[实用新型]带金属夹层的陶瓷内衬复合管

说明书

本实用新型涉及自蔓延多层复合管，特别适合获得耐磨陶瓷内衬多层金属复合管。

近代炼铁高炉一般采用电子束焊水冷紫铜风口，但是自从采用高压喷煤粉新工艺后，风口紫铜孔壁在煤粉颗粒高速冲刷作用下发生强烈磨损，使用寿命很短，一般一个月左右即行更换，这样严重地影响了高炉生产，并大大降低了经济效益。为此采用各种方法，力图提高风口内衬的耐磨性能，延长风口工作周期。曾采用离心浇铸附加一层耐磨合金，一般结合面属于机械啮合，同时面对这种高速冲刷，耐磨合金难以抵抗，寿命很短；另外设想通过物理喷涂以获得足够的厚度陶瓷衬层，但是对于圆管内表面工程上无法实现，于是转向制备过程复杂的化学镀，由于喷镀层过薄，效果也不显著；此外采用预制陶瓷管套构于风口之内。由于实际上是局部接触，大部分界面留有空隙，这样在撞击服役条件下，陶瓷衬套易于早期震坏。Odwara和殷声等的铝热-离心法制备陶瓷内衬专利J58188591、J59218841、J59083083，J61079226、J61079777、J62086172、J63089680和CN1059376A，其基本原理是用铝粉和氧化铁等氧化物的自蔓延反应，快速获得氧化铝耐磨陶瓷涂层，即外管和陶瓷涂层的双层结构复合管，这种复合管直接用于紫铜风口发生很大问题，因为在高温自蔓延条件下，铜表面很快熔融并氧化，松软的氧化铜由于比重小在离心场作用下移入陶瓷衬套层，大大降低了陶瓷整体耐磨性能。

本实用新型的目的是提供一种新的带金属夹层的陶瓷内衬复合管，用于高炉铜水冷风口，可以避免松软氧化铜混入陶瓷层，排除降低耐磨性的干扰因素，本实用新型寿命长，大大提高陶瓷整体耐磨性能。

本实用新型包括基本金属筒体、异金属夹层和自蔓延陶瓷内衬三部分组成。

下面结合说明书附图对本实用新型作详细说明：

图1是带金属夹层的陶瓷内衬复合管整体示意图。

如图1所示，带异金属夹层的陶瓷内衬复合管由三部分组成：1-基本金属筒体2-异金属夹层、3-自蔓延陶瓷内衬，基本金属筒体1系指紫铜风口筒，内孔可以是圆柱孔或圆锥孔；异金属夹层2在基本金属筒1与自蔓延陶瓷内衬3之间并与二者紧密结合的空间形状是圆柱管或圆锥管；其材料是铁或镍或铜以及其他金属或合金。异金属夹层2是用铸、锻、焊等热加工，或用冲压、切削等冷加工预先做成的单体，再装配插入基本金属筒1的圆孔中，或者用各类化学、物理镀在基本金属筒体1的内孔表面直接做成附加镀层。

本实用新型的一个实施例是将铝粉和Fe₂O₃粉及其它附加粉剂均匀混合并布料到异金属夹层2的表面，高速旋转点火后发生自蔓延反应，铝激烈氧化，由氧化铁还原的铁完全熔化，由于比重大在离心力作用下移向异金属表面，并在熔融态互相熔合，铝氧化形成的Al₂O₃由于比重较轻，被分离排挤到内侧，形成自蔓延陶瓷内衬层。Al₂O₃首先结晶成树枝状，枝晶间Al₂O₃与FeO往往形成尖晶石。此时异金属夹层2起阻挡反应的作用，使基本金属筒体1的金属铜不参与自蔓延化学反应，且未参与氧化，其松软的CuO也不会掺杂到陶瓷衬套层。与此同时在异金属夹层2的基本金属筒体一侧，当界面温度超过1100℃时，筒体表面发生熔化，因而使两部分很好焊接，获得牢固的结合。

本实用新型的另一个应用实施例是：基本筒体是由紫铜制造，其中间有一锥形通孔，孔长300mm，大端孔径160mm，小端孔径140mm。冲压成型法制造一个外形与上述形状配合的厚度3mm锥形镍制圆筒，将计量的700目Fe₂O₃与100目铝粉以及附加剂SiO₂及CaF₂均匀混合，快速旋转圆筒转速为1500转／分，点火后发生自蔓延反应，10秒钟后形成2mm层厚均匀的套内衬，其硬度较高，Hv达1500左右，陶瓷层密实，相对密度达到90％以上，镍夹层与两侧铁和铜在高温下分别发生无限固溶，故夹层两侧界面结合十分稳固。将带镍夹层氧化铝内衬的铜风口装炉应用，效果十分显著。原风口使用寿命30天左右，新型复合风口是用180天仍然良好，工作寿命提高了5倍以上。