[發明專利]一種激光熔覆制備護爐型高爐碳磚的方法

在審

• 申請號: 201710340569.6
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN106929617A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 王洪金;羅旭東;王靜;胡錫彤
• 申請（專利權）人: 鞍山盛晨耐火材料有限公司;遼寧科技大學
• 主分類號: C21B7/06
• 分類號: C21B7/06;C23C24/10
• 代理公司: 無錫大揚專利事務所(普通合伙)32248
• 代理人: 楊青

技術領域

本發明屬于耐火材料技術領域，尤其涉及一種激光熔覆制備護爐型高爐碳磚的方法。

背景技術

高爐爐缸由于儲存著熾熱的鐵水，無法實現熱修補，因而碳磚爐襯的壽命決定著高爐一代壽命。現階段普通的高爐爐齡一般在15年左右，有些高爐根本達不到一代爐齡就大修重新砌筑，更有甚者造成爐底燒穿等惡性事故發生后果非常嚴重。隨著現代高爐日益大型化和實現強化冶煉技術，使高爐大修費用提高，延長高爐壽命成為煉鐵廠降低成本，增加效益的主要目標。

為了延長高爐壽命，大多數高爐在爐缸出現侵蝕，水溫差升高后采用含鈦物料護爐。實踐證明，含鈦物料中的TiO2在爐內還原，能生成高熔點的Ti(C、N)沉積物，對爐底具有保護作用，許多高爐也取得了長壽的效果。但是，目前對含鈦物料護爐存在的一些問題研究不夠，如含鈦物料消耗量偏大，護爐周期長，護爐效果差等。 因此，高爐的爐缸需要一種具有耐高溫、耐侵蝕、抗環流沖刷性能的碳磚。

近幾年來，日本、德國、美國等在改進碳磚質量方面做了大量工作，開發了生產微孔碳磚的新原料和新工藝，如采用高溫電煅燒無煙煤為主要原料，中溫瀝青作粘結劑，用Si、SiC、A1₂O₃微粉作添加劑，生產抗鐵水滲透能力強、耐鐵水沖刷的微孔炭磚。Si、SiC、A1₂O₃微粉能夠填充到顆粒之間的更小孔隙，可以改善炭磚的組織結構，提高碳磚的致密性。但是此方法是在整個碳磚制造過程中均勻添加微細粉，抗侵蝕效果與Ti(C、N)相比較差。

激光熔覆技術是被廣泛認可的一種獲得耐磨、耐熱、抗氧化和抗腐蝕涂層的表面技術，也是一種實現工件再制造的成形技術。它是以高能量密度的激光束為熱源在基材表面熔覆一層合金材料，使熔覆層與基材實現冶金結合，且在基材表面形成與原有完全不同成分、性能的合金層的表面改性方法。該技術具有很多優點：如（1）激光能量密度高，加熱速度快，對基材熱影響小，易實現自動化。（2）可將基材的稀釋率控制在極低的范圍。（3）熔覆層與基材成冶金結合，結合強度高，可以保證涂層在使用過程中不易脫落。 （4）還可以用于廢品件的處理，大量節約加工成本，對環境的污染小等。

發明內容

本發明提供了一種激光熔覆制備護爐型高爐碳磚的方法，采用激光熔覆工藝在微孔碳磚基體表面熔覆一層高熔點的TiN、TiC、 Ti(C、N)混合物保護層，在鐵水長期接觸過程中起著耐高溫、耐侵蝕、抗環流沖刷的作用，抑制鐵水對碳磚的侵蝕，延長爐缸、爐底壽命，最終實現高爐長壽，煉鐵成本的降低。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案實現：

本發明提供一種激光熔覆制備護爐型高爐碳磚的方法，包括以下步驟：

（1）、微孔碳磚基材表面前處理：先采用400目金相砂紙對待熔覆微孔碳磚基材表面進行打磨，用清水洗凈，在烘干機內120-150℃范圍內烘干2小時；

（2）、激光熔覆材料的配制：熔覆材料配方是由體積比為1：1的TiN、TiC陶瓷粉末構成的，采用滾筒式混粉器混粉，混粉時間為8～12h至均勻；

（3）、激光熔覆工藝：采用同步送粉的方式，按照預設的網格狀掃描軌跡，在氣壓為0.01MPa～1MPa的氬氣保護氣氛下，將激光熔覆材料在微孔碳磚基材表面進行激光熔覆，所述激光熔覆的激光功率為3～4kW，光斑直徑為0.1mm～6mm，送粉率為1g/min～40g/min，掃描速度為20mm/s～30mm/s；激光熔覆后涂層厚度為4～10mm，涂層與基體形成一個整體，牢固不可脫落；

（4）激光熔覆完成后，關閉電源和氣源，對微孔碳磚基材表面的硬質合金涂層經拋光。

其中，TiN、TiC陶瓷粉末的粒度為：50～100μm。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1) 利用本發明的激光熔覆制備的護爐型高爐碳磚，其組織致密均勻，無氣孔，與基體結合強度高，寬度和厚度可精確控制，可改善微孔碳磚表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等性能；

2）本發明所述的方法可以大大降低裂紋產生的危險，能夠滿足實際應用需要，TiN、TiC、 Ti(C、N)混合物是過渡金屬碳化物，具有高熔點、高硬度、優良的化學穩定性和耐腐蝕性，是硬質合金的重要原料，與碳有很好的相容性；

3）本發明所述方法簡單、成本較低、易于操作，便于大規模的推廣使用。

具體實施方式

實施例1：