[发明专利]高炉开口机用非金属钻头及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高炉开口机用钻头及其制造方法。特别是一种高炉开口机用非金属钻头及其制造方法。

背景技术

高炉开口机是高炉出铁时打开铁口必备的设备之一，而钻头是开口机的重要部件。目前开口机用钻头均为镶嵌式，即本体采用金属材料，头部镶嵌钨铬、钨钴等硬质合金材料。查阅相关专利文献，关于高炉铁口开口机钻头专利公开报道较多，如：公开(公告)号为CN1704481，名称为“高炉开铁口钻头及其制造方法”；公开(公告)号为CN2931490，名称为“高炉开铁口钻头”；公开(公告)号为CN201082889，名称为“炼铁高炉打孔机钻头”的专利公开文献，以上报道的技术方案的共同特点是采用硬质合金材料的镶嵌式钻头，通过优化钻头的形状、结构而改进高炉开口机用钻头。但在实际使用时均存在如下缺点：(1)使用寿命低、容易磨损，工人劳动强度大。硬质合金钻头使用温度极限800℃，当钻头接近“红点(1000℃)”附近时温度升高，钻头软化、强度急剧下降、磨损严重，推进速度明显下降，＞2000m³的大型高炉通常一次开铁口需消耗3～5个钻头，且需人工更换钻头，延长了开铁口时间，容易造成炉内压力升高焖炉现象，劳动效率较低，增加了钻头消耗。(2)无法钻开用硬质炮泥堵塞的铁口。硬质炮泥具有高温强度大、抗铁水冲刷能力强、通铁量大和保证高炉顺行等优点，但由于市场上的所有硬质合金钻头根本无法钻开，因而硬质炮泥在高炉出铁口未能普遍使用。目前没有较好的技术措施解决打开用硬质炮泥堵塞的铁口这一技术难题，只能用氧枪烧眼的办法打开硬质炮泥铁口，但氧枪烧眼打开的铁口孔径过大，孔径不规整，开铁口时间长，耐火材料消耗增加，且增加了操作过程的危险系数，不利于工人操作。

发明内容

本发明提供了一种高炉开口机用非金属钻头及其制造方法，延长钻头使用寿命，并能打开硬质炮泥出铁口。

本发明提供的高炉开口机用非金属钻头的结构形式为整体钻头或镶嵌式钻头，其特征在于：整体式钻头采用无机非金属材料制成，镶嵌式钻头本体采用金属材料，在头部采用无机非金属材料制成，所述的无机非金属材料各组分重量百分比如下：

碳化硅细粉          60～85％

碳化硅微粉          5～38％

非金属氮化物微粉    0～20％

金属硅粉            0～20％

外加剂              2～12％

其中所述的碳化硅细粉SiC含量≥98％，粒度＜0.044mm；

其中所述的碳化硅微粉SiC含量≥98％，粒度＜4μm；

其中所述的非金属氮化物微粉包括：氮化硅、氮化钛、氮化铝、氮化硼，非金属氮化物含量≥98％，粒度＜4μm；

其中所述的金属硅粉Si含量≥99％，粒度＜4μm；

其中所述的外加剂包括：采用注浆成型和等静压成型时使用的结合剂，结合剂为羧甲基纤维素和聚乙烯醇的一种或两种，用两种时羧甲基纤维素和聚乙烯醇的比例为1∶1.5，结合剂的作用是保证制品烘干后具有一定强度以利于搬运；采用凝胶注模成型时使用的分散剂聚丙烯酸胺、有机单体分析纯甲基丙烯酰胺、交联剂分析纯亚甲基双丙烯酰胺、引发剂分析纯过硫酸铵和催化剂分析纯N，N，N’，N’-四甲基乙二胺，以上外加剂的加入量按上述顺序的比例为3∶6∶1.5∶0.018∶0.09。

本发明提供的高炉开口机用非金属钻头的制造方法包括下列步骤：

a.配料，按上述组分配方将各种无机非金属材料混合在一起；

b.坯料料浆制备，将混合好的原料和配好的外加剂放入球磨机中，加入混合料总重量30～50％的去离子水，湿法球磨0.5～24小时，既为制备好的坯料料浆；

c.成型，采用注浆成型或等静压成型或凝胶注模成型；

注浆成型：将料浆倒入准备好的石膏模型中，随着料浆中水分被石膏模具吸干不断补充料浆，直至最后料浆完全凝固，凝固后带模具自然干燥8～12小时；

等静压成型：将球磨后的料浆用喷雾造粒机制造成含水量5％的颗粒，装入橡胶套内，密封后置于等静压机内于200～250MPa下成型，保压时间30～60分钟；