高炉风口内衬的高温耐磨材料及其与纯铜基材的连结方式.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102851423A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102851423A(43)申请公布日2013.01.02(21)申请号201210334767.9(22)申请日2012.09.12(71)申请人江西重科机械有限公司地址330000江西省南昌市青山湖区南钢路江西量具刃具总厂区内(72)发明人杨宏龙文元范宝柱江荣生(74)专利代理机构南昌洪达专利事务所36111代理人刘凌峰(51)Int.Cl.C21B7/16(2006.01)B22D19/16(2006.01)B22D19/08(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图11页(54)发明名称高炉风口内衬的高温耐磨材料及其与纯铜基材的连结方式(57)摘要本发明涉及一种高炉风口内衬的高温耐磨材料与纯铜基材的连结方式，它是通过铸冶焊的方法在高温、高压，及高温、高压下的时效作用使纳米级的耐磨材料与纯铜结合起来形成功能梯度复合材料，从工作表面的纯耐磨材料逐渐过渡到另一面的纯铜材料，将这种材料制备成风口的内衬，然后在铸造过程中嵌铸在风口套内圈表面，使耐磨材料与风口纯铜基体之间实现冶金的结合。从而从根本上解决了风口套耐磨层与基体结合强度不高，容易在热应变作用下使材料失效的问题。从而使风口的使用寿命得到大幅度的提高。CN1028543ACN102851423A权利要求书1/1页1.一种高炉风口内衬的高温耐磨材料，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）将纳米钨铜高温耐磨材料的粉末根据不同比例与纯铜粉进行混合，混合重量比例为0～100%，在模具底部先铺一层0.5mm厚的纳米钨铜高温耐磨材料，然后铺混合不同重量比例10～90%纯铜粉的粉末，铜含量逐渐增加，到表面为约0.5mm厚的纯铜粉，材料总厚度约为2.5mm；（2）将其置热压炉中在900~1000℃、压力为250~300KN条件下烧结200~260min，通过在高温、高压，及高温、高压下的时效作用使耐磨材料与纯铜结合起来形成功能梯度复合材料，从工作表面的纯耐磨材料逐渐过渡到另一面的纯铜材料。2.一种高炉风口内衬的高温耐磨材料与纯铜基材的连结方法，其特征是将制备得到的材料制备成风口的内衬，然后在铸造过程中直接嵌铸在风口套内圈表面，使耐磨材料与风口纯铜基体之间实现冶金的结合。2CN102851423A说明书1/3页高炉风口内衬的高温耐磨材料及其与纯铜基材的连结方式技术领域[0001]本发明涉及一种高温耐磨材料与纯铜基材的连结方式，尤其涉及一种高炉风口内衬的高温耐磨材料及其与纯铜基材的连结方式。背景技术[0002]高炉风口是高炉炼铁送风所必需的重要设备，风口通常安装于炉腹与炉底之间的炉墙中，前端约有400～600mm伸入炉内其工作环境十分恶劣，风口前端回旋区理论燃烧温度高达2450℃，风口内所送热风温度可达l300℃，而且其伸入炉内部分直接受到液态渣铁的热冲击和掉落下的热态物料的磨损，尤其是随着高炉冶炼强度的不断提高，喷煤等技术得到普遍应用，风口内壁又遭受到煤粉的冲刷侵蚀。因此，风口可说是高炉上损坏频率最高的元器件。高风口的频繁损坏带来的是严重的后果：高炉风口成本较高，价格昂贵，频繁更换风口，无疑增加了炼铁设备的成本；休风停炉造成了生产的耽误以及炉渣的浪费，增加了原材料的费用；频繁的休风，还导致不稳定的生产条件，难以保证生铁的质量。[0003]为了保证良好的炼铁生产条件,延长高炉风口使用寿命是必须要解决的。现在在风口内衬增加高温耐磨材料是一种比较流行的办法。而这些耐磨材料与风口纯铜基材之间的连结一般是采取堆焊、热喷涂，激光喷焊等方式。考虑到高炉风口的实际工作环境，耐磨涂层的实际应用效果不理想，其主要原因是工艺条件的限制和耐磨材料同纯铜之间巨大的热物理性质的差异。(1)工艺方面堆焊、热喷涂、激光喷焊耐磨层有其优势，也有着不可避免的缺陷。首先，在风口内表面覆盖耐磨层，耐磨层与金属基体之间通过宏观界面结合，其结合力是机械结合力，因而结合力不强，致使陶瓷涂层容易剥离脱落；其次是这些特殊的连接方式将不可避免地在涂层中产生残余应力，而残余应力是耐磨材料脆性剥落的直接诱因。(2)材料方面异种材料间的物理性能差异将会引起它们在连接和使用中潜在的危害。由于纯铜与耐磨材料的成分、结构、力学性能尤其是热物理性质之间存在着巨大的差异，所以后果更为严重。首先，热膨胀系数的巨大差别，致使耐磨层内形成很大的残余热应力；在风口高温复杂的工作条件下，涂层与基体的宏观界面上产生极大的热应力，这热应力不仅削弱了涂层与基体之间的结合力，同时也使耐磨层发生脆性破坏；由于耐磨层的导热系数较小，而风口的紫铜材料导热系数较大，在风口较强的水冷条件下，耐磨层的温降率较高，耐磨层中的温差热应力较大。高炉风口所处的高