本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種激光熔覆制備護(hù)爐型高爐碳磚的方法。

背景技術(shù)：

高爐爐缸由于儲(chǔ)存著熾熱的鐵水，無(wú)法實(shí)現(xiàn)熱修補(bǔ)，因而碳磚爐襯的壽命決定著高爐一代壽命。現(xiàn)階段普通的高爐爐齡一般在15年左右，有些高爐根本達(dá)不到一代爐齡就大修重新砌筑，更有甚者造成爐底燒穿等惡性事故發(fā)生后果非常嚴(yán)重。隨著現(xiàn)代高爐日益大型化和實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化冶煉技術(shù)，使高爐大修費(fèi)用提高，延長(zhǎng)高爐壽命成為煉鐵廠降低成本，增加效益的主要目標(biāo)。

為了延長(zhǎng)高爐壽命，大多數(shù)高爐在爐缸出現(xiàn)侵蝕，水溫差升高后采用含鈦物料護(hù)爐。實(shí)踐證明，含鈦物料中的tio2在爐內(nèi)還原，能生成高熔點(diǎn)的ti(c、n)沉積物，對(duì)爐底具有保護(hù)作用，許多高爐也取得了長(zhǎng)壽的效果。但是，目前對(duì)含鈦物料護(hù)爐存在的一些問(wèn)題研究不夠，如含鈦物料消耗量偏大，護(hù)爐周期長(zhǎng)，護(hù)爐效果差等。因此，高爐的爐缸需要一種具有耐高溫、耐侵蝕、抗環(huán)流沖刷性能的碳磚。

近幾年來(lái)，日本、德國(guó)、美國(guó)等在改進(jìn)碳磚質(zhì)量方面做了大量工作，開(kāi)發(fā)了生產(chǎn)微孔碳磚的新原料和新工藝，如采用高溫電煅燒無(wú)煙煤為主要原料，中溫瀝青作粘結(jié)劑，用si、sic、a12o3微粉作添加劑，生產(chǎn)抗鐵水滲透能力強(qiáng)、耐鐵水沖刷的微孔炭磚。si、sic、a12o3微粉能夠填充到顆粒之間的更小孔隙，可以改善炭磚的組織結(jié)構(gòu)，提高碳磚的致密性。但是此方法是在整個(gè)碳磚制造過(guò)程中均勻添加微細(xì)粉，抗侵蝕效果與ti(c、n)相比較差。

激光熔覆技術(shù)是被廣泛認(rèn)可的一種獲得耐磨、耐熱、抗氧化和抗腐蝕涂層的表面技術(shù)，也是一種實(shí)現(xiàn)工件再制造的成形技術(shù)。它是以高能量密度的激光束為熱源在基材表面熔覆一層合金材料，使熔覆層與基材實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，且在基材表面形成與原有完全不同成分、性能的合金層的表面改性方法。該技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)：如（1）激光能量密度高，加熱速度快，對(duì)基材熱影響小，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。（2）可將基材的稀釋率控制在極低的范圍。（3）熔覆層與基材成冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高，可以保證涂層在使用過(guò)程中不易脫落。（4）還可以用于廢品件的處理，大量節(jié)約加工成本，對(duì)環(huán)境的污染小等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種激光熔覆制備護(hù)爐型高爐碳磚的方法，采用激光熔覆工藝在微孔碳磚基體表面熔覆一層高熔點(diǎn)的tin、tic、ti(c、n)混合物保護(hù)層，在鐵水長(zhǎng)期接觸過(guò)程中起著耐高溫、耐侵蝕、抗環(huán)流沖刷的作用，抑制鐵水對(duì)碳磚的侵蝕，延長(zhǎng)爐缸、爐底壽命，最終實(shí)現(xiàn)高爐長(zhǎng)壽，煉鐵成本的降低。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明提供一種激光熔覆制備護(hù)爐型高爐碳磚的方法，包括以下步驟：

（1）、微孔碳磚基材表面前處理：先采用400目金相砂紙對(duì)待熔覆微孔碳磚基材表面進(jìn)行打磨，用清水洗凈，在烘干機(jī)內(nèi)120-150℃范圍內(nèi)烘干2小時(shí)；

（2）、激光熔覆材料的配制：熔覆材料配方是由體積比為1：1的tin、tic陶瓷粉末構(gòu)成的，采用滾筒式混粉器混粉，混粉時(shí)間為8～12h至均勻；

（3）、激光熔覆工藝：采用同步送粉的方式，按照預(yù)設(shè)的網(wǎng)格狀掃描軌跡，在氣壓為0.01mpa～1mpa的氬氣保護(hù)氣氛下，將激光熔覆材料在微孔碳磚基材表面進(jìn)行激光熔覆，所述激光熔覆的激光功率為3～4kw，光斑直徑為0.1mm～6mm，送粉率為1g/min～40g/min，掃描速度為20mm/s～30mm/s；激光熔覆后涂層厚度為4～10mm，涂層與基體形成一個(gè)整體，牢固不可脫落；

（4）激光熔覆完成后，關(guān)閉電源和氣源，對(duì)微孔碳磚基材表面的硬質(zhì)合金涂層經(jīng)拋光。

其中，tin、tic陶瓷粉末的粒度為：50～100μm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1)利用本發(fā)明的激光熔覆制備的護(hù)爐型高爐碳磚，其組織致密均勻，無(wú)氣孔，與基體結(jié)合強(qiáng)度高，寬度和厚度可精確控制，可改善微孔碳磚表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等性能；

2）本發(fā)明所述的方法可以大大降低裂紋產(chǎn)生的危險(xiǎn)，能夠滿足實(shí)際應(yīng)用需要，tin、tic、ti(c、n)混合物是過(guò)渡金屬碳化物，具有高熔點(diǎn)、高硬度、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性，是硬質(zhì)合金的重要原料，與碳有很好的相容性；

3）本發(fā)明所述方法簡(jiǎn)單、成本較低、易于操作，便于大規(guī)模的推廣使用。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

一種激光熔覆制備護(hù)爐型高爐碳磚的方法，具體步驟如下：（1）、微孔碳磚基材表面前處理：先采用400目金相砂紙對(duì)待熔覆微孔碳磚基材表面進(jìn)行打磨，用清水洗凈，在烘干機(jī)內(nèi)120℃范圍內(nèi)烘干2小時(shí)；（2）、激光熔覆材料的配制：熔覆材料配方是由體積比為1：1的tin、tic陶瓷粉末構(gòu)成的，采用滾筒式混粉器混粉，混粉時(shí)間為8h至均勻；（3）、激光熔覆工藝：采用同步送粉的方式，在氣壓為1mpa的氬氣保護(hù)氣氛下，將激光熔覆材料在微孔碳磚基材表面進(jìn)行激光熔覆，所述激光熔覆的激光功率為3kw，光斑直徑為6mm，送粉率為40g/min，掃描速度為30mm/s；激光熔覆后涂層厚度為4mm，涂層與基體形成一個(gè)整體，牢固不可脫落；（4）激光熔覆完成后，關(guān)閉電源和氣源，對(duì)微孔碳磚基材表面的硬質(zhì)合金涂層經(jīng)拋光。所述的激光熔覆材料，tin、tic陶瓷粉末的粒度為100μm。

實(shí)施例2：

一種激光熔覆制備護(hù)爐型高爐碳磚的方法，具體步驟如下：（1）、微孔碳磚基材表面前處理：先采用400目金相砂紙對(duì)待熔覆微孔碳磚基材表面進(jìn)行打磨，用清水洗凈，在烘干機(jī)內(nèi)130℃范圍內(nèi)烘干2小時(shí)；（2）、激光熔覆材料的配制：熔覆材料配方是由體積比為1：1的tin、tic陶瓷粉末構(gòu)成的，采用滾筒式混粉器混粉，混粉時(shí)間為10h至均勻；（3）、激光熔覆工藝：采用同步送粉的方式，在氣壓為0.8mpa的氬氣保護(hù)氣氛下，將激光熔覆材料在微孔碳磚基材表面進(jìn)行激光熔覆，所述激光熔覆的激光功率為4kw，光斑直徑為1mm，送粉率為2g/min，掃描速度為20mm/s；激光熔覆后涂層厚度為6mm，涂層與基體形成一個(gè)整體，牢固不可脫落；（4）激光熔覆完成后，關(guān)閉電源和氣源，對(duì)微孔碳磚基材表面的硬質(zhì)合金涂層經(jīng)拋光。所述的激光熔覆材料，tin、tic陶瓷粉末的粒度為80μm。

實(shí)施例3：

一種激光熔覆制備護(hù)爐型高爐碳磚的方法，具體步驟如下：（1）、微孔碳磚基材表面前處理：先采用400目金相砂紙對(duì)待熔覆微孔碳磚基材表面進(jìn)行打磨，用清水洗凈，在烘干機(jī)內(nèi)150℃范圍內(nèi)烘干2小時(shí)；（2）、激光熔覆材料的配制：熔覆材料配方是由體積比為1：1的tin、tic陶瓷粉末構(gòu)成的，采用滾筒式混粉器混粉，混粉時(shí)間為12h至均勻；（3）、激光熔覆工藝：采用同步送粉的方式，在氣壓為0.6mpa的氬氣保護(hù)氣氛下，將激光熔覆材料在微孔碳磚基材表面進(jìn)行激光熔覆，所述激光熔覆的激光功率為3.5kw，光斑直徑為2mm，送粉率為30g/min，掃描速度為25mm/s；激光熔覆后涂層厚度為8mm，涂層與基體形成一個(gè)整體，牢固不可脫落；（4）激光熔覆完成后，關(guān)閉電源和氣源，對(duì)微孔碳磚基材表面的硬質(zhì)合金涂層經(jīng)拋光。所述的激光熔覆材料，tin、tic陶瓷粉末的粒度為50μm。

實(shí)施例4：

一種激光熔覆制備護(hù)爐型高爐碳磚的方法，具體步驟如下：（1）、微孔碳磚基材表面前處理：先采用400目金相砂紙對(duì)待熔覆微孔碳磚基材表面進(jìn)行打磨，用清水洗凈，在烘干機(jī)內(nèi)150℃范圍內(nèi)烘干2小時(shí)；（2）、激光熔覆材料的配制：熔覆材料配方是由體積比為1：1的tin、tic陶瓷粉末構(gòu)成的，采用滾筒式混粉器混粉，混粉時(shí)間為12h至均勻；（3）、激光熔覆工藝：采用同步送粉的方式，在氣壓為0.4mpa的氬氣保護(hù)氣氛下，將激光熔覆材料在微孔碳磚基材表面進(jìn)行激光熔覆，所述激光熔覆的激光功率為3kw，光斑直徑為0.5mm，送粉率為40g/min，掃描速度為30mm/s；激光熔覆后涂層厚度為10mm，涂層與基體形成一個(gè)整體，牢固不可脫落；（4）激光熔覆完成后，關(guān)閉電源和氣源，對(duì)微孔碳磚基材表面的硬質(zhì)合金涂層經(jīng)拋光。所述的激光熔覆材料，tin、tic陶瓷粉末的粒度為50μm。

表1激光熔覆制備微孔碳磚性能檢驗(yàn)結(jié)果

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。