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 τ - время нанесения одного витка покрытия;
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;
ρ - плотность напыленного материала;
d - минимальный диаметр фурмы на участке у торца рыльной части.
Скорость перемещения металлизатора относительно вращающейся со скоростью ω фурмы определяют по формуле:
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 ω, определяемую по формуле (1), обеспечивает толщину покрытия в проходе не более заданной в этой формуле, соответствующую амплитуде полосы напыления, а перемещение металлизатора со скоростью ν относительно вращающейся фурмы, определяемую по формуле (2), обеспечивает наложение витков на 0,5-0,7 ширины полосы напыления, что приводит к достижению технического результата.
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):
ν=4·5,6=22,4 (см/мин).
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.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ ФУРМЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 2005 |
|
RU2308491C2 |
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ ФУРМЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 1997 |
|
RU2115740C1 |
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ ВОЗДУШНОЙ ФУРМЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 2004 |
|
RU2260058C1 |
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ ВОЗДУШНОЙ ФУРМЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 2011 |
|
RU2465333C2 |
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ ФУРМЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 1998 |
|
RU2132391C1 |
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ ФУРМЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 1998 |
|
RU2147614C1 |
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ ФУРМЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 2001 |
|
RU2215043C2 |
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ФУРМЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 2008 |
|
RU2387716C2 |
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ И УСТАНОВКИ ВОЗДУШНОЙ ФУРМЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 2006 |
|
RU2327742C2 |
Способ подготовки к работе воздушной фурмы доменной печи | 2016 |
|
RU2635489C1 |
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.
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ ФУРМЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 1998 |
|
RU2147614C1 |
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ ФУРМЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 2001 |
|
RU2215043C2 |
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ ФУРМЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 1997 |
|
RU2115740C1 |
Способ изготовления дутьевой фурмы доменной печи | 1985 |
|
SU1325079A1 |
Дутьевая фурма доменной печи | 1979 |
|
SU798178A1 |
Авторы
Даты
2007-07-27—Публикация
2005-06-29—Подача