本发明涉及澳斯麦特熔炼技术领域，尤其是一种新型澳斯麦特炉喷枪头及其制作工艺。
背景技术：
澳斯麦特熔炼工艺以原料适应性强、操作简单、生产效率高、环保设施齐全等特点在世界范围内广泛应用。大冶有色澳斯麦特炉是目前世界上最大的铜冶炼澳斯麦特熔炼炉。喷枪是澳斯麦特炉重要的附属设备之一，也是澳斯麦特炉的关键技术，风、氧、粉煤通过喷枪鼓吹进入熔池，在喷枪口混气室混合剧烈反应，提供热量并不断搅动熔池，加速物质与热量的传递。
由于喷枪头长时间地浸没在高温熔体里面，受高温与高温熔体的作用，极易烧损。喷枪头烧损后需要停炉提枪更换新枪头，新枪头开始使用至需要更换的时间为喷枪的使用寿命。通常喷枪头采用的是316l不锈钢和310s不锈钢等不锈钢材质，喷枪使用寿命短导致喷枪头焊接成本高、冶化生产不连续、澳炉炉温波动频繁炉寿减短、系统生产时间少等，从而使生产成本增加、生产效率低。因此,研发一种新型澳斯麦特炉喷枪头及其制作工艺是本技术领域亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的就是要解决目前的澳斯麦特炉喷枪头使用寿命短，导致喷枪头焊接成本高、生产效率低，生产成本高等问题，提供一种新型澳斯麦特炉喷枪头及其制作工艺。
本发明的一种新型澳斯麦特炉喷枪头，所述枪头由310s或316l不锈钢基体材料制作而成，所述枪头上依次喷涂有过渡层合金粉末和保护膜，所述过渡层合金粉末含有铬20-30%和镍70-80%，所述合金粉末的粒径小于325目，所述保护膜包括以下成分：氧化锆62-68%，镍铬合金粉24-32%，氧化铝1.40-1.60%，氧化钇4.0-6.0%，钨、钼、钛共计0.4-0.6%，其中各组分的质量分数之和为100%，所述氧化锆、氧化铝和氧化钇的粒径为0.10-0.35µm，镍铬合金粉和钨、钼、钛的粒径为0.25-0.80µm。
本发明的一种新型澳斯麦特炉喷枪头的制作工艺，包括以下步骤：
（1）预处理：将基体材料表面清理干净，脱除表面的油脂，先采用机械打磨减少基体材料的表面应力，再使用喷砂对基体材料进行表面粗化以增大基体材料的粘附力；
（2）过渡层喷涂：采用与基体材料性能接近、与保护膜材料性能兼容的铬镍合金粉末作为基体材料与保护膜的过渡层，以确保基体材料与保护膜之间良好的附着力，采用等离子喷涂工艺喷镀铬镍合金，喷涂过程中控制基体材料的温度为175.5-7-182.5℃，以基体材料作为阴极，以过渡层合金发生源作为阳极，通过高纯氩气作为工作气体起弧，直流电弧起弧功率为28-33kw，将导入的工作气体和过渡层合金粉末加热电离成高温离子束，控制等离子体燃心温度为15000-20000℃，均匀地扩散喷射到基体材料上，经自然冷却沉积后固化成膜，过渡层的厚度为40-60µm；
（3）保护层镀膜：采用等离子喷涂工艺喷涂镀保护膜，以基体材料作为阴极，以保护膜原料发生源作为阳极，喷涂过程中的等离子工艺参数同步骤（2），所述保护膜的厚度为200-400µm，熔点≥2350℃，抗弯强度≥950mpa，杨氏模量为210-240gpa，hv硬度为10.5-13.5gpa，破坏韧性＞6.6mpa·m1/2，热膨胀系数为10.6×10-6-17.7×10-6/℃，导热系数为1.5-5.0w/(mk)。
本发明具有以下几个有益效果：
（1）本发明延长了喷枪的使用寿命，采用本发明的新型澳斯麦特炉喷枪头，可以在高温酸性腐蚀环境下使用，喷枪的平均使用寿命为137小时，比采用310s不锈钢或316l不锈钢材质作为喷枪头喷枪使用寿命提高了70小时，提高了104%。从而降低了喷枪头焊接成本，提高了生产效率，使冶化生产连续，避免了澳炉炉温波动频繁炉寿减短、系统生产时间少等问题的产生。
（2）喷涂镀膜成型的喷枪枪头具备焊接简单可靠，可直接与原有钢结构焊接成型等优点，用于富氧顶吹熔炼、吹炼工艺，对推广至其他有色冶炼行业具有重要的意义。
（3）本发明的保护膜采用陶瓷合金材质，具有抗氧化性、耐硫腐蚀、高韧性、高抗弯强度和高耐磨性、优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢，陶瓷合金材质具备较强的新颍性，一般而言陶瓷喷涂与合金喷涂混合使用少见，在喷涂过程中控制混合保护膜材料不发生偏析现象是本发明制作工艺控制的关键点。
附图说明
图1是本发明的局部剖视图；
其中：1-基体材料，2-外壁保护膜，3-端面保护膜，4-内壁保护膜。
具体实施方式
实施例1
参见图1，本实施例的一种新型澳斯麦特炉喷枪头，所述枪头由310s不锈钢基体材料1制作而成，所述枪头上依次喷涂有过渡层合金粉末和保护膜，所述过渡层合金粉末含有铬25%和镍75%，所述合金粉末的粒径为200目，所述保护膜包括以下成分：氧化锆65%，镍铬合金粉28%，氧化铝1.50%，氧化钇5.0%，钨、钼、钛共计0.5%，所述氧化锆、氧化铝和氧化钇的粒径为0.10-0.35µm，镍铬合金粉和钨、钼、钛的粒径为0.25-0.80µm。
本实施例的一种新型澳斯麦特炉喷枪头的制作工艺，包括以下步骤：
（1）预处理：将基体材料1表面清理干净，脱除表面的油脂，先采用机械打磨减少基体材料1的表面应力，再使用喷砂对基体材料1进行表面粗化以增大基体材料1的粘附力；
（2）过渡层喷涂：采用与基体材料1性能接近、与保护膜材料性能兼容的铬镍合金粉末作为基体材料1与保护膜的过渡层，以确保基体材料1与保护膜之间良好的附着力，采用等离子喷涂工艺喷镀铬镍合金，喷涂过程中控制基体材料1的温度为180℃，以基体材料1作为阴极，以过渡层合金发生源作为阳极，通过高纯氩气作为工作气体起弧，直流电弧起弧功率为30kw，将导入的工作气体和过渡层合金粉末加热电离成高温离子束，控制等离子体燃心温度为18000℃，均匀地扩散喷射到基体材料1上，经自然冷却沉积后固化成膜，过渡层的厚度为50µm；
（3）保护层镀膜：采用等离子喷涂工艺喷涂镀保护膜，以基体材料1作为阴极，以保护膜原料发生源作为阳极，喷涂过程中的等离子工艺参数同步骤（2），所述保护膜的厚度为300µm，熔点≥2350℃，抗弯强度≥950mpa，杨氏模量为230gpa，hv硬度为12.3gpa，破坏韧性＞6.6mpa·m1/2，热膨胀系数为10.6×10-6-17.7×10-6/℃，导热系数为3.8w/(mk)。
本实施例中外壁保护膜2的镀膜高度为900mm，端面保护膜3的厚度为0.3mm，内壁保护膜4的镀膜高度为400mm，将本实施例制作的四支澳斯麦特炉喷枪头用于大冶有色金属有限责任公司冶炼厂中，四支喷枪的使用寿命分别为138小时、139小时、122小时、149小时，平均使用寿命为137小时，比采用310s或316l不锈钢材质作为喷枪头喷枪使用寿命提高了70小时，平均寿命提高了104%。
实施例2
参见图1，本实施例的一种新型澳斯麦特炉喷枪头，所述枪头由316l不锈钢基体材料1制作而成，所述枪头上依次喷涂有过渡层合金粉末和保护膜，所述过渡层合金粉末含有铬20%和镍80%，所述合金粉末的粒径为250目，所述保护膜包括以下成分：氧化锆62%，镍铬合金粉32%，氧化铝1.40%，氧化钇4.0%，钨、钼、钛共计0.6%，所述氧化锆、氧化铝和氧化钇的粒径为0.10-0.35µm，镍铬合金粉和钨、钼、钛的粒径为0.25-0.80µm。
本实施例的一种新型澳斯麦特炉喷枪头的制作工艺，包括以下步骤：
（1）预处理：将基体材料1表面清理干净，脱除表面的油脂，先采用机械打磨减少基体材料1的表面应力，再使用喷砂对基体材料1进行表面粗化以增大基体材料1的粘附力；
（2）过渡层喷涂：采用与基体材料1性能接近、与保护膜材料性能兼容的铬镍合金粉末作为基体材料1与保护膜的过渡层，以确保基体材料1与保护膜之间良好的附着力，采用等离子喷涂工艺喷镀铬镍合金，喷涂过程中控制基体材料的温度为175.5℃，以基体材料1作为阴极，以过渡层合金发生源作为阳极，通过高纯氩气作为工作气体起弧，直流电弧起弧功率为28kw，将导入的工作气体和过渡层合金粉末加热电离成高温离子束，控制等离子体燃心温度为15000℃，均匀地扩散喷射到基体材料1上，经自然冷却沉积后固化成膜，过渡层的厚度为40µm；
（3）保护层镀膜：采用等离子喷涂工艺喷涂镀保护膜，以基体材料1作为阴极，以保护膜原料发生源作为阳极，喷涂过程中的等离子工艺参数同步骤（2），所述保护膜的厚度为200µm，熔点≥2350℃，抗弯强度≥950mpa，杨氏模量为210gpa，hv硬度为10.5gpa，破坏韧性＞6.6mpa·m1/2，热膨胀系数为10.6×10-6-17.7×10-6/℃，导热系数为1.5w/(mk)。
实施例3
参见图1，本实施例的一种新型澳斯麦特炉喷枪头，所述枪头由310s不锈钢基体材料制作而成，所述枪头上依次喷涂有过渡层合金粉末和保护膜，所述过渡层合金含有铬30%和镍70%，所述合金粉末的粒径为300目，所述保护膜包括以下成分：氧化锆68%，镍铬合金粉24%，氧化铝1.60%，氧化钇6.0%，钨、钼、钛共计0.4%，所述氧化锆、氧化铝和氧化钇的粒径为0.10-0.35µm，镍铬合金粉和钨、钼、钛的粒径为0.25-0.80µm。
本实施例的一种新型澳斯麦特炉喷枪头的制作工艺，包括以下步骤：
（1）预处理：将基体材料1表面清理干净，脱除表面的油脂，先采用机械打磨减少基体材料1的表面应力，再使用喷砂对基体材料1进行表面粗化以增大基体材料1的粘附力；
（2）过渡层喷涂：采用与基体材料1性能接近、与保护膜材料性能兼容的铬镍合金粉末作为基体材料1与保护膜的过渡层，以确保基体材料1与保护膜之间良好的附着力，采用等离子喷涂工艺喷镀铬镍合金，喷涂过程中控制基体材料1的温度为182.5℃，以基体材料1作为阴极，以过渡层合金发生源作为阳极，通过高纯氩气作为工作气体起弧，直流电弧起弧功率为33kw，将导入的工作气体和过渡层合金粉末加热电离成高温离子束，控制等离子体燃心温度为20000℃，均匀地扩散喷射到基体材料1上，经自然冷却沉积后固化成膜，过渡层的厚度为60µm；
（3）保护层镀膜：采用等离子喷涂工艺喷涂镀保护膜，以基体材料1作为阴极，以保护膜原料发生源作为阳极，喷涂过程中的等离子工艺参数同步骤（2），所述保护膜的厚度为400µm，熔点≥2350℃，抗弯强度≥950mpa，杨氏模量为240gpa，hv硬度为13.5gpa，破坏韧性＞6.6mpa·m1/2，热膨胀系数为10.6×10-6-17.7×10-6/℃，导热系数为5.0w/(mk)。