[发明专利]一种闪速炉复合陶瓷水冷铜套及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金炉用的水冷铜套，尤其是水冷铜套的耐火层及其水冷铜套的生产方法。

背景技术

闪速炉是有色冶炼工业近代开发的一种新型强化冶炼设备，具有燃耗低、生产能力大、对冶炼原料适应性广、有很高的脱硫率、有利于烟气回收治理等。

连续工作的大型冶金炉内壁长期承受高温物料、熔融流体和高温粒子气流的冲刷和熔蚀。目前国内外闪速炉均采用在炉内不同部位埋设数量和形式不同的铜水套或不定形耐火捣打料内埋数根带有翅片的水冷铜管的方式对耐火材料进行冷却保护。

目前常用的闪速炉水冷铜套结构如图1所示，由纯铜基体和内置水冷通道构成，目前使用的水冷铜套基本上是采用铸造工艺手段将铜管2预埋在铸型内，浇注铸入纯铜基体1内的方式制成，在水冷铜套上形成进水口3和出水口4。铜水套在闪速炉内的安装使用方式如图2所示，水冷铜套5和耐火材料7一起镶嵌在炉壁6上，利用纯铜良好的导热能力和循环水带走大量热量，起到对铜套工作表面和耐火材料的激冷保护作用。但是由于闪速炉内衬工作条件：1、高温1400℃；2、含氧浓度50～80％的强氧化性气氛，3、速度达到100m/s的固体颗粒和熔体的高速冲刷；4、强酸性或强碱性炉渣的化学侵蚀，5、0～60％高浓度SO₂腐蚀；6、冰铜的强烈熔蚀作用。大型闪速炉内各个不同区域实际运行的工况不同，对炉壁的破坏方式也各不相同-反应塔下部及其与沉淀池连接部受到的是高温熔融物料的沉降冲刷；沉淀池上部流道受到的是高温粒子气流的运动摩擦侵蚀；渣线区在放铜、放渣时的潮汐力冲刷作用下受到熔体渣在高温下的化学溶融腐蚀最为严重；燃烧口部位受到的局部高温冲击最强；而铜锍口、铜锍槽和冲渣槽则受到的高温液流机械冲刷较强。因此这些局部的炉衬材料和水套的服役寿命影响了整个熔炉的大修寿命和运行效率。目前使用的水冷铜套表面硬度小、耐火度低，抗冲刷和耐熔蚀能力较弱，特别在其表面温度达到或接近其软化点时，极其容易破坏失效。

发明内容

本发明的目的就是解决现有水冷铜套表面硬度小、耐火度低，抗冲刷和耐熔蚀能力较弱，极其容易破坏失效的问题。

本发明采用的技术方案是：一种闪速炉复合陶瓷水冷铜套，它包括水冷铜套，其特征是所述的水冷铜套的冶金炉内壁耐火材料一侧嵌入有陶瓷材料，在水冷铜套的冶金炉内壁耐火材料一侧构成复合陶瓷层。

一种生产上述闪速炉复合陶瓷水冷铜套的方法，其特征是它包括以下步骤：

(1)将水套工作表面6～10mm的厚度用陶瓷材料预制成型；

(2)根据预定的体积比例将陶瓷材料制成网格状或泡沫状陶瓷材料；

(3)水冷铜套铸件浇注前，将网格状或泡沫状陶瓷材料敷设在铸型指定部位，浇涛高温铜液，注入预制陶瓷表面的网格或泡沫空间内，使铜基体与陶瓷材料形成复合陶瓷层，并成为复合陶瓷水冷铜套。

本发明的有益效果是：陶瓷材料在高温下的优异性能，提高了水冷铜套工作表面高温下抗冲刷、防腐蚀和抗熔蚀能力；尽可能大地提高基体与陶瓷工作面的有效接触面积，发挥纯铜优异的导热性能，对陶瓷工作表面起到冷却保护的效果；纯铜基体嵌铸在陶瓷材料内部，利用纯铜的良好韧性，保护陶瓷工作表面在受到机械碰撞和冲击时不易损坏。

附图说明

图1为本发明公知闪速炉水冷铜套示意图。

图2为铜水套在闪速炉内的安装使用方式。

图3为本发明闪速炉复合陶瓷水冷铜套示意图。

具体实施方式

如图3所示，一种闪速炉复合陶瓷水冷铜套，它包括水冷铜套，水冷铜套的冶金炉内壁耐火材料一侧嵌入有陶瓷材料，在水冷铜套的冶金炉内壁耐火材料一侧构成复合陶瓷层8。

一种生产上述的闪速炉复合陶瓷水冷铜套的方法，它包括以下步骤：

(3)将水套工作表面6～10mm的厚度用陶瓷材料预制成型；

(4)根据预定的体积比例将陶瓷材料制成网格状或泡沫状陶瓷材料；

(3)水冷铜套铸件浇注前，将网格状或泡沫状陶瓷材料敷设在铸型指定部位，浇涛高温铜液，注入预制陶瓷表面的网格或泡沫空间内，使铜基体与陶瓷材料形成复合陶瓷层，并成为复合陶瓷水冷铜套。