高炉风口用铜基体防护涂层的制备、微结构和性能研究

为了延长高炉风口的有效服役寿命,以纯铜板为基材,NH4Cl为催渗剂,以镍、铁、铝为共渗剂的主要成分,采用包埋共渗法在纯铜基体表面制备了防护涂层。研究了催渗剂含量、共渗剂配比、保温时间对防护涂层及涂层/基体界面结构的影响。利用XRD、SEM、EDS对所制备的涂层物相组成与显微结构进行了表征,并评价了涂层的显微维氏硬度。结果表明:通过调节催渗剂NH4Cl的含量和共渗剂Ni∶Fe∶Al的比例,经热处理后可制备出与纯铜基体呈冶金结合的涂层。铝元素渗入到铜基体后,形成的渗层具有明显的渐变结构,使材料的显微维氏硬度明显提高。渗层中“高铝相”的存在阻碍了铜基体的位错运动,进一步提高了材料的显微硬度。

高炉风口上超音速火焰喷涂金属-陶瓷梯度层的可行性

在高炉风口表面制备一层适宜的金属-陶瓷梯度热障涂层,是提高风口寿命的一种有效的方法。本文旨在验证在风口上制备金属-陶瓷梯度保护层,提高高炉风口寿命的可行性。通过大型的有限元仿真软件AN SYS,模拟分析了在紫铜表面喷涂陶瓷热障层的隔热效果,并且探讨了HVOF涂层的性能。结果发现,仅仅0.4mm厚的ZrO2涂层就可以使铜基体温降200℃左右,而且超音速火焰喷涂打底的金属-陶瓷涂层的抗氧化性、热震性优于其他喷涂方法,这表示能够从材料和工艺两方面解决风口喷涂陶瓷层易脱落的问题。证明了在风口上喷涂金属-陶瓷梯度热障涂层的可行性以及利用HVOF打底层制备金属-陶瓷热障层的优势。

涂层高炉风口的温度场和应力场有限元分析

为选择良好的高炉风口用的涂层结构,有效提高高炉风口的使用寿命,采用有限元软件研究了高炉铜风口、均匀涂层及梯度涂层风口的温度分布与应力分布.研究结果表明:水垢会使风口的工作温度高于安全极限,加速风口的破坏;涂层具有明显的隔热效果,均匀涂层对降低风口温度略优于梯度涂层,但均匀涂层与风口基体间及涂层内部具有较大的应力,涂层易剥落;梯度涂层风口接合面处的应力变化较小,能够改善涂层与基体的接合强度,有助于提高风口的使用寿命.

从相关专利看高炉风口技术的发展

从相关的专利研究 ,通过对传统风口结构、材质以及保护方式等方面改进 ,介绍延长风口使用寿命的技术 。

风口热障涂层长寿作用效果研究

分析了风口的导热特征、烧损机理和热障涂层对风口壁温的影响,在此基础上分别计算了普通风口和应用新型风口的温度参数。计算结果说明:热障涂层具有保护风口、防止烧损的作用,即热障处理是提高风口使用寿命的有效途径。新型风口的试用表明,热障涂层可减少风口处的热量损失,使得实际入炉的热风温度升高15.8℃。

高炉风口喷钛护炉

通过对三种加钛护炉方法的比较,说明风口喷钛是最佳护炉方式。它具有针对性强、降温速度快、含钛物料消耗量少、对高炉操作影响小等优点。影响风口喷钛护炉效果的主要因素是喷吹位置的选择。

梯度涂层高炉风口有限元分析

采用有限元分析软件研究了梯度涂层高炉风口的温度分布和应力分布,并与均匀涂层进行了比较。结果表明,涂层可以有效降低风口基体的温度,梯度涂层对降低风口基体温度略低于均匀涂层,而梯度涂层内的温降却明显低于均匀涂层,并且梯度涂层可以缩小基体的高温区域。均匀涂层与风口基体之间具有明显的应力接合界面,而梯度涂层风口接合面处的应力变化较小,能够改善涂层与基体的接合强度,进而提高了风口的使用寿命。

梯度涂层高炉风口的涂层梯度方程选择

采用有限元分析软件研究了具有不同梯度方程的梯度涂层高炉风口温度及应力的分布状况。结果表明：梯度涂层能够明显改变高炉风口的温度分布，缓和了涂层与基体接合界面处的应力。组成分布规律指数P=1时，涂层中应力缓和效果明显且应力值较小，从而确定最优涂层梯度方程为c=x／5。

ZrO_2涂层在小高炉单套风口上的试验研究

分别采用等离子喷涂两层和三层梯度隔热涂层的方法研究了梯度隔热涂层对高炉风口寿命的影响,并分别进行了工业试验。试验采用的两层结构即金属型粘结底层(Ni-Cr-Al-Y)和ZrO2陶瓷工作层;三层结构即在工作层的ZrO2涂层中配入3%～6%的CaO作为稳定剂来抑制ZrO2相变膨胀,在金属型粘结底层(Ni-Cr-Al-Y)上涂附25%Ni-Cr-Al-Y和75%ZrO2的复合粉作为中间过渡层以消除膨胀应力。两种涂层的厚度均为0.1mm。结果表明:这两种涂层结构设计都能够有效延长金属风口的寿命,使风口的寿命分别提高了1倍和3倍;但理想的涂层厚度应为0.3～0.5mm。

济钢2~#1750m^3高炉喂线护炉实践

针对济钢2#1750m3高炉炉缸侧壁G1和E1点温度上升的情况,采取了风口喂入含钛包芯线护炉措施,E1点温度从801℃下降到522℃,但G1点温度下降不明显。对喂线期间高炉操作参数的分析表明,喂线促进了炉缸的均匀,对高炉操作影响不大,为解决炉缸局部区域侵蚀提供了一种技术手段,但需要对喂线部位加强冷却。

2×750m^3高炉冷风保安系统

介绍了2×750m3高炉冷风保安系统工艺流程、设计选型计算、可行性分析及实施效果。

马钢11号高炉风口喂线护炉实践

对马钢11号高炉炉缸二层8#区域水温差升高的情况,采用风口喂线护炉的方式进行护炉,有效地控制了水温差持续升高的现象,取得了较好的护炉效果。

方大特钢4号高炉风口喂线护炉技术应用

介绍了方大特钢科技股份有限公司在4号高炉风口喂含钛包芯线护炉的试验及生产应用过程。该技术所使用的设备结构简单、操作方便,不影响炉况顺行,并能根据生产需要随时投入运行,可实现快速、定向修补炉缸异常侵蚀部位。风口喂线对炉缸局部侵蚀的修复效果比单一的添加含钛矿护炉的效果要好;该技术若与含钛矿联合护炉并控制铁水中钛的质量分数为0.10%~0.20%,护炉效果更佳。

萍钢3号高炉喂钛线护炉实践

针对萍钢3号高炉炉缸局部热流强度异常的情况,采取风口喂钛线护炉的措施后,水温差、热流强度有所下降,护炉取得了一定效果。

炼铁高炉系统防护涂装的改进

冶金高炉系统处于高温、粉尘、含硫的工业大气环境中 ,采用普通涂料基本无保护效果 ,选择寿命与维修周期相当的涂料涂装体系 。

1280 m^(3)高炉炉役后期护炉保产措施

针对1280 m^(3)高炉炉缸侧壁局部温度异常升高问题,通过对冷却壁热流强度测量及炭砖厚度模拟计算,推断出高炉炉缸侵蚀部位及状况,并在护炉期间采用均匀堵风口、配加高钛块矿、降低冶炼强度、控制铁水成分(铁水含钛、硅、硫)等措施,使高炉炉缸温度逐步得到控制,直至安全停炉。

高炉护炉期间减少风口小套烧损分析

分析和总结了柳钢4号高炉护炉期间风口小套频繁破损情况,简述了钒钛矿护炉对炉缸造成的影响,确定了风口小套损坏的主要原因。采取提高炉温稳定率,增大入炉风量,适时调整钒钛球配比,优化装料制度等有效措施后,风口烧损情况得以改善。

凌钢3号高炉风口喂线护炉实践

对凌钢3号高炉风口喂线护炉实践进行了总结。通过采取风口喂线、加强对炉缸温度的监测、配加钒钛矿、控制冶炼强度等护炉措施,可以延长高炉寿命。

涂层结构对梯度涂层温度与应力分布的影响

采用多层平板模型,利用有限元分析软件计算了不同涂层结构下梯度涂层高炉风口的温度场与应力场,并分析了涂层结构对梯度涂层内部温度分布与应力分布的影响。结果表明,涂层结构变化可以影响涂层内温度与应力的大小及转折点的位置。试验中设计的梯度涂层具有良好的隔热性能,且涂层内应力变化缓慢。当底层、中间层及面层厚度比为1∶1∶3时,涂层隔热效果最好,隔热温度达77℃;底层、中间层及面层厚度比为1∶2∶2时,涂层最大等效应力最小,其值为1.52E+9Pa。