способ подготовки к работе фурмы доменной печи

Формула изобретения

1. Способ подготовки к работе фурмы доменной печи, включающий газотермическое нанесение алюминийсодержащего покрытия на поверхности рыльной части фурмы, ее наружного стакана и сварного шва их соединяющего, с предварительной очисткой покрываемой поверхности металлической дробью, последующую термическую обработку, отличающийся тем, что алюминийсодержащее покрытие наносят вначале на поверхность наружного стакана, затем на поверхность рыльной части фурмы, а термическую обработку проводят не ранее чем через 5 ч после нанесения покрытия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что алюминийсодержащие покрытия начинают наносить на поверхность наружного стакана со стороны фланца с постепенным переходом нанесения покрытия на поверхность рыльной части.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что для нанесения алюминийсодержащего покрытия используют сплав с содержанием не менее 60% алюминия.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что при проведении термической обработки фурму нагревают со скоростью не более 50% С/ч до 550 - 600^oC, выдерживают в течение 0,4 - 0,6 ч, нагревают со скоростью не более 50^oC/ч до 850 - 880^oC, выдерживают 3 - 4 ч и охлаждают с печью до 120 - 150^oC.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе фурм доменных печей.

Наиболее близким к предложенному способу является способ подготовки к работе фурмы доменной печи, включающий газотермическое нанесение алюминийсодержащего покрытия на поверхности рыльной части фурмы, ее наружного стакана и сварного шва, их соединяющего, с предварительной очисткой покрываемой поверхности металлической дробью и последующую термическую обработку (патент RU 2115740, C 21 B 7/16, 20.07.98). Однако данный способ характеризуется высокой трудоемкостью и низким качеством, в связи с тем, что нанесенный слой часто отслаивается, особенно на поверхности рыльной части фурмы, и его приходится наносить заново.

Техническая задача изобретения - повышение качества при одновременном снижении трудоемкости процесса подготовки к работе фурмы доменной печи.

Технический результат достигается тем, что перед нанесением алюминийсодержащего покрытия поверхность подвергают очистке металлической дробью, покрытие наносят газотермическим способом, начиная с наружного стакана с постепенным переходом к рыльной части фурмы, термическую обработку проводят не ранее чем через 5 часов после нанесения покрытия. При проведении термической обработки фурму нагревают со скоростью не более 50^oC/ч до температуры 550-600^oC, выдерживают в течение 0,4-0,6 часа, нагревают со скоростью не более 50^oC/ч до температуры 850-880^oC, выдерживают 3-4 часа и охлаждают с печью до температуры 120-150^oC.

Изобретение поясняется чертежом, где 1 - фланец, 2 - труба для подачи газа, 3 - футеровка, 4 - наружный стакан, 5 - внутренний стакан, 6 - рыльная часть, 7 - защитное покрытие.

Для подготовки поверхности под напыление ее очищают от загрязнений и окисной клепки. Причем для меди (из меди изготовлены стаканы и рыльная часть) в качестве абразива для очистки поверхности рекомендуют использовать алюминиевую крупку, т.к. при применении стальной и чугунной дроби мельчайшие частицы абразива внедряются в очищаемую поверхность (Борисов Ю.С. и др. Газотермические покрытия из порошковых материалов. Справочник. Киев: Наукова думка, 1987, С. 37). В то же время исследования показали, что использование в качестве абразива алюминиевой крупки не позволяет создать на поверхности фурмы требуемый микрорельеф. Силы сцепления напыленного толстого слоя (до 1 мм) не выдерживают действия срезающих напряжений и часто наблюдается отслоение покрытия. Использование стальной или чугунной дроби позволяет создать на поверхности фурмы необходимый микрорельеф, что повышает площадь сцепления с покрытием и уменьшает вероятность отслоения. Мелкая металлическая фракция, при условии ее тщательного отделения от дроби, практически не снижает качества покрытия ввиду ее малого количества.

Напыление газотермическим способом покрытия на наружный стакан, рыльную часть и шов, их соединяющий, происходит в несколько раз быстрее и с меньшей трудоемкостью по сравнению с диффузионным насыщением поверхности фурмы алюминием. При газотермическом напылении фурмы процесс целесообразно начинать с наружного стакана, т.к. в процессе напыления тонкая стенка стакана (толщина не более 7 мм) подогревается, что увеличивает силы адгезии и повышает сцепление нанесенного слоя с поверхностью стакана. По мере продвижения горелки к рыльной части за счет теплопроводности дополнительно нагревается и массивная рыльная часть, что обеспечивает высокое качество наносимого покрытия на рыльной части. Если напыление начинать с массивной рыльной части, то для ее разогрева необходимо некоторое время, что снижает качество участка, нанесенного в первую очередь, и он имеет повышенную склонность к отслаиванию. Установлено, что сплав для нанесения покрытия должен содержать не менее 60% алюминия, т.к. при меньшем содержании уменьшается глубина диффузии алюминия в медь. После нанесения покрытия перед проведением термической обработки выдерживают промежуток времени не менее 5 часов. Это время необходимо для того, чтобы прошла частичная релаксация напряжений, которые возникают на границе двух металлов медь - алюминий. В случае невыполнения указанного требования (выдержка менее 5 часов) при нагревании фурмы часто наблюдается отслоение напыленного слоя, т.к. в начале процесса нагрева температура поверхности значительно превышает значения температуры в глубинных слоях и вызывает появление температурных напряжений, которые накладываются на остаточные напряжения после нанесения покрытия.

Термическую обработку (отжиг) фурмы проводят по следующему режиму: нагревают со скоростью не более 50^oC/ч до температуры 550-600^oC и выдерживают в течение 0,4-0,6 часа. Невысокая скорость нагрева и выдержка для более полного прогрева фурмы выбрана с целью предотвращения образования высоких температурных напряжений, связанных с разнотолщинностью детали, которые могут привести к короблению тонких стенок стаканов и разрушению сварных швов. После проведения выдержки для полного прогрева фурму нагревают со скоростью не более 50^oC/ч до температуры 850-880^oC и выдерживают в течение 3-4 часов. В этот период времени наблюдается интенсивная диффузия алюминия с поверхности вглубь с образованием защитного слоя стойкого против агрессивного воздействия атмосферы доменной печи. После проведения термической обработки для предотвращения коробления детали фурму охлаждают с печью до температуры 120-150^oC.

Пример реализации способа

Дробеструйной обработкой с использованием чугунной дроби подготавливают наружную поверхность фурмы. Газотермическим способом на поверхность наружного стакана, рыльную часть и шов, их соединяющий, наносят алюминийсодержащее покрытие. Покрытие сначала наносят на наружный стакан со стороны фланца и заканчивают на рыльной части. В качестве материала для покрытия используют порошок с размером частиц 0,08-0,12 мм следующего состава: алюминий 99,6%, остальное - железо. Покрытие выполняют слоем 0,5-0,8 мм. Через 6 часов после нанесения покрытия фурму подвергают термической обработке - нагревают с печью со скоростью 50^oC/ч до температуры 550-600^oC, выдерживают в течение 0,5 часа, затем нагревают со скоростью 50^oC/ч до температуры 850-860^oC, выдерживают при этой температуре в течение 3-4 часов и охлаждают с печью до температуры 120^oC, затем на воздухе.

Преимущество заявленного способа заключается в том, что при его использовании повышается качество покрытия за счет предотвращения отслоений и образования трещин в сварном шве, а также снижается трудоемкость процесса, т.к. применяется высокопроизводительный газотермический способ нанесения покрытия.