专利名称：高炉风口或渣口表面处理方法
技术领域：
本发明涉及金属表面处理的扩散方法，具体为对铜或铜合金制的炼铁高炉风口或渣口表面进行多元金属共渗技术。
通常的高炉均装有送入热风的风口和排出熔渣的渣口。为减少炉内高温影响，风口和渣口一般采用导热系数高的铜或铜合金铸成空腔形式，空腔内通入循环水冷却。由于风渣口顶端直接暴露在高炉内，不断地受炉内下降物料的撞击，飞溅的熔铁和熔渣的冲刷，附着的熔铁对局部发生的孔蚀，因此风渣口损伤是很激烈的，致使风口和渣口的使用寿命较短，如一般高炉风口使用寿命为30天左右，渣口寿命仅4-5天，甚至更短。故目前，提高风渣口使用寿命的问题已成为一项研究课题受到人们的重视。
现有技术中，提高高炉风、渣口使用寿命的措施很多，如有的采用改变材质，有的采用改进结构，但由于受多种条件限制都不能得到普遍推广，目前许多研究都转到风渣口的表面处理技术上来。如有的采用在风口或渣口表面喷涂，堆焊或刷镀硬质耐热保护层，但易脱落的问题一直没能很好解决。表面处理的一项较好技术是采用多元金属共渗方法。日本昭56-5284号特许公报介绍了一种高炉风口表面多元金属共渗处理方法，它是把铜或铜合金制的风口直接埋置在一种粉未型渗透剂中，在惰性气体中加热到700-950℃，经数小时取出即可。这种粉末型渗透剂由重量比为25-35%的高融点金属氧化物(由Al2O3、ZrO2、TiO2、Cr2O3、SiO2、ThO2、MgO之中选用一种或一种以上)粉末，2-5%的金属铝粉末，60-72%的铝铁合金粉末和0.3-0.5%的卤族之素的铵盐混合配制而成。经这种表面处理的高炉风口表面形成了紧密结合为一体的附着层和渗透层，附着层是由高融点金属氧化物和铝铁铜互相熔着构成的，渗透层是铜-铝-铁合金层。具有这种表面层的风口较纯铜或铜合金风口硬度和使用寿命虽有较大提高，但是对一些恶劣的使用条件，其高温耐磨损、耐氧化、耐熔蚀性能仍不够理想。
本发明的目的就是提供一种进一步提高高炉风口和渣口表面硬度和使用寿命的多元金属共渗方法。
本发明提供的对铜或铜合金高炉风口或渣口表面处理方法，其要点是在渗透的金属元素中增加难熔金属成分，如铬、钼、钨等。为此需寻求最佳共渗方法和渗透催化剂。发明人经多次试验，最后确定了本发明提供的方法。该方法由两道工序组成，其中前道工序是将风口或渣口欲处理部位经除锈后先涂一层涂料型渗透剂。该涂料型渗透剂由金属铬、钼、钨或其合金粉末中选用一种或一种以上，与金属铝粉末、卤族元素的铬或钼或钨的化合物(作催化剂)、粘合剂(如可溶性树脂)混合配制而成。待该涂料层干燥后，转入下道工序，即将上述风口或渣口欲处理部位埋置在由金属铝粉、铝铁合金粉、卤簇元素的铵盐和高融点金属氧化物(由氧化镁、氧化铝或氧化钛中选用)混合配制的粉末型渗透剂中，并在惰性气体或氢气保护下，或在真空中，也可在其他与周围空气隔绝的条件下，加热到700-950℃，并在该温度下保持8-20小时取出。
上述涂料型渗透剂和粉末型渗透剂的组分可在下述范围内选择涂料型渗透剂(含量为重量比)1、颗粒小于80目的难熔金属粉末(铬、钼、钨或其合金)60-70%;
2、颗粒小于80目的金属铝粉末10-40%;
3、卤族元素的铬、钼、钨化合物1-4%;
4、可溶性树脂3-8%。
粉末型渗透剂(含量为重量比)1、颗粒小于80目的金属铝粉末2-5%;
2、颗粒小于80目的铝铁合金(含铝50-70%)粉末60-72%;
3、卤族元素的铵化合物0.3-1.5%;
4、高融点金属氧化物(由氧化铝、氧化镁、氧化钛中选取)，颗粒小于80目25-35%。
涂料型渗透剂的涂复量可按干基计算100-500g/m2。
经过上述方法处理的高炉风口或渣口，在需要保护的表面形成了具有耐磨损、耐高温氧化性能的表面层，该表面层由紧密结分为一体的附着层和渗透层组成。附着层是由高融点金属氧化物、难熔金属粉末、金属铝、铁、铜经互相吸附熔着而成，其厚度可设计为200-700μ;渗透层实质是经过多元金属共渗形成的合金层，按涂料型渗透剂所含难熔金属成分的不同，可分别形成Cu-Al-Fe-Cr系，Cu-Al-Fe-Mo系或Cu-Al-Fe-W系。其厚度最好为1500-2500μ，太薄，效果不明显，太厚则影响铜基材的导热性。表面层的厚度可通过控制渗透温度和时间来控制，如希望厚一些，可适当提高温度或延长渗透时间。
用本发明处理的高炉风口和渣口，表面硬度高，经生产性试验证明，其抗高温、耐磨损、耐孔蚀性能均优于Cu、Al、Fe三元共渗风渣口，使用寿命明显提高，风口可达90天，渣口可达15天-20天，对于高炉生产增铁节焦、降低风渣口消耗，具有重大的经济意义。
实施例1(1)涂料型渗透剂配制(百分比为重量比，下同)钼粉(含Mo99%，通过200目筛)68%;
铝粉(含Al95%，通过80目筛)25%;
氯化铬2%;
聚乙烯醇(浓度7-9%)5%;
(2)粉末型渗透剂配制铝粉(含Al95%，通过80目筛)3%;
铝铁合金粉(Al60%、Fe40%，通过80目筛)66%;
氧化铝(含Al2O398%，通过100目筛)30;
氯化铵(分析纯)1%;
(3)涂渗方法和结果将上述涂料型渗透剂的各成份混合均匀成胶液涂复在风口和渣口欲处理表面，干燥后移入渗透箱内，用上述粉末型渗透剂埋置欲处理部位，其他部位用粉状耐火材料填埋，隔绝外界空气加热至880℃，保温13小时取出。
结果附着层厚度420μ，渗透层厚度1705μ，硬度(HRA)74。
实施例2用铬铁合金粉(含Cr65%，Fe35%，粒度通过80目筛)代替实施例1中的钼粉，其他成分和涂渗方法均相同。
结果附着层厚度320μ，渗透层厚度2100μ，硬度(HRA)82。
实施例3用钨粉(含W99%，粒度通过200目筛)代替实施例1中的钼粉，其他成分和涂渗方法均相同。
结果附着层厚度300μ，渗透层厚度1800μ，硬度(HRA)72。
权利要求
1.一种对铜或铜合金制的高炉风口或渣口表面处理的方法，包括两道工序，其中一道是将风口或渣口的欲处理部位埋置在由2-5%(重量比，下同)的金属铝粉末、60-72%的铝铁合金粉末、0.5-1.5%的卤族元素的铵盐和25-35%的氧化铝或氧化镁或氧化钛粉末混合配制的粉末型渗透剂中，在惰性气体或氢气保护下，或在真空中，或在其他与周围空气隔绝条件下，加热至700-950℃，经数小时后取出，本发明的特征在于，上述工序的前道工序是在所说的风口或渣口欲处理部位的表面先涂一层涂料型渗透剂，该涂料型渗透剂是由金属铬、钼、钨或其合金粉末中选用一种或一种以上，与金属铝粉末、卤族元素的铬或钼或钨的化合物及粘合剂混合配制而成。
2.如权利要求1所说的高炉风口或渣口表面处理方法，其特征在于，所说的涂料型渗透剂各组分的重量百分含量为金属铬、钼、钨或其合金粉末为60-75%，金属铝粉末10-40%，卤族元素的铬或钼或钨化合物1-4%，粘合剂3-8%。
3.如权利要求2所说的高炉风口或渣口表面处理方法，其特征在于，所说的金属铬、钼、钨或其合金粉末的颗粒小于80目，金属铝粉末颗粒小于80目。
4.如权利要求1和2所说的高炉风口或渣口表面处理方法，其特征在于，所说的涂料型渗透剂组分中的卤族元素的铬化合物为氯化铬。
5.如权利要求1和2所说的高炉风口或渣口表面处理方法，其特征在于，所说的涂料型渗透剂组分中的粘合剂为可溶性树脂。
6.如权利要求5所说的高炉风口或渣口表面处理方法，其特征在于，所说的可溶性树脂为聚乙烯醇。
全文摘要
一种对铜或铜合金制的高炉风口或渣口多元金属共渗表面处理方法，先在欲处理部位的表面涂一层由金属铬、钼、钨或其合金粉末、金属铝粉末、卤族元素的铬化合物及粘合剂混合配制的涂料型渗透剂，干燥后埋置在由金属铝粉末、铝铁合金粉末、卤族元素的铵化合物和氧化铝、氧化镁、氧化钛等高融点金属氧化物粉末混合配制的粉末型渗透剂中，在700-950℃温度下加热数小时。经过处理的风、渣口表面硬度提高，使用寿命延长。
文档编号C21B7/16GK1044132SQ88102490
公开日1990年7月25日 申请日期1988年4月28日 优先权日1988年4月28日
发明者张允中, 孙裕秀, 林印山, 曲元春, 富玉焕, 林云, 孙大军 申请人:地方国营本溪县磷肥厂