種，氧化劑可為(MgCrO4、CrO3)的一種。
如圖3、4所示，本發(fā)明的一種長壽節(jié)能高爐風(fēng)口的制造方法，在風(fēng)口外表面的金屬套筒4的上端與風(fēng)口本體1之間通過焊接若干個等長的鋼筋將金屬套筒4固定在風(fēng)口本體1上，必要時還可事先在紫銅風(fēng)口的外表面上焊接有若干個“Y”型金屬結(jié)構(gòu)件；在風(fēng)口內(nèi)腔中插入一個模芯8；在風(fēng)口前端面設(shè)有一個金屬結(jié)構(gòu)件6，其一端與風(fēng)口外表面的金屬套筒4的下端焊接，另一端與風(fēng)口內(nèi)腔模芯8焊接，使金屬套筒4、金屬結(jié)構(gòu)件6以及模芯8連接成一體并與風(fēng)口的內(nèi)外表面及前端面之間形成一個連通的腔體，腔體兩端分別為原位燃燒合成原料擠入口10和擠出口11；將原位燃燒合成原料加水混合攪拌均勻制成塑性物料，通過擠入口10將塑性物料壓入腔體直到塑性物料從擠出口11擠出并填滿腔體為止，坯料經(jīng)干燥后被點燃，原位迅速燃燒合成陶瓷保護層，最后通過氣割將模芯8與金屬結(jié)構(gòu)件6分離并取出。
實施例一將重量百分比(以下同)為49％，粒度為0.150mm～0.075mm的CrO3粉末，25％粒度為0.150mm～0.075mm的Ti+Al粉末，25％粒度為0.150mm～0.075mm的TiO2晶須，加1％的磷酸二氫鋁并加水溶解后與上述物料攪拌均勻，得到具有一定塑性的物料(原位燃燒合成原料干重與水的重量比為3∶1)。50MPa壓力下，通過擠壓結(jié)構(gòu)件9將塑性物料壓入由連成一體的金屬套筒4、金屬結(jié)構(gòu)件6以及模芯8與風(fēng)口的內(nèi)外表面及前端面之間形成的一個連通腔體內(nèi)，料坯經(jīng)400℃烘干1小時。常溫大氣環(huán)境中，將鎢絲通電點燃10點處的坯料，使坯料達到自蔓延燒結(jié)。燒結(jié)產(chǎn)物氣孔率為21％，600℃時的導(dǎo)熱系數(shù)為0.95W/(m·℃)，常溫耐壓強度為62MPa，耐火度大于1800℃。
實施例二將重量比(以下同)為70.5％、粒度為0.150mm～0.075mm的MgCrO4粉末，12.5％的粒度為0.150mm～0.075mm的Zr粉末，15.0％的粒度為0.150mm～0.075mm的Y2O3粉末，加2％的MgCl2并加水溶解后與上述物料攪拌均勻，得到具有一定塑性的物料(原位燃燒合成原料干重與水的重量比為4∶1)。在5MPa壓力下，通過擠壓結(jié)構(gòu)件9將塑性物料壓入由連成一體的金屬套筒4、金屬結(jié)構(gòu)件6以及模芯8與風(fēng)口的內(nèi)外表面及前端面之間形成的一個連通腔體內(nèi)，500℃條件下烘干1小時，常溫大氣環(huán)境中，將鎢絲通電點燃坯料，使坯料達到自蔓延燒結(jié)。其燒結(jié)產(chǎn)物的氣孔率為18％，600℃時的導(dǎo)熱系數(shù)為0.91W/(m·℃)，常溫耐壓強度為54MPa，耐火度大于2000℃。
實施例三將重量比(以下同)為65.5％，粒度為0.150mm～0.075mm的MgCrO4粉末，17.5％的粒度為0.150mm～0.075mm的Mg粉末，15.0％的粒度為0.150mm～0.075mm的MgO粉末，加2％的MgCl2并加水溶解后與上述物料攪拌均勻，得到具有一定塑性的物料(原位燃燒合成原料干重與水的重量比為5∶1)。在30MPa壓力下，通過擠壓結(jié)構(gòu)件9將塑性物料壓入由連成一體的金屬套筒4、金屬結(jié)構(gòu)件6以及模芯8與風(fēng)口的內(nèi)外表面及前端面之間形成的一個連通腔體內(nèi)，450℃條件下烘干1小時，常溫大氣環(huán)境中，將鎢絲通電點燃坯料，使坯料達到自蔓延燒結(jié)。其燒結(jié)產(chǎn)物的氣孔率為22.2％，600℃時的導(dǎo)熱系數(shù)為0.89W/(m·℃)，常溫耐壓強度為34.0MPa，耐火度大于2000℃。
權(quán)利要求
1.一種長壽節(jié)能高爐風(fēng)口主要包括風(fēng)口本體(1)、風(fēng)口內(nèi)表面保護層(3)、外表面的保護層(5)及外表面保護層外的金屬套筒(4)，其特征在于風(fēng)口前端面敷設(shè)一層保護層(2)，并與風(fēng)口內(nèi)、外表面的保護層形成一個整體，該整體保護層為原位燃燒合成陶瓷層，在前端面陶瓷保護層外有金屬結(jié)構(gòu)件(6)，并與外表面保護層外的金屬套筒(4)連接成一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長壽節(jié)能高爐風(fēng)口，其特征在于原位燃燒合成陶瓷層的原始配料組成(按照重量百分比)如下還原劑含量12.5％～25％；稀釋劑含量15％～30％；無機鹽含量2％～4％；余量是作為氧化劑的含鉻礦物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的長壽節(jié)能高爐風(fēng)口，其特征在于還原劑可為(Ti-Al合金、Zr)的一種；稀釋劑可為(TiO2晶須、Y2O3)的一種；無機鹽可為(氯化鎂、磷酸二氫鋁)的一種，氧化劑可為(MgCrO4、CrO3)的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的長壽節(jié)能高爐風(fēng)口，其特征在于原位燃燒合成陶瓷層的原始配料的粒度為0.150mm～0.075mm。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的長壽節(jié)能高爐風(fēng)口的制造方法，其特征在于在風(fēng)口外表面的金屬套筒(4)的上端與風(fēng)口本體(1)之間通過焊接若干個等長的鋼筋將金屬套筒(4)固定在風(fēng)口本體(1)上；在風(fēng)口內(nèi)腔中插入一個模芯(8)；在風(fēng)口前端面設(shè)有一個金屬結(jié)構(gòu)件(6)，其一端與風(fēng)口外表面的金屬套筒(4)的下端焊接，另一端與風(fēng)口內(nèi)腔模芯(8)焊接，使金屬套筒(4)、金屬結(jié)構(gòu)件(6)以及模芯(8)連接成一體并與風(fēng)口的內(nèi)外表面及前端面之間形成一個連通的腔體，腔體兩端分別為原位燃燒合成原料擠入口(10)和擠出口(11)；將原位燃燒合成原料加水混合攪拌均勻制成塑性物料，通過擠入口(10)壓入腔體直到塑性物料從擠出口(11)擠出并填滿腔體為止，坯料經(jīng)干燥后點燃，原位迅速燃燒合成陶瓷保護層，最后通過氣割將模芯(8)與金屬結(jié)構(gòu)件(6)分離并取出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的長壽節(jié)能高爐風(fēng)口的制造方法，其特征在于原位燃燒合成原料與水的重量比為3∶1～5∶1
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的長壽節(jié)能高爐風(fēng)口的制造方法，其特征在于將腔體內(nèi)填滿的原位燃燒合成塑性物料加5MPa～50MPa壓強，并在400℃～500℃溫度下干燥1小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的長壽節(jié)能高爐風(fēng)口的制造方法，其特征在于干燥后的料坯經(jīng)通電的鎢絲引燃。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種長壽節(jié)能高爐風(fēng)口及其制造方法，該風(fēng)口主要包括風(fēng)口本體、風(fēng)口內(nèi)、外表面的保護層及金屬套筒，在風(fēng)口前端面敷設(shè)一層保護層，并與風(fēng)口內(nèi)、外表面的保護層形成一個整體，該整體保護層為原位燃燒合成陶瓷層，在前端面陶瓷保護層外有金屬結(jié)構(gòu)件，其與外表面保護層外的金屬套筒連接成一體。將原位燃燒合成原料壓入由連成一體的金屬套筒、金屬結(jié)構(gòu)件以及模芯與風(fēng)口的內(nèi)表面、前端面及外表面形成的連通腔體內(nèi)，壓入料經(jīng)干燥后，原位迅速燃燒合成陶瓷保護層。解決了現(xiàn)有內(nèi)表面嵌套和前端面強化處理風(fēng)口制備工藝復(fù)雜、使用不便的問題；又解決了耐火材料打結(jié)料內(nèi)襯風(fēng)口使用過程中結(jié)瘤問題。本發(fā)明具有融耐磨，節(jié)能，耐侵蝕，制備工藝簡單、迅速、成本低廉，使用方便等于一身的優(yōu)點。
文檔編號C21B7/16GK1789433SQ200410100420
公開日2006年6月21日 申請日期2004年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月16日
發(fā)明者楊大正, 黃曉煜, 劉萬山, 王尤清, 張春雷 申請人:鞍山鋼鐵集團公司