[發明專利]冷卻元件以及制造冷卻元件的方法

有效

• 申請號: 201280058620.X
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103958702A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: M·林德格倫;P·比約克倫德;M·賈夫斯;L·P·佩索寧
• 申請（專利權）人: 奧圖泰有限公司
• 主分類號: C21B7/10
• 分類號: C21B7/10;C23C14/28;F27B1/24;F27B3/24;F27D1/12;F27D9/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王愛華

技術領域

本發明涉及如獨立權利要求1的前序部分中所限定的用于高溫冶金爐(pyrometallurgical?furnace)(比如用于閃速熔煉爐或者用于閃速吹煉爐或者用于懸浮熔煉爐)的冷卻元件，其中冷卻元件具有要與冶金爐的內部接觸的防火表面，冷卻元件包括包含有銅的基底元件以及至少部分地覆蓋所述基底元件的涂層，以及所述涂層至少部分地形成冷卻元件的防火表面。

本發明還涉及如獨立權利要求10的前序部分中所限定的制造用于爐(比如用于閃速熔煉爐或者用于閃速吹煉爐或者用于懸浮熔煉爐)的冷卻元件的方法，其中冷卻元件包括包含有銅的基底元件以及要與冶金爐的內部接觸的防火表面，所述方法包括用于設置包含有銅的基底元件的設置步驟以及涂覆步驟，所述涂覆步驟用于將基底元件涂覆以至少部分地覆蓋基底元件的涂層，以使得涂層形成冷卻元件的防火表面。

背景技術

包括有由銅制成的基底元件以及至少部分地覆蓋所述基底元件的涂層的冷卻元件在現有技術中為已知的。

公開文本WO2004/042195提出了用于制備高溫冶金爐的冷卻元件的涂層的方法。所述發明的目的是獲得以簡單的方式在冶金爐的冷卻元件上形成涂層的方法。這是通過使用熱噴涂技術完成的。所述冷卻元件主要包括由銅制成的框架部分以及在所述框架部分中制成的、用于冷卻介質的循環的通道網絡。耐腐蝕涂層布置于元件表面的至少部分上，所述涂層與元件一同形成冶金結合并且涂層的基本結構基本上由鐵和/或鎳基材料形成。

公開文本FI120047B提出了用于涂覆銅元件的方法。在該方法中，通過電弧焊接方法以一個涂覆步驟將所述銅元件涂覆以具有在大于1mm的范圍內的厚度的、密的、耐磨的、耐腐蝕的、和/或耐高溫的涂層。

公開文本WO2008/037836提出了用于涂覆主要由銅制成的銅元件的方法，所述銅元件設置有冷卻水管并且特別地與冶金爐等結合使用，其中冷卻元件包括與熔融金屬、懸浮液或工藝氣體接觸的防火表面；側表面以及外表面，以使得防火表面的至少部分被耐腐蝕涂層涂覆。

發明內容

本發明的一個目的是提供包括有由銅制成的基底元件以及至少部分地覆蓋所述基底元件的涂層的冷卻元件，其中在涂層和冷卻元件之間具有良好的冶金結合(metallurgical?bonding)。

本發明的另一個目的是提供用于制造冷卻元件的方法，所述冷卻元件包括由銅制成的基底元件以及至少部分地覆蓋所述基底元件的涂層并且在所述涂層和冷卻元件之間具有良好的冶金結合。

本發明的冷卻元件的特征在于獨立權利要求1的限定。

冷卻元件的優選實施例限定于從屬權利要求2至9中。

相應地用于制造冷卻元件的方法的特征在于獨立權利要求10的限定。

所述方法的優選實施例限定于從屬權利要求11至19中。

本發明基于至少部分地通過比如激光淀積的激光涂覆工藝施加的涂層，并且基于包含有鎳Ni基合金的涂層。

所述涂層可包含以質量百分比計的以下成分：鐵，Fe：0.1至15％；鎳，Ni：50至65％；鉻，Cr：1至30％；鉬，Mo：5至30％；銅，Cu：小于2％；錳，Mn：小于3％；以及鈷，Co：小于3％。

通過激光淀積涂層而實現的良好的冶金結合提高了基底元件的銅和涂層之間的熱傳遞，使冷卻元件的表面溫度最小化，并且使基底元件的銅和涂層之間的熱膨脹差異最小化。涂層并不會消極地影響冷卻元件的冷卻能力。

涂層的表面優選地為平滑的并且它提供冷卻元件的防腐蝕和防侵蝕保護，并且因此冷卻元件的平滑表面可以保持平滑，并且因此與其中基底元件的銅形成冷卻元件的防火表面的冷卻元件相比，該冷卻元件在更加長的時間內具有良好的不粘附的表面性質。

用于制造根據本發明所述的冷卻元件的制造過程可包括以下步驟：對基底元件的要被涂覆的表面的粗加工，實際涂覆過程，以及將表面加工至所需的光滑度和尺寸公差。

通過根據本發明所述的冷卻元件實現了多個優點。

在激光涂覆中，通過熔化工藝將粉或絲的涂層材料施加于基材的表面上。在激光涂覆中，用承載氣體將涂層材料噴射至在要被涂覆的材料或構件的表面上穿過的激光束。涂層材料從激光束吸收能量，在飛行中開始加熱并熔化并且淀積于基材的表面上。部分能量還被表面吸收，引起基材的一薄層的受控熔化。這確保了涂層和基材之間的真正的冶金結合的形成。

在激光涂覆中，形成了涂層材料的熔體池，其進而致使生成不具有多孔性的涂層。