[发明专利]一种高炉用耐磨铜冷却壁及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高炉炉体冷却设备领域，特别涉及一种可提高炉体使用寿命的高炉用耐磨铜冷却壁及其制备方法。

背景技术

在整个高炉结构中，炉身下部至炉腰炉腹位置是影响高炉寿命最薄弱环节之一。为提高炉体寿命，现代大型高炉在炉腹、炉腰、炉身下部等高热负荷区大多采用铜冷却壁代替铸铁、铸钢冷却壁。相比其它两种材质冷却壁，铜冷却壁优势是材质导热性好和结构上不存在气隙层，能够使炉墙的冷却正常运行，在炉墙内表面形成一定厚度的稳定渣皮，以保护铜冷却壁和维持高炉生产，炼铁工作者期望这样就可以获得长寿的高炉。

然而，在实际生产中却并非如此。现代大型高炉采用“高利用系数、低焦比、大喷煤、长寿命”的操作方针，当喷煤量接近180kg/t后，炉腹、炉腰、炉身下部成为极端热负荷区，处于软融带生成范围内，受到高温高速煤气流冲刷，热流强度大，温度变化大，铜冷却壁热面渣皮容易发生变化，尤其是渣皮大面积频繁脱落，导致铜冷却壁暴露在高炉内部恶劣环境中，受到高温、高速煤气流冲刷和炉料下降磨损，在高炉内服役几年后，铜冷却壁热面上筋肋基本磨平，严重会造成冷却水道破裂漏水。而无论在炉墙内面构筑什么样耐火材料保护层，其使用寿命都不会太长，会在半年左右脱落，只能指望铜冷却壁上粘结的渣层。尽管铜冷却壁在其使用寿命上较其它材质有很大提高，但是铜冷却壁还是不能避免因自身耐磨性差而导致高炉寿命较短的缺点。同时，一旦铜冷却壁上筋肋磨平，基本上铜冷却壁就不得不报废，需更换新的铜冷却壁，从而增加了生产成本。

发明内容

本发明旨在提供一种可提高筋肋的耐磨性，延长铜冷却壁使用寿命，实现高炉长寿的高炉用耐磨铜冷却壁及其制备方法。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种高炉用耐磨铜冷却壁，包括壁体、冷却水通道及壁体热面的筋肋，其特征在于，在壁体热面筋肋上喷覆有厚度为3～10mm的复合粉体耐磨层，复合粉体中纳米Al₂O₃质量分数为3％～10％，其余为纯铜粉。

一种高炉用耐磨铜冷却壁的制备方法，其具体制备步骤为：

1、采用粉末冶金方法制备复合粉体：将质量分数为3％～10％的纳米Al₂O₃与质量分数为90％～97％的纯铜粉装入行星式球磨机中混合均匀，形成复合粉体，其中纯铜粉纯度＞99.9％，平均粒径为5μm；纳米Al₂O₃粒径为20～80nm，且纳米Al₂O₃采用醇溶胶进行表面分散处理。

2、喷涂前预处理：喷涂前将复合粉体进行烘干，并将铜冷却壁筋肋表面用有机溶液清洁，再用喷砂进行粗化处理。

3、耐磨层喷覆：采用热喷涂设备向铜冷却壁筋肋表面喷涂复合粉体，喷涂工艺参数为：电压58～61V，电流440～460A，送粉N₂0.03～0.05m³/min，喷涂距离340～350mm，送粉量50～150g/min。

本发明的有益效果为：

本发明对铜冷却壁壁体热面筋肋表面进行改性处理，涂覆耐磨材料形成耐磨层，耐磨层和铜基体结合强度高，不产生脱落问题，不仅保证了铜冷却壁导热性能基本不变，挂渣效果基本相同，而且可大幅度提高筋肋耐磨性，延长铜冷却壁的使用寿命，并相应提高了高炉寿命。

附图说明

图1是耐磨铜冷却壁结构示意图。

图中：壁体1、耐磨层2、冷却水通道3。

具体实施方式

由图1可见，高炉用耐磨铜冷却壁系由壁体1、冷却水通道3及壁体热面的筋肋所构成。本发明则是在壁体热面筋肋上喷覆有一层厚度为3～10mm的复合粉体耐磨层2，其复合粉体中纳米Al₂O₃质量分数为3％～10％，其余为纯铜粉。

本发明高炉用耐磨铜冷却壁制备方法的具体制备步骤为：

1、采用粉末冶金方法制备复合粉体：将质量分数为3％～10％的纳米Al₂O₃与质量分数为90％～97％的纯铜粉装入行星式球磨机中混合均匀，形成复合粉体，其中纯铜粉纯度＞99.9％，平均粒径为5μm；纳米Al₂O₃粒径为20～80nm，且纳米Al₂O₃采用醇溶胶进行表面分散处理。