專(zhuān)利名稱(chēng)：適應(yīng)于高爐風(fēng)口內(nèi)襯的高溫耐磨材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種高溫耐磨材料，尤其涉及ー種適應(yīng)于高爐風(fēng)口內(nèi)襯的高溫耐磨材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
煉鐵或煉鋼高爐是通過(guò)其上置的高爐風(fēng)ロ向高爐內(nèi)輸送熱風(fēng)的，以提供氧氣滿(mǎn)足冶煉生鐵的需要，其中作為內(nèi)套風(fēng)ロ使用的高爐風(fēng)ロ距溫度較高的高爐燃燒區(qū)較近，高爐風(fēng)ロ要承受燃燒區(qū)的熱輻射和對(duì)流的影響，還承受著下降物流的磨損、噴煤粉的磨蝕和燃燒產(chǎn)物及氣流的沖刷，以及鐵渣的飛濺、鐵流的燒熔，高爐風(fēng)ロ在這種十分苛刻的條件下，很容易受到損壞，因此高爐風(fēng)ロ的使用壽命長(zhǎng)短將會(huì)直接影響煉鐵高爐的運(yùn)轉(zhuǎn)周期和產(chǎn)品產(chǎn)量以及經(jīng)濟(jì)效益。 在新技術(shù)、新エ藝快速發(fā)展的當(dāng)代，高爐煉鐵仍將作為鋼鐵生產(chǎn)的主要エ藝流程而長(zhǎng)期存在。2004年全球鐵產(chǎn)量近8億噸，其中94%為高爐エ藝流程生產(chǎn)得到的。目前高爐噴煤已成為高爐冶煉過(guò)程中強(qiáng)化、降耗、減少C02排放的重要手段，國(guó)內(nèi)外較先進(jìn)的鋼鐵企業(yè)噴煤比已達(dá)到150kg/C250kg/t。隨著高爐冶煉技術(shù)的不斷發(fā)展和風(fēng)ロ噴煤量的進(jìn)ー步提高，對(duì)高爐風(fēng)ロ提出了越來(lái)越高的技術(shù)要求，在當(dāng)前能源形勢(shì)逐漸嚴(yán)峻、能源價(jià)格不斷上漲的條件下，以高爐噴煤為代表的煉鐵節(jié)能技術(shù)深受人們的關(guān)注。然而，隨著噴煤量的提高，煤粉噴出速度加快，風(fēng)ロ磨損加劇，風(fēng)ロ使用壽命降低。據(jù)某鋼鐵公司10座高爐的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，因噴吹煤粉磨損更換的風(fēng)ロ是風(fēng)ロ總損耗量的309Γ40%。因而，急需尋求延長(zhǎng)高爐風(fēng)ロ壽命的技術(shù)方法。目前現(xiàn)有技術(shù)解決風(fēng)ロ套磨損主要依靠堆焊耐磨高鎳鉻合金或鑲嵌陶瓷襯套等方法，但是這些エ藝普遍存在耐磨層與基體結(jié)合強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，而且堆焊層和陶瓷層導(dǎo)熱性不好，形成的耐磨層與基體線膨脹系數(shù)相差大，在風(fēng)ロ使用中易發(fā)生耐磨層龜裂和剝落，使用效果不理想，壽命提高有限。由此可見(jiàn)，進(jìn)ー步開(kāi)發(fā)風(fēng)ロ的表面處理新エ藝，以提高耐磨層與基體結(jié)合強(qiáng)度是目前高爐風(fēng)ロ迫切需要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種適應(yīng)于高爐風(fēng)口內(nèi)襯的高溫耐磨材料及其制備方法，具有良好的導(dǎo)熱性能、高溫強(qiáng)度和高溫耐磨性能，并且能與純銅基體實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，使用壽命長(zhǎng)的高爐風(fēng)ロ套內(nèi)襯用高溫耐磨材料，以提高高爐風(fēng)ロ套的耐磨性能和使用壽命。為此，本發(fā)明主要是發(fā)明ー種在高溫下能克服熱應(yīng)カ的影響的高溫耐磨材料，它是由下述重量配比的原料制成
納米銅粉40 60% 納米鎢粉36 56%
鐵粉0. 2 O. 6% 鉻粉4 6%
其中，納米銅粉和納米鎢粉的顆粒直徑小于500nm，鉄粉和鉻粉的顆粒直徑小于100 μ m0
所述的這種高爐風(fēng)ロ套內(nèi)襯用的高溫耐磨材料的制備エ藝如下
(O納米金屬粉末的制取根據(jù)鎢和銅的含量確定仲鎢酸銨和硫酸銅原料的比例；制備仲鎢酸銨和硫酸銅的混合溶液；采用噴霧干燥法，通過(guò)旋轉(zhuǎn)霧化和其后的干燥エ藝得到金屬鹽混合粉末的前驅(qū)體；將前驅(qū)體在30(T450°C煅燒6(T90min得到W-Cu氧化物復(fù)合粉末；然后在60(T800°C采用氫氣進(jìn)行還原得到納米W-Cu復(fù)合粉末。(2)納米鎢銅高溫耐磨材料的制備在納米級(jí)W-Cu復(fù)合粉末按比例加入鐵粉和鉻粉，進(jìn)行球磨2 4小時(shí)均勻混合后，置入真空熱壓爐中在溫度為900 1000で、壓カ為25(Γ300ΚΝ條件下燒結(jié)10(T200min，通過(guò)高溫、高壓，及高溫、高壓下的時(shí)效作用，使金屬塑性變形、熔化和擴(kuò)散，從而獲得鎢銅高溫耐耐磨材料。 本發(fā)明主要特點(diǎn)在于將納米級(jí)耐磨材料與納米銅粉均勻混合后，置入能提供高溫、高壓的設(shè)備中，通過(guò)高溫、高壓，及高溫、高壓下的時(shí)效作用，使金屬塑性變形、熔化和擴(kuò)散，從而獲得耐磨納米銅復(fù)合材料。耐磨材料的制取機(jī)理融合了壓カ焊、熔化焊和擴(kuò)散焊三種機(jī)埋.同時(shí)由于高溫高壓的時(shí)效作用，使擴(kuò)散、固溶得以充分體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)材料的合金化。使耐磨材料的納米級(jí)顆粒與純銅結(jié)合成微小的復(fù)合體均勻分布在銅基材內(nèi)。這樣即使在溫度變化幅度比較的情況下產(chǎn)生的熱應(yīng)カ也不可能大到超過(guò)耐磨材料與銅之間的復(fù)合強(qiáng)度，從根本上消除熱應(yīng)カ對(duì)材料的影響及破壞。本發(fā)明制備的耐磨材料的主要性能指標(biāo)如下
硬度(HRB) > 100 ；
熱導(dǎo)率(wバm.k))> 190 ；
熱膨脹系數(shù)(10_7°C)> 6.2 ；
高溫(800°C)強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度彡300MPa ;斷裂韌性彡150MPa。


圖I是納米鎢銅耐磨材料的燒結(jié)エ藝，圖中曲線一條表示燒結(jié)溫度隨時(shí)間的變化，另一條為燒結(jié)壓カ隨時(shí)間的變化。
具體實(shí)施例方式采用仲鎢酸銨晶體和硫酸銅晶體為原料，將偏鎢酸銨和硫酸銅配置成溶膠，其中溶液中W、Cu元素比例為60 40，再將溶膠體噴霧干燥(霧化頭轉(zhuǎn)速30000r/min，溫度2500C )制得W-Cu前驅(qū)體粉末。將前驅(qū)體在400°C煅燒90min得到W-Cu氧化物復(fù)合粉末，然后在780°C采用氫氣進(jìn)行還原得到納米W-Cu復(fù)合粉末。然后在納米級(jí)W-Cu復(fù)合粉末按比例加入鐵粉O. 3wt%和鉻粉5. 0wt%,進(jìn)行球磨3小時(shí)均勻混合后，置入真空熱壓爐中，燒結(jié)エ藝如圖I所示，通過(guò)高溫、高壓，及高溫、高壓下的時(shí)效作用，使金屬塑性變形、熔化和擴(kuò)散，從而獲得鎢銅高溫耐耐磨材料。制備的耐磨材料的主要性能如下
硬度(HRB) 102 ；
熱導(dǎo)率(w/(m.k)) 210 ；
熱膨脹系數(shù)(ΙΟ—6/°C) 6.9；
高溫(800°C)強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度320MPa;斷裂韌性158MPa。
權(quán)利要求
1.一種適應(yīng)于高爐風(fēng)口內(nèi)襯的高溫耐磨材料，其特征在于由下述重量配比的原料制成 納米銅粉40 60% 納米鎢粉35 55% 鐵粉0. 2 O. 6% 鉻粉4 6% 其中，納米銅粉和納米鎢粉的顆粒直徑小于500nm，鐵粉和鉻粉的顆粒直徑小于100 μ m0
2.—種權(quán)利要求I所述的一種適應(yīng)于高爐風(fēng)口內(nèi)襯的高溫耐磨材料的制備方法，其特征在于其制備工藝如下 (O納米金屬粉末的制取根據(jù)鎢和銅的含量確定仲鎢酸銨和硫酸銅原料的比例；制 備仲鎢酸銨和硫酸銅的混合溶液；采用噴霧干燥法，通過(guò)旋轉(zhuǎn)霧化和其后的干燥工藝得到金屬鹽混合粉末的前驅(qū)體；將前驅(qū)體在30(T450°C煅燒6(T90min得到W-Cu氧化物復(fù)合粉末；然后在60(T800°C采用氫氣進(jìn)行還原得到納米W-Cu復(fù)合粉末； (2)納米鎢銅高溫耐磨材料的制備在納米級(jí)W-Cu復(fù)合粉末按比例加入鐵粉和鉻粉，進(jìn)行球磨2 4小時(shí)，使其均勻混合后，置入真空熱壓爐中在溫度為90(Tl00(rC、壓力為25(Γ300ΚΝ條件下燒結(jié)20(T260min，通過(guò)高溫、高壓，及高溫、高壓下的時(shí)效作用，使金屬塑性變形、熔化和擴(kuò)散，從而獲得鎢銅高溫耐耐磨材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高爐風(fēng)口套內(nèi)襯用的高溫耐磨材料，由下述重量配比的原料制成納米銅粉40~60%、納米鎢粉36~56%、鐵粉0.2~0.6%、鉻粉4~6%。通過(guò)高溫、高壓，及高溫、高壓下的時(shí)效作用，使金屬塑性變形、熔化和擴(kuò)散，從而獲得鎢銅高溫耐耐磨材料。本發(fā)明制備的材料具有良好的導(dǎo)熱性能、高溫強(qiáng)度和高溫耐磨性能，并且能與純銅基體實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，可用于制備面耐磨性能好、使用壽命長(zhǎng)的高爐風(fēng)口套內(nèi)襯，可以大大提高高爐風(fēng)口套的耐磨性能和使用壽命。
文檔編號(hào)B22F1/00GK102847933SQ20121033457
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者楊宏, 龍文元, 范寶柱, 江榮生 申請(qǐng)人:江西重科機(jī)械有限公司