專利名稱：一種高爐風口耐磨小套及其制作方法
技術領域：
本發明屬于高爐冶煉設備技術領域，具體涉及一種工藝簡單、孔徑調整靈活、內襯高溫燒后線變化率低、耐沖刷、抗急冷急熱性能好的高爐風口耐磨小套及其制作方法。
背景技術：
高爐風口小套是煉鐵高爐進風系統中的重要設備，擔負著將煤粉和1000°C以上的助燃空氣輸送入高爐的重任。由于小套內壁要承受高溫、高速氣體的沖刷，乃至噴煤管高速煤粉的磨蝕，容易造成小套內壁擴大而損壞；由于小套前端要承受回旋區2000°C左右的高溫輻射和1000°C以上的氣流、渣鐵的對流換熱，容易造成小套局部熱流密度超過小套所能承受的最大熱流值，造成小套局部熔損而損壞；風口壁還要承受內外極大溫差引起的熱應力，當局部受到過大的熱流時，過大的熱應力容易造成局部龜裂而損壞。另外，對于單條生 產線的企業來說，由于其上下工序對高爐的生產制約，高爐不能很好的發揮產能，只能通過控制冶煉強度來協調生產，這樣，就必須縮小進風面積來滿足實際的生產需要，需要新制、縮小在用或庫存新制小套的內壁直徑。耐火澆注料是一種由耐火骨料、粉料為主，并加入一定量結合劑、外加劑、水或其他液體材料共同組成，具有較高的流動性，適宜用澆注方法施工，并無需加熱即可硬化的不定形耐火材料。對于小套的熔損和龜裂，現有技術一般通過改進小套材料、結構和鑄造工藝等方式，已基本能夠解決熔損和龜裂問題。對于提高小套的抗磨損性能，也有通過離子噴涂耐磨涂層和堆焊耐磨合金的方法，但由于離子噴涂的涂層較薄，抗磨損性能有限；而堆焊因堆焊材料與小套材料難以保持一致，造成使用易疲勞分層，且堆焊操作復雜。另外，對于需要通過調整進風來控制冶煉強度的情況，一般采用小套加裝縮風口襯套來縮小風口面積來控制冶煉強度，但容易因高速氣流的沖刷而吹入高爐；如果采用新制整體式的小風口面積小套，則制作周期過長，且不能改變庫存小套的風口面積，容易造成浪費。如果能夠研制一種高溫燒后線變化率低，中、低、高溫強度呈線性提高，耐沖刷，抗急冷急熱性能好的高爐風口小套耐磨內襯，并且進一步能夠提供具有工藝簡單、內襯孔徑調整靈活、與小套內壁結合緊密的此耐磨小套的制作方法，是解決現有技術問題的關鍵。
發明內容
本發明的第一目的在于提供一種高溫燒后線變化率低、耐沖刷、抗急冷急熱性能好的高爐風口耐磨小套；第二目的在于提供一種制作工藝簡單、孔徑調整靈活、與小套內壁結合緊密的高爐風口耐磨小套的制作方法。本發明的第一目的是這樣實現的所述小套內壁澆注或鑲嵌有中空的耐磨內襯，所述耐磨內襯由骨料與結合劑按80 120份12 18份重量份配合后澆注而成。本發明的第二目的是這樣實現的一種高爐風口耐磨小套的制作方法，包括型腔設置、配料、澆注、干燥、烘烤工序，具體包括a、型腔設置根據耐磨內襯預制內孔大小，通過模具設置與小套內壁形成型腔；
b、配料先攪拌骨料，再加入結合劑繼續攪拌得到澆注料；
C、澆注將澆注料置入小套型腔中澆注得到耐磨內襯；
d、干燥澆注好的耐磨內襯干燥2 8h后脫去模具；
e、烘烤初期勻速升溫至耐磨內襯表面溫度250 350°C，保溫2 4h，繼續勻速升溫至耐磨內襯表面溫度450 550°C，保溫2 4h。·
本發明的耐磨內襯是通過在常規高爐風口小套的內壁澆注或鑲嵌有中空的耐磨內襯得到，相比離子噴涂和堆焊，內襯厚度可根據需要自由調整，襯套與小套內壁結合緊密，避免了常規加裝內襯因高速氣流的沖刷而吹入高爐的麻煩；通過配料的選擇和制作工藝的優化，內襯高溫燒后線變化率低、耐沖刷、抗急冷急熱性能好，避免了因頻繁更換風口裝置造成的休風損失。本發明的制作方法以耐火骨料和結合劑混合作為澆注料，根據預調風口大小設置內模與小套內壁形成型腔，澆注料澆注入型腔形成內襯，內襯再經干燥和烘烤而制得。制作方法可在現有庫存小套基礎上通過靈活、快速的調整內模大小，實現小套直徑的改變，有利于根據生產需要制作不同風口面積的小套來控制冶煉強度，減少企業備件庫存，從而降低企業生產成本，提高了經濟效益；對于磨損導致風口面積過大的小套，可通過澆注內襯來縮小風口直徑，從而延長小套的使用壽命。本發明高爐風口耐磨小套，具有高溫燒后線變化率低、耐沖刷、抗急冷急熱性能好，內襯與小套結合緊密的特點；本發明的制作方法，具有工藝簡單，內襯直徑調整靈活方便的特點。
圖1為本發明的耐磨小套結構示意圖。圖2為圖1的俯視圖。圖3為本發明的制作方法典型工藝流程示意圖。圖中1-小套，2-冷卻進水管，3-冷卻回水管，4-送風孔，5-配合倒角，6-耐磨內襯。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步的說明，但不以任何方式對本發明加以限制，基于本發明教導所作的任何變更或改進，均屬于本發明的保護范圍。本發明的高爐風口耐磨小套，所述小套內壁澆注或鑲嵌有中空的耐磨內襯，所述耐磨內襯由骨料與結合劑按80 120份12 18份重量份配合后澆注而成。所述結合劑為硅溶膠或鋁溶膠中的一種或一種以上。所述硅溶膠與鋁溶膠按(T3:3、的重量比混合制備成硅鋁溶膠。所述骨料包括剛玉和莫來石和/或碳化硅，所述結合劑包括硅鋁溶膠。所述骨料中剛玉莫來石碳化娃按其60 75% 10 15% 15 25%質量百分比配比，各成分質量百分比之和不大于100%。本發明的高爐風口耐磨小套制作方法，包括型腔設置、配料、澆注、干燥、烘烤工序，具體包括
a、型腔設置根據耐磨內襯預制內孔大小，通過模具設置與小套內壁形成型腔；b、配料先攪拌骨料，再加入結合劑繼續攪拌得到澆注料；
C、澆注將澆注料置入小套型腔中澆注得到耐磨內襯；
d、干燥澆注好的耐磨內襯干燥2 8h后脫去模具；
e、烘烤初期勻速升溫至耐磨內襯表面溫度250 350°C，保溫2 4h，繼續勻速升溫至耐磨內襯表面溫度450 550°C，保溫2 4h。所述骨料攪拌的時間為2 5min,所述加入結合劑的攪拌時間為3 lOmin。所述攪拌是通過立式攪拌機、雙軸攪拌機、輪碾式攪拌機、強制式攪拌機進行攪拌。
所述干燥是自然風干或低溫烘干。所述初期勻速升溫是以O. 5 1. 50C /min的速度升溫，繼續勻速升溫是以1. 5
2.5 0C /min的速度升溫。所述耐磨內襯表面初期溫度升至280 320°C時，小套連通冷卻水冷卻。所述耐磨內襯表面溫度繼續升至480 520°C時，小套連通冷卻水冷卻。所述小套的內壁在澆注前經清除油脂和/或除銹處理。實施例1
將需要加內襯的新制小套內壁經除銹和清除油脂處理后豎直放置于事先做好的平臺上，根據預制耐磨內襯內孔大小，選擇適合的內模與小套內壁同軸安裝并固定；將剛玉60kg、莫來石15kg及碳化娃25kg共計IOOkg依次倒入強制式攪拌機內攪拌3分鐘,再加入7. 5kg的鋁溶膠和7. 5kg的硅溶膠，繼續攪拌5分鐘后即得到澆注料；將攪拌好的澆注料澆注在小套與內模之間，填滿空間即可；將澆注耐磨內襯的小套經4小時自然風干后脫去內模；將耐磨內襯連同小套用煤氣火以1°C /min的速度升溫，使耐磨內襯表面溫度升至3000C，然后小套內部連通冷卻水并保溫3小時，在水冷的狀況下以2°C /min的速度升溫，使耐磨內襯表面溫度升至500°C，保溫3小時即可制得高爐風口耐磨小套。實施例2
將需要加內襯的新制小套內壁經除銹和清除油脂處理，根據預制耐磨內襯內孔大小，選擇適合的模具與小套安裝并固定形成內襯型腔；將剛玉60kg、莫來石8kg及碳化娃12kg共計80kg依次倒入立式攪拌機內攪拌2分鐘，再加入18kg的硅溶膠，繼續攪拌3分鐘后即得到澆注料；將攪拌好的澆注料澆注在小套與內模之間，振動填滿空間即可；將澆注耐磨內襯的小套經2小時60°C低溫烘干后脫去模具；將耐磨內襯連同小套用烤箱以1. 5°C /min的速度升溫，使耐磨內襯表面溫度升至250°C，然后小套內部連通冷卻水并保溫4小時，在水冷的狀況下以2V /min的速度升溫，使耐磨內襯表面溫度升至450°C，保溫4小時即制得高爐風口耐磨小套。實施例3
將需要加內襯的新制小套內壁經除銹和清除油脂處理，根據預制耐磨內襯內孔大小，選擇適合的模具與小套安裝并固定形成內襯型腔；將剛玉84kg、莫來石16kg及碳化娃20kg共計120kg依次倒入雙軸攪拌機內攪拌5分鐘，再加入16kg的鋁溶膠，繼續攪拌10分鐘后即得到澆注料；將攪拌好的澆注料澆注在小套與內模之間，振動填滿空間即可；將澆注耐磨內襯的小套經8小時的自然風干后脫去模具；將耐磨內襯連同小套用烤箱以1°C /min的速度升溫，使耐磨內襯表面溫度升至350°C，然后小套內部連通冷卻水并保溫2小時，在水冷的狀況下以2. 5°C /min的速度升溫，使耐磨內襯表面溫度升至550°C，保溫2小時即制得高爐風口耐磨小套。實施例4
將風口已磨損擴大的小套內壁經除銹和清除油脂處理后豎直放置于事先做好的平臺上，根據預制耐磨內襯內孔大小，選 擇適合的內模與小套內壁同軸安裝并固定；將剛玉60kg、莫來石12kg及碳化娃18kg共計90kg依次倒入輪碾式攪拌機，內攪拌3分鐘,再加入4kg的硅溶膠和8kg的鋁溶膠，繼續攪拌7分鐘后即得到澆注料；將攪拌好的澆注料澆注在小套與內模之間，振動填滿空間即可；將澆注耐磨內襯的小套經6小時自然風干后脫去模具；將耐磨內襯連同小套用煤氣火以以0. 5°C /min的速度升溫，使耐磨內襯表面溫度升至300°C，然后小套內部連通冷卻水并保溫3小時，在水冷的狀況下以1. 50C /min的速度升溫，使耐磨內襯表面溫度升至500°C，保溫2小時即制得高爐風口耐磨小套。實施例5
將風口已磨損擴大的小套內壁經除銹和清除油脂處理，根據預制耐磨內襯內孔大小，選擇適合的模具與小套安裝并固定形成內襯型腔；將剛玉72kg、莫來石12kg及碳化娃16kg共計IOOkg依次倒入雙軸攪拌機內攪拌4分鐘，再加入IOkg的硅溶膠和7kg的鋁溶膠，繼續攪拌8分鐘后即得到澆注料；將攪拌好的澆注料澆注在小套與內模之間，振動填滿空間即可；將澆注好的耐磨內襯經7小時的自然陰干后脫去模具；將耐磨內襯連同小套用烤爐以1°C /min的速度升溫，使耐磨內襯表面溫度升至350°C，然后小套內部連通冷卻水并保溫2小時，在水冷的狀況下以1. 5°C /min的速度升溫，使耐磨內襯表面溫度500°C，保溫3小時即制得高爐風口耐磨小套。
權利要求
1.一種高爐風口耐磨小套，其特征在于所述小套內壁澆注或鑲嵌有中空的耐磨內襯， 所述耐磨內襯由骨料與結合劑按80 120份12 18份重量份配合后澆注而成。
2.根據權利要求1所述的耐磨小套，其特征在于所述骨料包括剛玉和莫來石和/或碳化硅，所述結合劑為硅溶膠或鋁溶膠中的一種或一種以上。
3.根據權利要求1所述的耐磨小套，其特征在于所述硅溶膠與鋁溶膠按(Γ3:3、的重量比混合制備成硅鋁溶膠。
4.一種根據權利要求1或2所述高爐風口耐磨小套的制作方法，其特征在于包括型腔設置、配料、澆注、干燥、烘烤工序，具體包括a、型腔設置根據耐磨內襯預制內孔大小，通過模具設置與小套內壁形成型腔；b、配料先攪拌骨料，再加入結合劑繼續攪拌得到澆注料；C、澆注將澆注料置入小套型腔中澆注得到耐磨內襯；d、干燥澆注好的耐磨內襯干燥2 8h后脫去模具；e、烘烤初期勻速升溫至耐磨內襯表面溫度250 350°C，保溫2 4h，繼續勻速升溫至耐磨內襯表面溫度450 550°C，保溫2 4h。
5.根據權利要求4所述的制作方法，其特征在于所述攪拌是通過立式攪拌機、雙軸攪拌機、輪碾式攪拌機、強制式攪拌機進行攪拌。
6.根據權利要求4所述的制作方法，其特征在于所述骨料攪拌的時間為2 5min，所述加入結合劑的攪拌時間為3 lOmin。
7.根據權利要求4所述的制作方法，其特征在于所述初期勻速升溫是以O.5 1. 5°C / min的速度升溫,繼續勻速升溫是以1. 5 2. 5V /min的速度升溫。
8.根據權利要求4所述的制作方法，其特征在于所述耐磨內襯表面溫度初期升至 280 320°C時，小套連通冷卻水冷卻。
9.根據權利要求4所述的制作方法，其特征在于所述耐磨內襯表面溫度繼續升至 480 520°C時，小套連通冷卻水冷卻。
10.根據權利要求4所述的制作方法，其特征在于所述小套內壁在澆注前經清除油脂和/或除銹處理。
全文摘要
本發明公開了一種高爐風口耐磨小套及其制作方法。所述小套內壁澆注或鑲嵌有中空的耐磨內襯。所述制作方法包括型腔設置、配料、澆注、干燥、烘烤工序，具體包括a、型腔設置模具與小套內壁形成型腔；b、配料先攪拌骨料，再加入結合劑攪拌得到澆注料；c、澆注澆注料置入小套型腔；d、干燥澆注后干燥2～8h脫去模具；e、烘烤升溫至內襯表面溫度250～350℃，保溫2～4h，繼續升溫至450～550℃，保溫2～4h。本發明既可以提高小套耐磨性，又可以縮小庫存和磨損小套風口直徑而控制冶煉強度，且制得的內襯高溫燒后線變化率低，中、低、高溫強度呈線性提高，耐沖刷，抗急冷急熱性能好，制作工藝簡單、內襯孔徑調整靈活。
文檔編號B28B1/14GK102994676SQ201210554719
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者李信平, 張志明, 王楠, 代潔, 鄔偉剛, 彭運濤 申請人:武鋼集團昆明鋼鐵股份有限公司