专利名称：热风阀耐高温多元共渗处理技术的制作方法
技术领域：
本发明公开了一项应用于热风阀的耐高温多种元素共渗处理技术。
热风阀是高炉炼铁设备中的重要装置，热风阀安装在高炉热风主管道和热风炉之间热风支管上，用来在热风炉燃烧期把主热风管道和热风炉隔开。它是高炉冶炼所使用的各种阀门中工作条件最为恶劣的一种阀门。在送风期，热风阀打开，所有热空气(1100-1350℃)都要经过热风阀送往高炉；在热风炉燃烧期，热风阀关闭，热风阀向着热风炉的一侧承受很大的热负荷。长久以来，国内热风阀一直采用低碳钢制造，尽管采用水冷式闸板阀，八十年代初期又进行了一些改进，在阀盖和阀体上热风流经的地方及阀板的两侧凹陷部位捣打耐火衬里，并命名耐火衬里热风阀。但耐火衬里不能在热风流经的所有地方捣打，阀板的最关键部位外围圈和两侧面环形侧板处无法捣打耐火衬里。此外，耐火衬里不是冶金结合，在有衬里处的金属表面温度仍远高于普通碳钢的氧化起点温度570℃，无衬里处的金属表面温度更高。这样热风阀在使用过程中，会不断地发生氧化、脱碳，最终导致热疲劳开裂，漏水失效，影响热风阀寿命的提高，普通热风阀连续使用不检修期约为1年，耐火衬里热水阀连续使用不检修期约为2年。尤其是当前，大、中型高炉陆续采用高风温、高风压操作以及喷吹技术，而热风阀寿命低，无疑成了制约高炉冶炼技术进步的屏障。
提高热风阀寿命最简单的办法是选用铬、镍奥氏体耐热钢制造，但我国的镍、铬资源较为贫乏，且价格昂贵，不适合我国国情。
鉴于上述情况，开发低成本、长寿命、适合我国国情的热风阀，就成了我国冶金设备制造技术人员急需攻克的重要难题。
本发明为弥补现有热风阀技术的不足，采用在热风阀热风流经的部位进行化学热处理，使热风流经的金属表面改性，增强其抗氧化性，从而提高热风阀的使用寿命。为此提出了一项热风阀耐高温多种元素共渗处理技术。
热风阀的制造工艺流程有切割下料、机械加工、组焊、退火、组件机加工、密封面堆焊硬质合金、堆焊后退火、机加工、化学热处理、密封面精加工、装配、检验等。
其中，化学热处理多元共渗技术的工艺路线为除油、除锈、冲洗、预镀、局部防渗保护、热浸渍、扩散退火等。具体工艺方案为1)除油(350-500)℃×(1-3)h，加热脱脂；
2)除锈在40-30℃，10-15％H2SO4，O.3-0.7％CO(NH2)2水溶液中浸泡30-50min；3)冲洗用高压水冲洗干净，迅速转入预镀液中；4)预镀预镀液配方和浸渍时间见表1表1
5)局部防渗保护非渗部位刷涂202防渗涂料；6)热浸渍热浸渍溶液主要成分与浸渍工艺见表2表2
7)扩散退火(850-930)℃×(3-5)h，炉冷至600℃出炉空冷。
在多种元素共渗处理中，热浸渍溶液除主要成分外，若加入辅助成分少量Ti和Ta元素，进行共渗，效果更为理想，辅助成分含量百分比为Ti 0.3-0.8％，Ta 0.8-1.2％热风阀经化学热处理进行多元共渗技术处理后，在工件表面形成了致密稳定的合金层，使其具有良好的抗高温氧化性和耐蚀性能，并把普通碳索钢的抗氧化温度从570℃提高到1000℃以上，若浸渍溶液的成分合理，渗层的力学性能指标，较为优越，可使热风阀的寿命提高到5年以上。该工艺稳定可靠，无公害，低成本，高质量。
热风阀耐高温多种元素共渗处理技术的实施参照以下方式进行在热风阀制造工艺流程中，密封面堆焊硬质合金退火后，除密封面留1mm精加工余量外，其余尺寸全部加工到位，然后转入化学热处理工序。
1)除油400℃×2h，加热脱脂；
2)除锈在60℃，10％H2SO4，0.5％CO(NH2)2水溶液中浸泡40min；3)冲洗用高压水冲洗干净，迅速转入预镀液中；4)预镀预镀液配方与浸渍时间见表3表3
预镀后，快速吹干；5)局部防渗保护非渗部位刷涂202防渗涂料；6)热浸渍热浸渍溶液主要成分与浸渍工艺见表4表4
热浸渍操作时，把坩埚吊入渗铝炉内，先加入Al，待加热至Al完全熔化时，再分别加入Cr，Si，达到工作温度后，化验、调整成分(视需要可加入辅助成分Ti，Ta，见表5)，成分符合要求时，即可浸入工件，浸渍后的工件风冷至室温。
表5
7)扩散退火900℃×3h，炉冷至600℃出炉空冷。
然后，精加工密封面，装配、检验、入库。
权利要求
1.一项热风阀耐高温多元共渗处理技术，在热风阀制造工艺流程中，加入化学热处理工序，对热风阀进行多种元素共渗技术处理，其工艺方案为1)除油(350-500)℃×(1-3)h，加热脱脂；2)除锈在40-60℃，10-15％H2SO4，0.3-0.7％CO(NH2)2水溶液中浸泡30-50min；3)冲洗用高压水冲洗干净，迅速转入预镀液中；4)预镀预镀液配方和浸渍时间见表1表1
5)局部防渗保护非渗部位刷涂202防渗涂料；6)热浸渍热浸渍溶液主要成分与浸渍工艺见表2表2
7)扩散退火(850-930)℃×(3-5)h，炉冷至600℃出炉空冷。
2.根据权利要求1所述的热风阀耐高温多元共渗处理技术，其特征在于，热浸渍溶液可加入辅助成分进行共渗，其辅助成分与重量百分比为Ti 0.3-0.8％，Ta 0.8-1.2％
3.根据权利要求1所述的热风阀耐高温多元共渗处理技术，其特征在于，化学热处理多元共渗处理技术工艺为1)除油400℃×2h，加热脱脂；2)除锈在60℃，10％H2SO4，0.5％CO(NH2)2水溶液中浸泡40min；3)冲洗用高压水冲洗干净，迅速转入预镀液中；4)预镀预镀液配方与浸渍时间见表3表3
预镀后，快速吹干；5)局部防渗保护非渗部位刷涂202防渗涂料；6)热浸渍热浸渍溶液主要成分与浸渍工艺见表4表4
热浸渍操作时，把坩埚吊入渗铝炉内，先加入Al，待加热至Al完全熔化时，再分别加入Cr，Si，达到工作温度后，化验、调整成分，成分符合要求时，即可浸入工件，浸渍后的工件风冷至室温。7)扩散退火900℃×3h，炉冷至600℃出炉空冷。
4.根据权利要求2所述的热风阀耐高温多元共渗处理技术，其特征在于，热浸渍溶液加入辅助成分进行共渗，溶液成分与浸渍工艺见表5表全文摘要
一项应用于高炉炼铁热风阀的耐高温多种元素共渗处理技术。在热风阀制造工艺流程中,加入化学热处理工序,对热风阀通过除油、除锈、冲洗、预镀、热浸渍、退火等进行多种元素共渗处理,在工件表面形成致密稳定的合金层,具有良好的抗高温氧化性和耐蚀性,并把普通碳素钢的抗氧化温度从570℃提高到1000℃以上,若浸渍溶液成分合理,渗层的力学性能指标较为优越,可使热风阀寿命提高到5年以上。该工艺稳定可靠,且无公害,低成本,高质量。
文档编号C23C10/26GK1193664SQ98113409
公开日1998年9月23日 申请日期1998年1月8日 优先权日1998年1月8日
发明者马世义, 张进, 林留柱, 王留根, 冯国兴 申请人:漯河冶金机械设备(集团)股份有限公司