Патент на изобретение №2303636
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ ФУРМЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей. Способ заключается в том, что алюминийсодержащее покрытие наносят на наружную поверхность фурмы без фланца с помощью металлизатора, перемещающегося с постоянной скоростью от одного края до другого относительно вращающейся с постоянной угловой скоростью фурмы, при этом скорости вращения фурмы и перемещения металлизатора обеспечивают толщину покрытия за один проход не более 0,1 мм и перекрытие соседних витков на 0,5-0,7 ширины полосы напыления. При этом покрытие напыляют толщиной не менее 0,2-0,3 мм, а при проведении термообработки фурму нагревают со скоростью не более 100°С/ч. Использование изобретения обеспечивает повышение качества диффузионного слоя при снижении расхода напыляемого материала. 2 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей. Наиболее близким к предложенному способу является способ подготовки к работе фурмы доменной печи, включающий газотермическое нанесение алюминийсодержащего покрытия на наружную поверхность фурмы без фланца с предварительной очисткой покрываемой поверхности металлической дробью, термообработку, заключающуюся в нагреве фурмы до 550-600°С, выдержке в течение 0,4-0,6 ч, нагреве до 850-860°С, выдержке в течение 3-4 ч и охлаждении с печью до 120-150°C и последующее приваривание фланца (патент RU 2147614, С21В 7/16, 30.11.98). Однако данный способ характеризуется получением покрытия с высокой разнотолщинностью и низкой прочностью сцепления с основой, что отрицательно влияет на качество и свойства создаваемого при последующей термообработке диффузионного слоя и приводит к необходимости повышенного расхода напыляемого материала. Техническим результатом является повышение качества диффузионного слоя при одновременном снижении расхода напыляемого материала. Технический результат достигается тем, что в способе подготовки к работе фурмы доменной печи, включающем газотермическое нанесение алюминийсодержащего покрытия на наружную поверхность фурмы без фланца с предварительной очисткой покрываемой поверхности металлической дробью, термообработку, заключающуюся в нагреве фурмы до 550-600°С, выдержке в течение 0,4-0,6 ч, нагреве до 850-860°С, выдержке в течение 3-4 ч и охлаждении с печью до 120-150°С и последующее приваривание фланца, покрытие наносят с помощью металлизатора, перемещающегося с постоянной скоростью от одного края до другого относительно вращающейся с постоянной угловой скоростью фурмы, при этом скорости вращения фурмы и перемещения металлизатора обеспечивают толщину покрытия в проходе не более 0,1 мм и перекрытие соседних витков на 0,5-0,7 ширины полосы напыления. Кроме того, покрытие напыляют толщиной не менее 0,2-0,3 мм, а при проведении термообработки фурму нагревают со скоростью не более 100°С/ч. Толщина покрытия не более 0,1 мм обеспечивает его высокую прочность сцепления с основой, а перекрытие соседних витков на 0,5-0,7 ширины полосы напыления – разнотолщинность между витками покрытия не более 0,02 мм. Термообработка фурмы с таким покрытием со скоростью нагрева не более 100°С/ч позволяет получить однородный по составу диффузионный слой, обладающий высокими жаростойкостью и износостойкостью. В связи с этим нет необходимости напылять покрытие толщиной 0,5-0,8 мм, а достаточно нанести покрытие толщиной не менее 0,2-0,3 мм. Угловую скорость вращения фурмы определяют по формуле:
где Р – производительность металлизатора; m – масса проволоки, необходимой для напыления одного витка покрытия; k – коэффициент использования напыляемого материала; h – средняя толщина покрытия на участке фурмы у торца рыльной части за один проход; b – ширина эффективной полосы напыления, соответствующая перемещению металлизатора для наложения витков на 0,5-0,7 ширины полосы напыления; l – минимальная длина витка на участке фурмы у торца рыльной части;
d – минимальный диаметр фурмы на участке у торца рыльной части. Скорость перемещения металлизатора относительно вращающейся со скоростью
где S – перемещение металлизатора, соответствующее наложению витков на 0,5-0,7 ширины полосы напыления. Экспериментально было показано, что при наложении витков покрытия на 0,5-0,7 ширины полосы напыления амплитуда полосы напыления приблизительно равна средней толщине покрытия. Вращение фурмы со скоростью Если наложение витков меньше 0,5 ширины полосы напыления, то значительно увеличивается разнотолщинность покрытия между витками, что отрицательно скажется на свойствах диффузионного слоя, полученного в результате последующей термообработки. При наложении витков больше 0,7 ширины полосы напыления толщина покрытия значительно превышает амплитуду полосы напыления, что затрудняет контроль толщины покрытия. Толщина покрытия более 0,1 мм в проходе приводит к значительному уменьшению его прочности сцепления с основой. При напылении покрытия толщиной менее 0,2-0,3 мм полученный диффузионный слой не обеспечивает долговременную защиту фурмы от воздействия агрессивной среды. Нагрев фурмы в печи со скоростью более 100°С/ч сопровождается высокими температурными напряжениями, которые могут привести к короблению стенок стаканов и разрушению сварных швов. При этом по сравнению с прототипом данный способ обеспечивает повышение производительности процесса термообработки, т.к. увеличивается скорость нагрева с 50 до 100°С/ч при сохранении качества фурмы и сварных швов. Пример 1. Наружную поверхность доменной фурмы без фланца подготовили под напыление дробеструйной обработкой чугунной колотой дробью. Покрытие наносили газотермическим способом с помощью металлизатора ЭМ-14М со стороны рыльной части. Ширина полосы напыления составила около 80 мм. В процессе напыления фурму вращали с угловой скоростью, определяемой по формуле (1):
а металлизатор перемещали относительно вращающейся фурмы со скоростью, определяемой по формуле (2):
Для получения качественного сварного шва при последующей приварке фланца покрытие не напыляли на участки, прилегающие к кромкам, шириной 10-15 мм. Покрытие напылили за 3 прохода. Максимальная толщина покрытия оказалась на рыльной части и составила 0,3 мм, а минимальная – на стакане со стороны фланца – 0,2 мм. Далее фурму подвергали термообработке – нагревали в печи со скоростью 100°С/ч до температуры 550°С, выдерживали в течение 0,5 ч, затем нагревали с такой же скоростью до температуры 850°С, выдерживали при этой температуре в течение 3 ч и охлаждали с печью до температуры 150°С с последующим охлаждением на воздухе. В результате термообработки на поверхности фурмы образовывался равномерный диффузионный слой, имеющий одинаковый цвет, обладающий высокими жаростойкостью и износостойкостью. После термообработки к фурме приваривали фланец, и она была готова к работе. Пример 2 (по прототипу). Наружную поверхность доменной фурмы без фланца подготовили под напыление дробеструйной обработкой чугунной колотой дробью. Покрытие наносили газотермическим способом с помощью газопламенного напыления со стороны наружного стакана. Толщина покрытия составила 0,5-0,8 мм. Далее фурму подвергали термообработке – нагревали в печи со скоростью 50°С/ч до температуры 550°С, выдерживали в течение 0,5 ч, затем нагревали с такой же скоростью до температуры 850°С, выдерживали при этой температуре в течение 3 ч и охлаждали с печью до температуры 150°С с последующим охлаждением на воздухе. В этом случае напыленное покрытие имело разнотолщинность до 0,3 мм и более низкую прочность сцепления с основой, чем в примере 1, из-за большой толщины. В результате термообработки на поверхности фурмы образовывался неравномерный диффузионный слой с чередующимися светлыми и темными участками, обладающий невысокими жаростойкостью и износостойкостью. Преимущество данного способа заключается в том, что при его использовании повышается качество диффузионного слоя за счет уменьшения разнотолщинности покрытия при напылении и повышении его прочности сцепления с основой, снижается расход напыляемого материала, т.к. в этом случае достаточно напылить более тонкое покрытие и повышается производительность процесса подготовки фурмы к работе за счет увеличения скорости ее нагрева при термообработке.
Формула изобретения
1. Способ подготовки к работе фурмы доменной печи, включающий газотермическое нанесение алюминийсодержащего покрытия на наружную поверхность фурмы без фланца с предварительной очисткой покрываемой поверхности металлической дробью, термообработку, заключающуюся в нагреве фурмы до 550-600°С, выдержке в течение 0,4-0,6 ч, нагреве до 850-860°С, выдержке в течение 3-4 ч и охлаждении с печью до 120-150°С и последующее приваривание фланца, отличающийся тем, что покрытие наносят с помощью металлизатора, перемещающегося с постоянной скоростью от одного края до другого относительно вращающейся с постоянной угловой скоростью фурмы, при этом скорости вращения фурмы и перемещения металлизатора обеспечивают толщину покрытия за один проход не более 0,1 мм и перекрытие соседних витков на 0,5-0,7 ширины полосы напыления. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что покрытие напыляют толщиной не менее 0,2-0,3 мм. 3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что при проведении термообработки фурму нагревают со скоростью не более 100°С/ч.
|
||||||||||||||||||||||||||
– время нанесения одного витка покрытия;
– плотность напыленного материала;
фурмы определяют по формуле:
относительно вращающейся фурмы, определяемую по формуле (2), обеспечивает наложение витков на 0,5-0,7 ширины полосы напыления, что приводит к достижению технического результата.