专利名称：一种高炉风口耐磨小套及其制作方法
技术领域：
本发明属于高炉冶炼设备技术领域，具体涉及一种工艺简单、孔径调整灵活、内衬高温烧后线变化率低、耐冲刷、抗急冷急热性能好的高炉风口耐磨小套及其制作方法。
背景技术：
高炉风口小套是炼铁高炉进风系统中的重要设备，担负着将煤粉和1000°C以上的助燃空气输送入高炉的重任。由于小套内壁要承受高温、高速气体的冲刷，乃至喷煤管高速煤粉的磨蚀，容易造成小套内壁扩大而损坏；由于小套前端要承受回旋区2000°C左右的高温辐射和1000°C以上的气流、渣铁的对流换热，容易造成小套局部热流密度超过小套所能承受的最大热流值，造成小套局部熔损而损坏；风口壁还要承受内外极大温差引起的热应力，当局部受到过大的热流时，过大的热应力容易造成局部龟裂而损坏。另外，对于单条生 产线的企业来说，由于其上下工序对高炉的生产制约，高炉不能很好的发挥产能，只能通过控制冶炼强度来协调生产，这样，就必须缩小进风面积来满足实际的生产需要，需要新制、缩小在用或库存新制小套的内壁直径。耐火浇注料是一种由耐火骨料、粉料为主，并加入一定量结合剂、外加剂、水或其他液体材料共同组成，具有较高的流动性，适宜用浇注方法施工，并无需加热即可硬化的不定形耐火材料。对于小套的熔损和龟裂，现有技术一般通过改进小套材料、结构和铸造工艺等方式，已基本能够解决熔损和龟裂问题。对于提高小套的抗磨损性能，也有通过离子喷涂耐磨涂层和堆焊耐磨合金的方法，但由于离子喷涂的涂层较薄，抗磨损性能有限；而堆焊因堆焊材料与小套材料难以保持一致，造成使用易疲劳分层，且堆焊操作复杂。另外，对于需要通过调整进风来控制冶炼强度的情况，一般采用小套加装缩风口衬套来缩小风口面积来控制冶炼强度，但容易因高速气流的冲刷而吹入高炉；如果采用新制整体式的小风口面积小套，则制作周期过长，且不能改变库存小套的风口面积，容易造成浪费。如果能够研制一种高温烧后线变化率低，中、低、高温强度呈线性提高，耐冲刷，抗急冷急热性能好的高炉风口小套耐磨内衬，并且进一步能够提供具有工艺简单、内衬孔径调整灵活、与小套内壁结合紧密的此耐磨小套的制作方法，是解决现有技术问题的关键。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种高温烧后线变化率低、耐冲刷、抗急冷急热性能好的高炉风口耐磨小套；第二目的在于提供一种制作工艺简单、孔径调整灵活、与小套内壁结合紧密的高炉风口耐磨小套的制作方法。本发明的第一目的是这样实现的所述小套内壁浇注或镶嵌有中空的耐磨内衬，所述耐磨内衬由骨料与结合剂按80 120份12 18份重量份配合后浇注而成。本发明的第二目的是这样实现的一种高炉风口耐磨小套的制作方法，包括型腔设置、配料、浇注、干燥、烘烤工序，具体包括a、型腔设置根据耐磨内衬预制内孔大小，通过模具设置与小套内壁形成型腔；
b、配料先搅拌骨料，再加入结合剂继续搅拌得到浇注料；
C、浇注将浇注料置入小套型腔中浇注得到耐磨内衬；
d、干燥浇注好的耐磨内衬干燥2 8h后脱去模具；
e、烘烤初期匀速升温至耐磨内衬表面温度250 350°C，保温2 4h，继续匀速升温至耐磨内衬表面温度450 550°C，保温2 4h。·
本发明的耐磨内衬是通过在常规高炉风口小套的内壁浇注或镶嵌有中空的耐磨内衬得到，相比离子喷涂和堆焊，内衬厚度可根据需要自由调整，衬套与小套内壁结合紧密，避免了常规加装内衬因高速气流的冲刷而吹入高炉的麻烦；通过配料的选择和制作工艺的优化，内衬高温烧后线变化率低、耐冲刷、抗急冷急热性能好，避免了因频繁更换风口装置造成的休风损失。本发明的制作方法以耐火骨料和结合剂混合作为浇注料，根据预调风口大小设置内模与小套内壁形成型腔，浇注料浇注入型腔形成内衬，内衬再经干燥和烘烤而制得。制作方法可在现有库存小套基础上通过灵活、快速的调整内模大小，实现小套直径的改变，有利于根据生产需要制作不同风口面积的小套来控制冶炼强度，减少企业备件库存，从而降低企业生产成本，提高了经济效益；对于磨损导致风口面积过大的小套，可通过浇注内衬来缩小风口直径，从而延长小套的使用寿命。本发明高炉风口耐磨小套，具有高温烧后线变化率低、耐冲刷、抗急冷急热性能好，内衬与小套结合紧密的特点；本发明的制作方法，具有工艺简单，内衬直径调整灵活方便的特点。
图1为本发明的耐磨小套结构示意图。图2为图1的俯视图。图3为本发明的制作方法典型工艺流程示意图。图中1-小套，2-冷却进水管，3-冷却回水管，4-送风孔，5-配合倒角，6-耐磨内衬。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。本发明的高炉风口耐磨小套，所述小套内壁浇注或镶嵌有中空的耐磨内衬，所述耐磨内衬由骨料与结合剂按80 120份12 18份重量份配合后浇注而成。所述结合剂为硅溶胶或铝溶胶中的一种或一种以上。所述硅溶胶与铝溶胶按(T3:3、的重量比混合制备成硅铝溶胶。所述骨料包括刚玉和莫来石和/或碳化硅，所述结合剂包括硅铝溶胶。所述骨料中刚玉莫来石碳化娃按其60 75% 10 15% 15 25%质量百分比配比，各成分质量百分比之和不大于100%。本发明的高炉风口耐磨小套制作方法，包括型腔设置、配料、浇注、干燥、烘烤工序，具体包括
a、型腔设置根据耐磨内衬预制内孔大小，通过模具设置与小套内壁形成型腔；b、配料先搅拌骨料，再加入结合剂继续搅拌得到浇注料；
C、浇注将浇注料置入小套型腔中浇注得到耐磨内衬；
d、干燥浇注好的耐磨内衬干燥2 8h后脱去模具；
e、烘烤初期匀速升温至耐磨内衬表面温度250 350°C，保温2 4h，继续匀速升温至耐磨内衬表面温度450 550°C，保温2 4h。所述骨料搅拌的时间为2 5min,所述加入结合剂的搅拌时间为3 lOmin。所述搅拌是通过立式搅拌机、双轴搅拌机、轮碾式搅拌机、强制式搅拌机进行搅拌。
所述干燥是自然风干或低温烘干。所述初期匀速升温是以O. 5 1. 50C /min的速度升温，继续匀速升温是以1. 5
2.5 0C /min的速度升温。所述耐磨内衬表面初期温度升至280 320°C时，小套连通冷却水冷却。所述耐磨内衬表面温度继续升至480 520°C时，小套连通冷却水冷却。所述小套的内壁在浇注前经清除油脂和/或除锈处理。实施例1
将需要加内衬的新制小套内壁经除锈和清除油脂处理后竖直放置于事先做好的平台上，根据预制耐磨内衬内孔大小，选择适合的内模与小套内壁同轴安装并固定；将刚玉60kg、莫来石15kg及碳化娃25kg共计IOOkg依次倒入强制式搅拌机内搅拌3分钟,再加入7. 5kg的铝溶胶和7. 5kg的硅溶胶，继续搅拌5分钟后即得到浇注料；将搅拌好的浇注料浇注在小套与内模之间，填满空间即可；将浇注耐磨内衬的小套经4小时自然风干后脱去内模；将耐磨内衬连同小套用煤气火以1°C /min的速度升温，使耐磨内衬表面温度升至3000C，然后小套内部连通冷却水并保温3小时，在水冷的状况下以2°C /min的速度升温，使耐磨内衬表面温度升至500°C，保温3小时即可制得高炉风口耐磨小套。实施例2
将需要加内衬的新制小套内壁经除锈和清除油脂处理，根据预制耐磨内衬内孔大小，选择适合的模具与小套安装并固定形成内衬型腔；将刚玉60kg、莫来石8kg及碳化娃12kg共计80kg依次倒入立式搅拌机内搅拌2分钟，再加入18kg的硅溶胶，继续搅拌3分钟后即得到浇注料；将搅拌好的浇注料浇注在小套与内模之间，振动填满空间即可；将浇注耐磨内衬的小套经2小时60°C低温烘干后脱去模具；将耐磨内衬连同小套用烤箱以1. 5°C /min的速度升温，使耐磨内衬表面温度升至250°C，然后小套内部连通冷却水并保温4小时，在水冷的状况下以2V /min的速度升温，使耐磨内衬表面温度升至450°C，保温4小时即制得高炉风口耐磨小套。实施例3
将需要加内衬的新制小套内壁经除锈和清除油脂处理，根据预制耐磨内衬内孔大小，选择适合的模具与小套安装并固定形成内衬型腔；将刚玉84kg、莫来石16kg及碳化娃20kg共计120kg依次倒入双轴搅拌机内搅拌5分钟，再加入16kg的铝溶胶，继续搅拌10分钟后即得到浇注料；将搅拌好的浇注料浇注在小套与内模之间，振动填满空间即可；将浇注耐磨内衬的小套经8小时的自然风干后脱去模具；将耐磨内衬连同小套用烤箱以1°C /min的速度升温，使耐磨内衬表面温度升至350°C，然后小套内部连通冷却水并保温2小时，在水冷的状况下以2. 5°C /min的速度升温，使耐磨内衬表面温度升至550°C，保温2小时即制得高炉风口耐磨小套。实施例4
将风口已磨损扩大的小套内壁经除锈和清除油脂处理后竖直放置于事先做好的平台上，根据预制耐磨内衬内孔大小，选 择适合的内模与小套内壁同轴安装并固定；将刚玉60kg、莫来石12kg及碳化娃18kg共计90kg依次倒入轮碾式搅拌机，内搅拌3分钟,再加入4kg的硅溶胶和8kg的铝溶胶，继续搅拌7分钟后即得到浇注料；将搅拌好的浇注料浇注在小套与内模之间，振动填满空间即可；将浇注耐磨内衬的小套经6小时自然风干后脱去模具；将耐磨内衬连同小套用煤气火以以0. 5°C /min的速度升温，使耐磨内衬表面温度升至300°C，然后小套内部连通冷却水并保温3小时，在水冷的状况下以1. 50C /min的速度升温，使耐磨内衬表面温度升至500°C，保温2小时即制得高炉风口耐磨小套。实施例5
将风口已磨损扩大的小套内壁经除锈和清除油脂处理，根据预制耐磨内衬内孔大小，选择适合的模具与小套安装并固定形成内衬型腔；将刚玉72kg、莫来石12kg及碳化娃16kg共计IOOkg依次倒入双轴搅拌机内搅拌4分钟，再加入IOkg的硅溶胶和7kg的铝溶胶，继续搅拌8分钟后即得到浇注料；将搅拌好的浇注料浇注在小套与内模之间，振动填满空间即可；将浇注好的耐磨内衬经7小时的自然阴干后脱去模具；将耐磨内衬连同小套用烤炉以1°C /min的速度升温，使耐磨内衬表面温度升至350°C，然后小套内部连通冷却水并保温2小时，在水冷的状况下以1. 5°C /min的速度升温，使耐磨内衬表面温度500°C，保温3小时即制得高炉风口耐磨小套。
权利要求
1.一种高炉风口耐磨小套，其特征在于所述小套内壁浇注或镶嵌有中空的耐磨内衬， 所述耐磨内衬由骨料与结合剂按80 120份12 18份重量份配合后浇注而成。
2.根据权利要求1所述的耐磨小套，其特征在于所述骨料包括刚玉和莫来石和/或碳化硅，所述结合剂为硅溶胶或铝溶胶中的一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的耐磨小套，其特征在于所述硅溶胶与铝溶胶按(Γ3:3、的重量比混合制备成硅铝溶胶。
4.一种根据权利要求1或2所述高炉风口耐磨小套的制作方法，其特征在于包括型腔设置、配料、浇注、干燥、烘烤工序，具体包括a、型腔设置根据耐磨内衬预制内孔大小，通过模具设置与小套内壁形成型腔；b、配料先搅拌骨料，再加入结合剂继续搅拌得到浇注料；C、浇注将浇注料置入小套型腔中浇注得到耐磨内衬；d、干燥浇注好的耐磨内衬干燥2 8h后脱去模具；e、烘烤初期匀速升温至耐磨内衬表面温度250 350°C，保温2 4h，继续匀速升温至耐磨内衬表面温度450 550°C，保温2 4h。
5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于所述搅拌是通过立式搅拌机、双轴搅拌机、轮碾式搅拌机、强制式搅拌机进行搅拌。
6.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于所述骨料搅拌的时间为2 5min，所述加入结合剂的搅拌时间为3 lOmin。
7.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于所述初期匀速升温是以O.5 1. 5°C / min的速度升温,继续勻速升温是以1. 5 2. 5V /min的速度升温。
8.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于所述耐磨内衬表面温度初期升至 280 320°C时，小套连通冷却水冷却。
9.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于所述耐磨内衬表面温度继续升至 480 520°C时，小套连通冷却水冷却。
10.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于所述小套内壁在浇注前经清除油脂和/或除锈处理。
全文摘要
本发明公开了一种高炉风口耐磨小套及其制作方法。所述小套内壁浇注或镶嵌有中空的耐磨内衬。所述制作方法包括型腔设置、配料、浇注、干燥、烘烤工序，具体包括a、型腔设置模具与小套内壁形成型腔；b、配料先搅拌骨料，再加入结合剂搅拌得到浇注料；c、浇注浇注料置入小套型腔；d、干燥浇注后干燥2～8h脱去模具；e、烘烤升温至内衬表面温度250～350℃，保温2～4h，继续升温至450～550℃，保温2～4h。本发明既可以提高小套耐磨性，又可以缩小库存和磨损小套风口直径而控制冶炼强度，且制得的内衬高温烧后线变化率低，中、低、高温强度呈线性提高，耐冲刷，抗急冷急热性能好，制作工艺简单、内衬孔径调整灵活。
文档编号B28B1/14GK102994676SQ201210554719
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者李信平, 张志明, 王楠, 代洁, 邬伟刚, 彭运涛 申请人:武钢集团昆明钢铁股份有限公司