专利名称：长寿节能高炉风口及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种高炉风口及其制造方法，尤其是风口内外表面有耐磨绝热保护层的一种长寿节能高炉风口及其制造方法。
现有技术生产中通常使用的高炉风口，其本体由紫铜铸造而成，内外表面不经处理，存在耐磨性和耐渣铁侵蚀性较差的问题。由于紫铜热传导性能好，使通过风口的热风温度有较大幅度的降低，造成了热风的热量损失。为提高风口的使用寿命，人们进行了大量的研究，对风口材质、冷却结构进行了改进，特别在表面处理方面采取了许多措施，其目的是为了使高炉风口表面既能抗氧化、耐渣铁侵蚀、耐磨损，又能具较高的强度，提高阻热性能，而且生产制备工艺简便、成本低廉。然而，总是难以兼得上述特点。目前，具有代表性的高炉风口及相应的制造方法主要如下1、1994年第一期《炼铁技术通讯》对高炉风口进行了报道一种表面堆焊炭化钛高炉风口，具有耐磨，抗氧化，耐渣铁腐蚀性能，但绝热性能较差，节能效果不好，造价也比较高。日本新日铁君津厂4号高炉上使用了这种风口，寿命达20个月。一种用等离子喷涂方法制造的表面喷涂耐高温耐磨材料的高炉风口，可以抗氧化，但耐磨性和节能效果一般，涂层易剥落，制备成本也较高。还有一种前端安装陶瓷风嘴，金属与陶瓷组合高炉风口。其节能效果好，延长风口寿命，但制备方法复杂，使用不方便。
2、宝钢、韶钢使用一种内腔用耐火材料嵌套的高炉风口。其抗氧化，耐磨性较好，节能效果较好，但制备工艺复杂，而且耐火材料嵌套脆性大，使用不方便。
3、鞍钢曾用过一种内腔用不定形耐火材料作内衬的高炉风口。制备方法简单，安装方便，节能，但使用中易形成低熔物，长期使用影响高炉正常生产。
4、日本专利JP11217611(1999)公开的一种高炉风口，在风口的内表面嵌有陶瓷内套，外表面金属筒与紫铜外壁之间形成腔体，腔体内填充Al2O3、SiC等耐火材料，并在耐火材料中埋设金属铆固件，前端面经表面强化处理。该风口具有耐磨、节能的特点，但内表面嵌套及前端面强化处理工艺复杂。
发明内容
本发明目的在于提供一种在常温和高温的条件下均具有较高强度，耐高温渣铁冲刷侵蚀、绝热效果好、制备工艺简单、成本低廉和使用方便的高炉风口及其制造方法，以达到延长风口使用寿命和减小通过风口的热风温降，节约能源的效果。
本发明的目的是这样实现的，一种长寿节能高炉风口主要包括风口本体、风口内、外表面的保护层及外表面保护层外的金属套筒，在风口前端面敷设一层保护层，并与风口内、外表面的保护层形成一个整体，该整体保护层为原位燃烧合成陶瓷层，在前端面陶瓷保护层外有金属结构件，其与外表面保护层外的金属套筒连接成一体。
一种长寿节能高炉风口的制造方法，在风口外表面的金属套筒的上端与风口本体之间通过焊接若干个等长的钢筋将金属套筒固定在风口本体上；在风口内腔中插入一个模芯；在风口前端面设有一个金属结构件，其一端与风口外表面的金属套筒的下端焊接，另一端与风口内腔模芯焊接，使金属套筒、金属结构件以及模芯连接成一体并与风口的内外表面及前端面之间形成一个连通的腔体，腔体两端分别为原位燃烧合成原料挤入口和挤出口；将原位燃烧合成原料加水混合搅拌均匀制成塑性物料，通过挤入口压入腔体直到塑性物料从挤出口挤出并填满腔体为止，坯料经干燥后点燃，原位迅速燃烧合成陶瓷保护层，最后通过气割将模芯与金属结构件分离并取出。
本发明的长寿节能高炉风口以一种原位燃烧合成坯料(即塑性物料)将高炉风口通过热风的内表面和裸露在高炉内的风口外表面及前端面包裹起来，经原位迅速燃烧合成陶瓷保护层并形成一个整体，使高炉风口紫铜表面不能直接与鼓入高炉的热风及高炉内的环境接触，解决了现有内表面嵌套和前端面强化处理风口制备工艺复杂、使用不便的问题；又解决了耐火材料打结料内衬风口使用过程中结瘤问题。另外，由于该陶瓷保护层常温耐压强度可达62MPa，耐火度大于1800℃。气孔率为21％，600℃时导热系数为0.95W/(m·℃)；与耐火材料打结内衬相比，导热系数减少0.27W/(m·℃)，具有明显的节能效果。从而达到了融耐磨，节能，耐侵蚀，制备工艺简单、迅速、成本低廉，使用方便等于一身的优点。
下面结合附图对本发明进一步详细说明。
图1为本发明主视图；图2为图1A区的局部放大图；图3为本发明制造方法的主视图；图4为图3的B区的局部放大图。
具体实施例方式
如图1、2所示，本发明的长寿节能高炉风口主要包括风口本体1、风口内表面保护层3、外表面的保护层5及外表面保护层外的金属套筒4，在风口前端面敷设一层保护层2，并与风口内、外表面的保护层形成一个整体，该整体保护层为原位燃烧合成陶瓷层，在前端面陶瓷保护层外有金属结构件6，并与外表面保护层外的金属套筒4连接成一体。风口外表面的原位燃烧合成陶瓷层内还可设置若干个“Y”型结构件骨架，起强化加固作用。
本发明的原位燃烧合成陶瓷层的原始配料组成(按照重量百分比)如下还原剂含量12.5％～25％；稀释剂含量15％～30％；无机盐含量2％～4％；余量是作为氧化剂的含铬矿物。还原剂可为(Ti-Al合金、Zr)的一种；稀释剂可为(TiO2晶须、Y2O3)的一种；无机盐可为(氯化镁、磷酸二氢铝)的一种，氧化剂可为(MgCrO4、CrO3)的一种。
如图3、4所示，本发明的一种长寿节能高炉风口的制造方法，在风口外表面的金属套筒4的上端与风口本体1之间通过焊接若干个等长的钢筋将金属套筒4固定在风口本体1上，必要时还可事先在紫铜风口的外表面上焊接有若干个“Y”型金属结构件；在风口内腔中插入一个模芯8；在风口前端面设有一个金属结构件6，其一端与风口外表面的金属套筒4的下端焊接，另一端与风口内腔模芯8焊接，使金属套筒4、金属结构件6以及模芯8连接成一体并与风口的内外表面及前端面之间形成一个连通的腔体，腔体两端分别为原位燃烧合成原料挤入口10和挤出口11；将原位燃烧合成原料加水混合搅拌均匀制成塑性物料，通过挤入口10将塑性物料压入腔体直到塑性物料从挤出口11挤出并填满腔体为止，坯料经干燥后被点燃，原位迅速燃烧合成陶瓷保护层，最后通过气割将模芯8与金属结构件6分离并取出。
实施例一将重量百分比(以下同)为49％，粒度为0.150mm～0.075mm的CrO3粉末，25％粒度为0.150mm～0.075mm的Ti+Al粉末，25％粒度为0.150mm～0.075mm的TiO2晶须，加1％的磷酸二氢铝并加水溶解后与上述物料搅拌均匀，得到具有一定塑性的物料(原位燃烧合成原料干重与水的重量比为3∶1)。50MPa压力下，通过挤压结构件9将塑性物料压入由连成一体的金属套筒4、金属结构件6以及模芯8与风口的内外表面及前端面之间形成的一个连通腔体内，料坯经400℃烘干1小时。常温大气环境中，将钨丝通电点燃10点处的坯料，使坯料达到自蔓延烧结。烧结产物气孔率为21％，600℃时的导热系数为0.95W/(m·℃)，常温耐压强度为62MPa，耐火度大于1800℃。
实施例二将重量比(以下同)为70.5％、粒度为0.150mm～0.075mm的MgCrO4粉末，12.5％的粒度为0.150mm～0.075mm的Zr粉末，15.0％的粒度为0.150mm～0.075mm的Y2O3粉末，加2％的MgCl2并加水溶解后与上述物料搅拌均匀，得到具有一定塑性的物料(原位燃烧合成原料干重与水的重量比为4∶1)。在5MPa压力下，通过挤压结构件9将塑性物料压入由连成一体的金属套筒4、金属结构件6以及模芯8与风口的内外表面及前端面之间形成的一个连通腔体内，500℃条件下烘干1小时，常温大气环境中，将钨丝通电点燃坯料，使坯料达到自蔓延烧结。其烧结产物的气孔率为18％，600℃时的导热系数为0.91W/(m·℃)，常温耐压强度为54MPa，耐火度大于2000℃。
实施例三将重量比(以下同)为65.5％，粒度为0.150mm～0.075mm的MgCrO4粉末，17.5％的粒度为0.150mm～0.075mm的Mg粉末，15.0％的粒度为0.150mm～0.075mm的MgO粉末，加2％的MgCl2并加水溶解后与上述物料搅拌均匀，得到具有一定塑性的物料(原位燃烧合成原料干重与水的重量比为5∶1)。在30MPa压力下，通过挤压结构件9将塑性物料压入由连成一体的金属套筒4、金属结构件6以及模芯8与风口的内外表面及前端面之间形成的一个连通腔体内，450℃条件下烘干1小时，常温大气环境中，将钨丝通电点燃坯料，使坯料达到自蔓延烧结。其烧结产物的气孔率为22.2％，600℃时的导热系数为0.89W/(m·℃)，常温耐压强度为34.0MPa，耐火度大于2000℃。
权利要求
1.一种长寿节能高炉风口主要包括风口本体(1)、风口内表面保护层(3)、外表面的保护层(5)及外表面保护层外的金属套筒(4)，其特征在于风口前端面敷设一层保护层(2)，并与风口内、外表面的保护层形成一个整体，该整体保护层为原位燃烧合成陶瓷层，在前端面陶瓷保护层外有金属结构件(6)，并与外表面保护层外的金属套筒(4)连接成一体。
2.根据权利要求1所述的长寿节能高炉风口，其特征在于原位燃烧合成陶瓷层的原始配料组成(按照重量百分比)如下还原剂含量12.5％～25％；稀释剂含量15％～30％；无机盐含量2％～4％；余量是作为氧化剂的含铬矿物。
3.根据权利要求2所述的长寿节能高炉风口，其特征在于还原剂可为(Ti-Al合金、Zr)的一种；稀释剂可为(TiO2晶须、Y2O3)的一种；无机盐可为(氯化镁、磷酸二氢铝)的一种，氧化剂可为(MgCrO4、CrO3)的一种。
4.根据权利要求2所述的长寿节能高炉风口，其特征在于原位燃烧合成陶瓷层的原始配料的粒度为0.150mm～0.075mm。
5.一种根据权利要求1所述的长寿节能高炉风口的制造方法，其特征在于在风口外表面的金属套筒(4)的上端与风口本体(1)之间通过焊接若干个等长的钢筋将金属套筒(4)固定在风口本体(1)上；在风口内腔中插入一个模芯(8)；在风口前端面设有一个金属结构件(6)，其一端与风口外表面的金属套筒(4)的下端焊接，另一端与风口内腔模芯(8)焊接，使金属套筒(4)、金属结构件(6)以及模芯(8)连接成一体并与风口的内外表面及前端面之间形成一个连通的腔体，腔体两端分别为原位燃烧合成原料挤入口(10)和挤出口(11)；将原位燃烧合成原料加水混合搅拌均匀制成塑性物料，通过挤入口(10)压入腔体直到塑性物料从挤出口(11)挤出并填满腔体为止，坯料经干燥后点燃，原位迅速燃烧合成陶瓷保护层，最后通过气割将模芯(8)与金属结构件(6)分离并取出。
6.根据权利要求5所述的长寿节能高炉风口的制造方法，其特征在于原位燃烧合成原料与水的重量比为3∶1～5∶1
7.根据权利要求5所述的长寿节能高炉风口的制造方法，其特征在于将腔体内填满的原位燃烧合成塑性物料加5MPa～50MPa压强，并在400℃～500℃温度下干燥1小时。
8.根据权利要求5所述的长寿节能高炉风口的制造方法，其特征在于干燥后的料坯经通电的钨丝引燃。
全文摘要
本发明提供了一种长寿节能高炉风口及其制造方法，该风口主要包括风口本体、风口内、外表面的保护层及金属套筒，在风口前端面敷设一层保护层，并与风口内、外表面的保护层形成一个整体，该整体保护层为原位燃烧合成陶瓷层，在前端面陶瓷保护层外有金属结构件，其与外表面保护层外的金属套筒连接成一体。将原位燃烧合成原料压入由连成一体的金属套筒、金属结构件以及模芯与风口的内表面、前端面及外表面形成的连通腔体内，压入料经干燥后，原位迅速燃烧合成陶瓷保护层。解决了现有内表面嵌套和前端面强化处理风口制备工艺复杂、使用不便的问题；又解决了耐火材料打结料内衬风口使用过程中结瘤问题。本发明具有融耐磨，节能，耐侵蚀，制备工艺简单、迅速、成本低廉，使用方便等于一身的优点。
文档编号C21B7/16GK1789433SQ200410100420
公开日2006年6月21日 申请日期2004年12月16日 优先权日2004年12月16日
发明者杨大正, 黄晓煜, 刘万山, 王尤清, 张春雷 申请人:鞍山钢铁集团公司