高炉中心锥段喉管及其耐磨结构的处理方法

摘要

本发明公开了一种高炉中心锥段喉管及其耐磨结构的处理方法，属于冶金设备附属装置设计制造技术领域。提供一种抗磨能力强，使用寿命长的高炉中心锥段喉管，以及用于所述高炉中心锥段喉管耐磨结构的处理方法。所述的高炉中心锥段喉管包括高炉中心锥段喉管基体，在所述高炉中心锥段喉管基体的内侧表面上覆盖有由耐磨熔覆层和耐磨安装层构成的耐磨结构，所述的耐磨熔覆层覆盖在所述的耐磨安装层和未安装所述耐磨安装层的所述高炉中心锥段喉管基体的内侧壁上。所述处理方法通过在高炉中心锥段喉管基体的内侧布置一个容纳有耐磨材料粉末的耐材容纳腔，然后再通过电阻炉整体加热高炉中心锥段喉管基体的方式实现浸润。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高炉中心锥段喉管，属于冶金设备附属装置设计制造技术领域。本发明 还涉及一种用于所述高炉中心锥段喉管耐磨结构的处理方法。

背景技术

目前，国内高炉炉顶装料设备中的中心锥段喉管一般采用堆焊耐磨焊材或采用耐磨铸件 制造。由于所述高炉中心锥段喉管位于进料口顶部，承受炉料的冲刷磨损最为严重，使用寿 命一般为8个月左右；而所述中心锥段喉管下部设备所受冲刷磨损相对较小，其使用寿命可 达两年左右，导致中心锥段喉管与下部相关设备检修周期相差甚远。整体更换造成设备的运 行成本大量增加，同时还会造成资源的浪费；不更换，又严重影响生产的正常进行，不仅降 低生产量，而且还会造成生产原料的浪费，反而得不偿失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种抗磨能力强，使用寿命长的高炉中心锥段喉管。 本发明还提供了一种用于所述高炉中心锥段喉管耐磨结构的处理方法。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：所述的高炉中心锥段喉管包括高炉中心锥段 喉管基体，在所述高炉中心锥段喉管基体的内侧表面上覆盖有由耐磨熔覆层和耐磨安装层构 成的耐磨结构，所述的耐磨熔覆层覆盖在所述的耐磨安装层和未安装所述耐磨安装层的所述 高炉中心锥段喉管基体的内侧壁上。

进一步的是在所述高炉中心锥段喉管基本的内侧壁上设置有安装槽，所述的耐磨安装层 由耐磨合金块构成，所述的耐磨合金块通过所述的安装槽安装在所述高炉中心锥段喉管基体 的内侧壁上。

进一步的是，所述的耐磨熔覆层为通过浸润方式熔合在所述耐磨合金块和未安装所述耐 磨安装层的所述高炉中心锥段喉管基体内侧壁上的耐磨合金层。

进一步的是，所述安装槽在其纵截面内的投影为内大外小的燕尾槽，安装在所述安装槽 内的耐磨合金块为与所述燕尾槽形状相适配的燕尾形耐磨合金块，所述燕尾形耐磨合金块通 过所述的耐磨熔覆层与所述的燕尾槽浸润连接。

用于所述高炉中心锥段喉管耐磨结构的处理方法，包括以下步骤，

a、制备高炉中心锥段喉管基体和耐材容纳腔内侧胎模，

根据设计图纸制备所述的高炉中心锥段喉管基体，并在所述高炉中心锥段喉管基体的内 侧壁上制备安装耐磨合金块的安装槽，

根据耐材容纳腔设计图纸，制备形状与所述高炉中心锥段喉管基体形状相适配，并参与 构成耐材容纳腔的耐材容纳腔内侧胎模；

b、装配耐磨合金块并组装耐材容纳腔，

先将需要浸润到所述高炉中心锥段喉管基体内侧的耐磨合金块，通过所述的安装槽安装 到所述的高炉中心锥段喉管基体上，

然后再将所述耐材容纳腔内侧胎模，安装到上述安装了耐磨合金块的高炉中心锥段喉管 基体的内侧，构成包括高炉中心锥段喉管基体和耐材容纳腔内侧胎模的锥形耐材容纳腔，并 且在所述锥形耐材容纳腔的大端设置开口；

c、装填耐磨材料、浸润料和浸润剂，

先通过所述开口向所述的锥形耐材容纳腔内装填耐磨材料粉末并捣实，

然后再在所述的开口上安装横截面为漏斗形的容纳腔，并依次向所述的容纳腔中填注适 量的颗粒状浸润料和适量的液态浸润剂；

d、浸润，先将上述装填有耐磨材料粉末、颗粒状浸润料和液态浸润剂的高炉中心锥段喉 管基体放入电阻炉中，然后起动所述电阻炉的加热电阻丝，将所述装填有耐磨材料粉末、颗 粒状浸润料和液态浸润剂的高炉中心锥段喉管基体均匀加热到1150℃～1200℃，保温至少 2两小时，使浸润料熔化并充分扩散浸润至基体和耐材容纳腔内侧胎模内，然后随炉降温至 250℃以下后，炉外空冷形成高炉中心锥段喉管毛坯；

e、加工去除耐材容纳腔内侧胎模，待所述高炉中心锥段喉管毛坯冷却到室温后，再通过 机械加工设备去除所述的耐材容纳腔内侧胎模，这样便完成了一次所述高炉中心锥段喉管耐 磨结构的处理工作。

进一步的是，步骤a中，在所述高炉中心锥段喉管基体上加工的安装槽在其纵截面的投 影为内大外小的燕尾槽，步骤b中，安装在所述安装槽内的耐磨合金块为与所述燕尾槽相适 配的燕尾形高硬度YG11C钨钴类耐磨合金块。

进一步的是，步骤c中，向所述锥形耐材容纳腔内装填的耐磨材料粉末为WC合金粉末， 即碳化钨合金粉末。

进一步的是，步骤c中，向所述容纳腔内装填的颗粒状浸润料为锰白铜颗粒料。

进一步的是，在步骤c中所述容纳腔的上部设置有封板，所述的封板将所述的容纳腔密 封，在所述的封板上设置有间隙连通式排气导管。

进一步的是，所述的间隙连通式排气导管包括排气管和钢珠，在所述排气管的自由端加 工有V型槽，所述的钢珠活动的放置在所述的V型槽中。

本发明的有益效果是：通过在所述高炉中心锥段喉管基体的内侧表面上覆盖有由耐磨熔 覆层和耐磨安装层构成的耐磨结构，并使所述的耐磨熔覆层覆盖在所述的耐磨安装层和未安 装所述耐磨安装层的所述高炉中心锥段喉管基体的内侧壁上。这样，由于所述的耐磨结构包 括了两层不同材质和结构的耐磨层，从而使所述的高炉中心锥段喉管在使用中既使外面的耐 磨熔覆层被长期摩擦磨损后，仍然还有后面的耐磨安装层对所述的高炉中心锥段喉管基体进 行保护而不至于马上报废，这样不仅提高了所述高炉中心锥段喉管的抗磨能力，而且可以有 效的延长其使用寿命。同时，采用本发明公开的浸润方法，不仅可以有效的保证所述耐磨熔 覆层的厚度，而且由于所述的颗粒状浸润料在高温下熔化可以充分的填满所述耐磨合金块与 所述安装槽之间的间隙，经过保温可以使熔化的浸润料充分扩散浸润至基体和胎模内，以提 高构成所述耐磨安装层的耐磨合金块与高炉中心锥段喉管基体的浸润连接效果，从而保证既 使外层的耐磨熔覆层被磨损后，内层的耐磨安装层的抗磨能力也不会因为脱落而降低，进而 使所述高炉中心锥段喉管的抗磨能力，使用寿命得到更为有效的保证。

附图说明

图1为本发明高炉中心锥段喉管的纵剖结构示意图；

图2为本发明处理方法涉及到的高炉中心锥段喉管的纵剖示意图。

图中标记为：高炉中心锥段喉管基体1、耐磨熔覆层2、耐磨安装层3、耐磨结构4、安 装槽5、耐材容纳腔内侧胎模6、耐材容纳腔7、开口8、耐磨材料粉末9、容纳腔10、颗粒 状浸润料11、液态浸润剂12、封板13、排气管14、钢珠15。

具体实施方式

如图1、图2所示是本发明提供的一种抗磨能力强，使用寿命长的高炉中心锥段喉管， 以及一种用于所述高炉中心锥段喉管耐磨结构的处理方法。所述的高炉中心锥段喉管包括高 炉中心锥段喉管基体1，在所述高炉中心锥段喉管基体1的内侧表面上覆盖有由耐磨熔覆层2 和耐磨安装层3构成的耐磨结构4，所述的耐磨熔覆层2覆盖在所述的耐磨安装层3和未安 装所述耐磨安装层3的所述高炉中心锥段喉管基体1的内侧壁上。为了进一步的提高所述的 耐磨安装层3与所述高炉中心锥段喉管基体1之间的连接效果，同时提高耐磨熔覆层2和耐 磨安装层3的耐磨效果，在所述高炉中心锥段喉管基本1的内侧壁上设置有安装槽5，所述 的耐磨安装层3由耐磨合金块构成，所述的耐磨合金块通过所述的安装槽5安装在所述高炉 中心锥段喉管基体1的内侧壁上；所述的耐磨熔覆层2为通过浸润方式熔合在所述耐磨合金 块和未安装所述耐磨安装层3的所述高炉中心锥段喉管基体1内侧壁上的耐磨合金层；而所 述安装槽5为在其纵截面内的投影为内大外小的燕尾槽，安装在所述安装槽5内的耐磨合金 块为与所述燕尾槽形状相适配的燕尾形耐磨合金块，所述燕尾形耐磨合金块通过所述的耐磨 熔覆层2与所述的燕尾槽浸润连接。

用于所述高炉中心锥段喉管耐磨结构的处理方法，包括以下步骤，

a、制备高炉中心锥段喉管基体1和耐材容纳腔内侧胎模6，

根据设计图纸制备所述的高炉中心锥段喉管基体1，并在所述高炉中心锥段喉管基体1 的内侧壁上制备安装耐磨合金块的安装槽5，

根据耐材容纳腔设计图纸，制备形状与所述高炉中心锥段喉管基体1形状相适配，并参 与构成耐材容纳腔7的耐材容纳腔内侧胎模6；

b、装配耐磨合金块并组装耐材容纳腔7，

先将需要浸润到所述高炉中心锥段喉管基体1内侧的耐磨合金块，通过所述的安装槽5 安装到所述的高炉中心锥段喉管基体1上，

然后再将所述耐材容纳腔内侧胎模6，安装到上述安装了耐磨合金块的高炉中心锥段喉 管基体1的内侧，构成包括高炉中心锥段喉管基体1和耐材容纳腔内侧胎模6的锥形耐材容 纳腔，并且在所述锥形耐材容纳腔的大端设置开口8；

c、装填耐磨材料、浸润料和浸润剂，

先通过所述开口8向所述的锥形耐材容纳腔内装填耐磨材料粉末9并捣实，

然后再在所述的开口8上安装横截面为漏斗形的容纳腔10，并依次向所述的容纳腔10 中填注适量的颗粒状浸润料11和适量的粉状浸润剂12；

d、浸润，先将上述装填有耐磨材料粉末9、颗粒状浸润料11和液态浸润剂12的高炉中 心锥段喉管基体1放入电阻炉中，然后起动所述电阻炉的加热电阻丝，将所述装填有耐磨材 料粉末9、颗粒状浸润料11和液态浸润剂12的高炉中心锥段喉管基体1均匀加热到1150℃～ 1200℃，保温至少两小时，使浸润料11熔化并充分扩散浸润至基体1和耐材容纳腔内侧胎 模6内，然后随炉降温至250℃以下后，炉外空冷形成高炉中心锥段喉管毛坯；

e、加工去除耐材容纳腔内侧胎模，待所述高炉中心锥段喉管毛坯冷却到室温后，再通过 机械加工设备去除所述的耐材容纳腔内侧胎模6，这样便完成了一次所述高炉中心锥段喉管 耐磨结构的处理工作。

通过在所述高炉中心锥段喉管基体1的内侧表面上覆盖有由耐磨熔覆层2和耐磨安装层 3构成的耐磨结构4，并使所述的耐磨熔覆层2覆盖在所述的耐磨安装层3和未安装所述耐磨 安装层3的所述高炉中心锥段喉管基体1的内侧壁上。这样，由于所述的耐磨结构包括了两 层不同材质和结构的耐磨层，从而使所述的高炉中心锥段喉管在使用中既使外面的耐磨熔覆 层2被长期摩擦磨损后，仍然还有后面的耐磨安装层3对所述的高炉中心锥段喉管基体1进 行保护而不至于马上报废，这样不仅提高了所述高炉中心锥段喉管的抗磨能力，而且可以有 效的延长其使用寿命。同时，采用本发明公开的浸润方法，不仅可以有效的保证所述耐磨熔 覆层2的厚度，而且由于所述的颗粒状浸润料经过加热保温可以充分的填满所述耐磨合金块 与所述安装槽5之间的间隙并扩散浸润至基体和胎模内，以提高构成所述耐磨安装层3的耐 磨合金块与高炉中心锥段喉管基体1的浸润连接效果，从而保证既使外层的耐磨熔覆层2被 磨损后，内层的耐磨安装层3的抗磨能力也不会因为脱落而降低，进而使所述高炉中心锥段 喉管的抗磨能力，使用寿命得到更为有效的保证。

上述实施方式中，为了使所述的处理方法与所述高炉中心锥段喉管结构相配合，同时又 能更有效的提高构成所述耐磨安装层3的耐磨合金块与所述高炉中心锥段喉管基体1之间的 浸润效果，同时，提高所述耐磨熔覆层2的耐磨能力，步骤a中，在所述高炉中心锥段喉管 基体1上加工的安装槽5在其纵截面的投影为内大外小的燕尾槽，步骤b中，安装在所述安 装槽5内的耐磨合金块为与所述燕尾槽相适配的燕尾形高硬度YG11C钨钴类耐磨合金块；步 骤c中，向所述锥形耐材容纳腔内装填的耐磨材料粉末9为WC合金粉末，即碳化钨合金粉末。

进一步的，为了方便浸润操作，提高结合性能，步骤c中，向所述容纳腔10内装填的颗 粒状浸润料11为锰白铜颗粒料；为了避免在浸润过程中，长期保温时，异物进入所述的容纳 腔10内，影响浸润后的产品质量，在步骤c中所述容纳腔10的上部设置有封板13，所述的 封板13将所述的容纳腔10密封，在所述的封板上设置有间隙连通式排气导管；而为了简化 所述间隙连通式排气导管结构，但又能起到保护的作用，所述的间隙连通式排气导管包括排 气管14和钢珠15，在所述排气管14的自由端加工有V型槽，所述的钢珠15活动的放置在 所述的V型槽中。

进一步的，为了排除容纳腔内的空气，防止高温下浸润料氧化，步骤c中，向所述容纳 腔10内注入的液态浸润剂12为无机油。

本发明所述的浸润连接，即为将需要连接在一起的两种零部件通过浸润料在高温下浸润 连接在一起，如现有技术中的铜焊、钎焊，即属于将类连接方法。