RU2280697C1 - Blast furnace tuyere with protective coating - Google Patents
Blast furnace tuyere with protective coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2280697C1 RU2280697C1 RU2004135517/02A RU2004135517A RU2280697C1 RU 2280697 C1 RU2280697 C1 RU 2280697C1 RU 2004135517/02 A RU2004135517/02 A RU 2004135517/02A RU 2004135517 A RU2004135517 A RU 2004135517A RU 2280697 C1 RU2280697 C1 RU 2280697C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- coating
- protective coating
- wire
- tuyere
- Prior art date
Links
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 title claims abstract description 49
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 23
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 claims abstract description 16
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 54
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 19
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims description 13
- 210000004894 snout Anatomy 0.000 claims description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 51
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 49
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 229910000753 refractory alloy Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 4
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 2
- FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 10,10-dioxo-2-[4-(N-phenylanilino)phenyl]thioxanthen-9-one Chemical compound O=C1c2ccccc2S(=O)(=O)c2ccc(cc12)-c1ccc(cc1)N(c1ccccc1)c1ccccc1 FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000010289 gas flame spraying Methods 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Blast Furnaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности, к конструкции дутьевых фурм для доменной печи, и может быть использовано для подачи дутья при выплавке чугуна.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular, to the design of blasting tuyeres for a blast furnace, and can be used to supply blast when smelting cast iron.
Известна дутьевая фурма доменной печи с защитным покрытием (см. п. Украины № 49411 А, (з. РФ № 2002129285, заявл. 03.12.2001 г., опубл. 16.09.2002 г., М. Кл.6 С 21 В 7/16), включающая медные внутренний и наружный стаканы, по торцам соединенные фланцем и рыльной частью, покрытие которой нанесено на наружную рабочую поверхность и получено газопламенным распылением материала. Известная дутьевая форма снабжена двухслойным покрытием, при этом толщина первого слоя защитного покрытия, выполненного из оксидов или их смесей с примесью 4±0,2% диоксида титана, составляет 1-5 мм, а толщина второго слоя из диоксида циркония - 0,2 мм.Known blast tuyere of a blast furnace with a protective coating (see p. Ukraine No. 49411 A, (s. RF No. 2002129285, decl. 03.12.2001, publ. 16.09.2002, M. Cl. 6 C 21 B 7 / 16), including copper inner and outer cups, connected at the ends by a flange and a snout, the coating of which is applied to the outer working surface and obtained by gas-flame spraying of the material. or mixtures thereof with an admixture of 4 ± 0.2% titanium dioxide, is 1-5 mm, and the thickness of the second layer of zirconium dioxide is 0.2 mm
Однако известная дутьевая форма не обладает необходимой стойкостью при работе в агрессивных средах вследствие недостаточной плотности покрытия, а также прочности сцепления покрытия с медной основой. Это связано с тем, что в качестве напыляемого материала используют порошок, в котором содержится большое количество оксидов, кроме того, при газопламенном распылении порошка, состоящего из смеси частиц разного размера, однородность и плотность покрытия нарушается из-за большого различия между крупными и мелкими частицами по степени расплавления и скорости их движения в напылительной струе. В результате покрытие обладает недостаточной прочностью сцепления с основой, отслаивается, разрушается, что приводит к окислению медной поверхности дутьевой фурмы и снижению срока ее службы.However, the known blasting form does not possess the necessary resistance when working in aggressive environments due to insufficient coating density, as well as the adhesion strength of the coating to the copper base. This is due to the fact that a powder is used as a sprayed material, which contains a large amount of oxides, in addition, when a flame is sprayed on a powder consisting of a mixture of particles of different sizes, the uniformity and density of the coating is broken due to the large difference between large and small particles according to the degree of melting and the speed of their movement in the spray jet. As a result, the coating has insufficient adhesion to the base, peels off, collapses, which leads to oxidation of the copper surface of the blasting tuyere and a decrease in its service life.
Наиболее близкой к заявляемой дутьевой фурме по технической сущности и достигаемому результату является дутьевая фурма доменной печи с защитным покрытием (см. Плазменное напыление дутьевых фурм доменных печей, Шехтер С.Я., Резницкий A.M. и др. Автоматическая сварка, № 1, 1988 г., стр.54-55, Наукова думка, Киев), включающая медные внутренний и наружный стаканы, по торцам соединенные фланцем и рыльной частью, трехслойное покрытие которой, нанесенное на наружную рабочую поверхность и полученное плазменным распылением материала, содержит металлические первый, второй слои и третий слой, содержащий оксид циркония.The closest to the claimed blasting tuyere in terms of technical nature and the achieved result is the blasting tuyere of a blast furnace with a protective coating (see Plasma spraying of blowing tuyeres of blast furnaces, Schekhter S.Ya., Reznitsky AM et al. Automatic welding, No. 1, 1988 , pp. 54-55, Naukova Dumka, Kiev), including copper inner and outer glasses, connected at the ends by a flange and a snout, a three-layer coating of which, applied to the outer working surface and obtained by plasma spraying of the material, contains metal e the first, second and third layers of the layer comprising zirconium oxide.
Первый металлический слой защитного покрытия из никеля имеет толщину 0,2 мм, второй, оксидно-металлический слой - 0,4 мм, третий слой из диоксида циркония - 0,8 мм.The first metal layer of the nickel protective coating has a thickness of 0.2 mm, the second oxide-metal layer is 0.4 mm, the third zirconia layer is 0.8 mm.
Известная дутьевая фурма снабжена покрытием, которое нанесено только на рабочую поверхность фурмы, что не обеспечивает защиту ее медной поверхности от окисления. Это связано с тем, что окисление медной поверхности происходит в первую очередь в той части фурмы, которая помещена в корпусе доменной печи, поскольку именно там происходит интенсивный нагрев медной поверхности в процессе выплавки чугуна. В результате происходит «подрыв» покрытия, нанесенного на рабочую поверхность.The known blowing lance is provided with a coating that is applied only to the working surface of the lance, which does not protect its copper surface from oxidation. This is due to the fact that the oxidation of the copper surface occurs primarily in that part of the lance that is placed in the blast furnace body, since it is there that the copper surface is intensively heated during the smelting of cast iron. As a result, there is an “undermining” of the coating applied to the work surface.
Кроме того, покрытие имеет низкую прочность сцепления с основой, так как первый его слой выполнен из никеля, обладающего недостаточной адгезией к материалу основы и материалу следующего слоя покрытия.In addition, the coating has a low adhesion to the base, since its first layer is made of nickel, which has insufficient adhesion to the base material and the material of the next coating layer.
Использование в качестве материала для напыления третьего слоя покрытия порошка диоксида циркония также отрицательно сказывается на качестве покрытия. Это связано с тем, что во время нагрева диоксида циркония при температуре примерно 1200°С протекает эндотермическая реакция, сопровождающаяся усадкой слоя покрытия из-за структурных превращений в нем. Это приводит к увеличению пористости, к снижению плотности покрытия и к нарушению его целостности. Вследствие этого фурма недостаточно защищена от агрессивной среды и имеет ограниченный срок службы.The use of zirconia powder as the material for spraying the third coating layer also negatively affects the quality of the coating. This is due to the fact that during the heating of zirconium dioxide at a temperature of about 1200 ° C, an endothermic reaction occurs, accompanied by shrinkage of the coating layer due to structural transformations in it. This leads to an increase in porosity, to a decrease in the density of the coating and to a violation of its integrity. As a result, the lance is not sufficiently protected from the aggressive environment and has a limited service life.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать дутьевую фурму доменной печи с защитным покрытием, в которой новое выполнение элементов фурмы и их геометрические параметры, а также новые материалы, из которых выполнены элементы фурмы, обеспечивают повышение плотности элементов конструкции фурмы, повышение прочности сцепления покрытия с основой и за счет этого обеспечивается увеличение стойкости дутьевой фурмы к износу и увеличивается срок ее службы.The basis of the invention is the task to improve the blasting lance of a blast furnace with a protective coating, in which the new implementation of the lance elements and their geometric parameters, as well as new materials from which the lance elements are made, provide an increase in the density of the lance structure elements, increase the adhesion strength of the coating to the base and this ensures an increase in the resistance of the blowing lance to wear and increases its service life.
Поставленная задача решается тем, что в известной дутьевой фурме доменной печи с защитным покрытием, содержащей медные внутренний и наружный стаканы, по торцам соединенные фланцем и рыльной частью, защитное покрытие которой выполнено трехслойным, нанесено на наружную рабочую поверхность, получено плазменным распылением материала и содержит металлические первый и второй слои, а также третий слой, содержащий диоксид циркония, согласно изобретению новым является то, что защитное покрытие нанесено на всю наружную медную поверхность и оконечную часть внутренней поверхности со стороны рыльной части, первый слой защитного покрытия выполнен из молибдена, второй - из жаропрочного сплава на основе никеля, третий слой - из соединений алюминия и диоксида циркония, при этом каждый слой имеет толщину 0,3-1,5 мм, а в качестве материала для получения каждого слоя покрытия использована проволока.The problem is solved in that in the known blasting lance of a blast furnace with a protective coating containing copper inner and outer glasses, connected at the ends by a flange and a snout, the protective coating of which is made of three layers, applied to the outer working surface, obtained by plasma spraying of the material and contains metal the first and second layers, as well as the third layer containing zirconium dioxide, according to the invention new is that the protective coating is applied to the entire outer copper surface and windows the inner part of the inner surface from the side of the snout, the first layer of the protective coating is made of molybdenum, the second is made of heat-resistant nickel-based alloy, the third layer is made of aluminum and zirconia compounds, each layer having a thickness of 0.3-1.5 mm and as a material for obtaining each coating layer used wire.
Новым является также то, что для получения третьего слоя защитного покрытия в качестве проволоки использована порошковая проволока.Also new is the fact that flux-cored wire is used as a wire to obtain a third layer of protective coating.
Новым является также то, что для получения третьего слоя защитного покрытия использована проволока, содержащая соединения алюминия, диоксида циркония и диоксида кремния.Also new is the fact that a wire containing compounds of aluminum, zirconium dioxide and silicon dioxide was used to obtain the third layer of protective coating.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков устройства и достигаемым техническим результатом состоит в том, что заявляемое конструктивное выполнение дутьевой фурмы доменной печи с защитным покрытием, а именно:A causal relationship between the set of essential features of the device and the achieved technical result is that the claimed constructive implementation of the blasting tuyere of a blast furnace with a protective coating, namely:
- снабжение дутьевой фурмы защитным покрытием, нанесенным на всю наружную медную поверхность и оконечную часть внутренней поверхности со стороны рыльной части;- supply of the blowing lance with a protective coating applied to the entire outer copper surface and the terminal part of the inner surface from the side of the snout;
- выполнение первого слоя покрытия из молибдена;- the implementation of the first coating layer of molybdenum;
- выполнение второго слоя покрытия из жаропрочного сплава на основе никеля;- the implementation of the second coating layer of a heat-resistant alloy based on nickel;
- выполнение третьего слоя покрытия из соединений алюминия и диоксида циркония;- the implementation of the third coating layer of compounds of aluminum and zirconium dioxide;
- оптимизация толщины покрытия;- optimization of coating thickness;
- использование проволоки для получения каждого слоя покрытия, в совокупности с известными признаками, обеспечивает повышение прочности сцепления покрытия с основой и за счет этого достигается увеличение стойкости дутьевой фурмы, а также увеличивается срок ее службы.- the use of wire to obtain each coating layer, in combination with well-known features, provides increased adhesion of the coating to the base and due to this, an increase in the durability of the blowing tuyere is achieved, and its service life is also increased.
Достижению указанного технического результата способствует также то, что для получения третьего слоя защитного покрытия в качестве проволоки использована порошковая проволока.The achievement of the specified technical result also contributes to the fact that to obtain the third layer of the protective coating as a wire used flux-cored wire.
Достижению указанного технического результата способствует также то, что для получения третьего слоя защитного покрытия использована проволока, содержащая соединения алюминия, диоксида циркония и диоксида кремния.The achievement of the specified technical result also contributes to the fact that to obtain the third layer of the protective coating used wire containing compounds of aluminum, zirconium dioxide and silicon dioxide.
Одновременное снабжение дутьевой фурмы защитным покрытием, нанесенным на всю наружную медную поверхность и оконечную часть внутренней поверхности со стороны рыльной части, выполнение защитного покрытия трехслойным из молибдена, жаропрочного сплава на основе никеля и соединений алюминия и диоксида циркония с толщиной каждого слоя 0,3-1,5 мм, а также получение покрытия плазменным распылением проволоки позволяет получить качественное защитное покрытие, обеспечить стойкость дутьевой фурмы от износа и увеличить срок ее службы.Simultaneously supplying the blowing lance with a protective coating applied to the entire outer copper surface and the end part of the inner surface from the side of the snout, performing a three-layer protective coating of molybdenum, a heat-resistant alloy based on nickel and aluminum and zirconia compounds with a thickness of 0.3-1 , 5 mm, as well as obtaining a coating by plasma spraying of a wire, allows one to obtain a high-quality protective coating, to ensure the resistance of the blowing lance from wear and increase its service life.
Получение первого слоя защитного покрытия плазменным распылением молибденовой проволоки обеспечивает соединение напыляемого покрытия с основой в первую очередь за счет механического сцепления напыляемых частиц с выступами и впадинами на поверхности основы, образованными предварительной обработкой.Obtaining the first layer of a protective coating by plasma spraying a molybdenum wire provides the connection of the sprayed coating with the base, primarily due to the mechanical adhesion of the sprayed particles to the protrusions and depressions on the surface of the base formed by pre-treatment.
Кроме того, при напылении расплавленных частиц молибдена в момент соударения с поверхностью основы происходит сплавление частиц молибдена с металлом основы с образованием металлических связей. Частицы молибдена при столкновении вызывают плавление основного металла и глубоко внедряются в него с образованием интерметаллических соединений. Молибденовый слой повышает жаропрочность покрытия, а также является подслоем для нанесения следующего слоя покрытия, так как молибден обладает повышенной адгезией как к металлу основы, так и к материалу следующего слоя защитного покрытия - жаропрочного сплава на основе никеля, который наносится на первый слой плазменным распылением проволоки. Жаропрочные стали, относящиеся к аустенитным сталям, способные сохранять высокие механические свойства при нагревании до значительных температур, обладают высокой химической и термической устойчивостью, имеют высокую коррозионную стойкость. Качество защитного покрытия улучшается также за счет выполнение третьего слоя плазменным распылением порошковой проволоки, все компоненты которой имеют температуру плавления, превышающую 2000°С, а также получают покрытие, не смачивающееся или ограниченно смачивающееся жидким чугуном и жидким доменным шлаком, не вступающее в химическое взаимодействие с газовой фазой.In addition, during the deposition of molten molybdenum particles at the moment of collision with the surface of the base, the molybdenum particles fuse with the base metal to form metal bonds. Molybdenum particles in a collision cause the base metal to melt and penetrate deeply into it with the formation of intermetallic compounds. The molybdenum layer increases the heat resistance of the coating, and is also a sublayer for applying the next coating layer, since molybdenum has increased adhesion both to the base metal and to the material of the next layer of the protective coating - a heat-resistant nickel-based alloy, which is applied to the first layer by plasma spraying the wire . Heat-resistant steels related to austenitic steels, capable of maintaining high mechanical properties when heated to significant temperatures, have high chemical and thermal stability, and have high corrosion resistance. The quality of the protective coating is also improved due to the implementation of the third layer by plasma spraying of a flux-cored wire, all components of which have a melting point in excess of 2000 ° C, and also receive a coating that is not wettable or partially wettable by liquid iron and liquid blast furnace slag, which does not enter into chemical interaction with gas phase.
Защитное покрытие, третий слой которого получен плазменным распылением порошковой проволоки, обладает большой стойкостью к тепловым ударам, плотностью и прочностью сцепления. Это обеспечивается за счет того, что при высоких температурах оксиды кальция и алюминия, входящие в состав порошковой проволоки, подавляют структурные превращения, происходящие вследствие эндотермических реакций, сопровождающих нагрев диоксида циркония. Таким образом, исключается усадка покрытия.The protective coating, the third layer of which is obtained by plasma spraying of a flux-cored wire, has great resistance to thermal shock, density and adhesion. This is due to the fact that at high temperatures, the calcium and aluminum oxides that make up the flux-cored wire inhibit the structural transformations occurring as a result of the endothermic reactions accompanying the heating of zirconia. Thus, shrinkage of the coating is eliminated.
Наличие диоксида кремния в составе проволоки, используемой для нанесения третьего слоя покрытия, обеспечивает получение карбида кремния под действием плазмы и рабочих температур во время эксплуатации дутьевой фурмы, что придает защитному покрытию высокую плотность и жаростойкость.The presence of silicon dioxide in the composition of the wire used to apply the third coating layer provides silicon carbide under the action of plasma and operating temperatures during operation of the blowing lance, which gives the protective coating a high density and heat resistance.
При сцеплении частиц между собой внутри покрытия действуют те же механизмы, что и при взаимодействии покрытия с поверхностью основного металла. В частности, взаимодействие частиц между собой достигается путем их механического сцепления, а также за счет диффузии, эпитаксии и физической связи под действием вандерваальсовых сил. При сцеплении частиц между собой действуют все эти механизмы, что обеспечивает повышение плотности покрытия и прочности сцепления его с основой.When particles adhere to each other inside the coating, the same mechanisms act as when the coating interacts with the surface of the base metal. In particular, the interaction of particles with each other is achieved through their mechanical adhesion, as well as through diffusion, epitaxy, and physical bonding under the influence of van der Waals forces. When particles adhere to each other, all these mechanisms act, which ensures an increase in the density of the coating and its adhesion to the base.
Снабжение дутьевой фурмы защитным покрытием, нанесенным на всю наружную медную поверхность и оконечную часть внутренней поверхности со стороны рыльной части, также обеспечивает повышение прочности сцепления покрытия с основой. Это связано с тем, что покрытие защищает от окисления не только рабочую часть фурмы, но и ту ее часть, которая размещена в корпусе доменной печи, поскольку эта часть фурмы окисляется и оттуда начинается «подрыв» защитного покрытия в случае, если она не защищена.The supply of the blowing lance with a protective coating applied to the entire outer copper surface and the end part of the inner surface from the side of the snout part also provides an increase in the adhesion strength of the coating to the base. This is due to the fact that the coating protects not only the working part of the tuyere from oxidation, but also that part that is placed in the blast furnace body, since this part of the tuyere is oxidized and “undermining” of the protective coating begins if it is not protected.
Экспериментально установлено, что оптимальная толщина каждого слоя защитного покрытия составляет 0,3-1,5 мм. Дутьевые фурмы доменных печей с защитным покрытием, толщина каждого слоя которого менее чем 0,3 мм при эксплуатации подвергаются разрушению вследствие окисления медной поверхности. В покрытии, толщина каждого слоя которого превышает 1,5 мм, прочность сцепления значительно снижается, что отрицательно сказывается на качестве покрытия и снижает эксплуатационные свойства дутьевой фурмы.It was experimentally established that the optimal thickness of each layer of protective coating is 0.3-1.5 mm. Blast furnaces of blast furnaces with a protective coating, the thickness of each layer of which is less than 0.3 mm, are destroyed during operation due to oxidation of the copper surface. In the coating, the thickness of each layer of which exceeds 1.5 mm, the adhesion strength is significantly reduced, which adversely affects the quality of the coating and reduces the operational properties of the blowing lance.
Дутьевые фурмы доменных печей, защитное покрытие которых получено плазменным распылением проволоки, имеют повышенную плотность, а также прочность сцепления покрытия с основой, поскольку плазменное распыление проволоки позволяет непрерывно подавать и равномерно распределять материал покрытия по факелу струи плазмы. В результате проволока равномерно нагревается в потоке плазмы, расплавляется, и материал каждого слоя покрытия равномерно распределяется по поверхности. Благодаря этому получается плотное покрытие, обладающее повышенной прочностью сцепления. Кроме того, использование проволоки упрощает введение напыляемого материала в плазменную струю, повышает коэффициент использования материала.Blast furnace tuyeres, the protective coating of which is obtained by plasma spraying the wire, have an increased density, as well as the adhesion of the coating to the base, since plasma spraying of the wire allows you to continuously feed and evenly distribute the coating material along the torch of the plasma jet. As a result, the wire is evenly heated in the plasma stream, melted, and the material of each coating layer is evenly distributed over the surface. Thanks to this, a dense coating with increased adhesion is obtained. In addition, the use of wire simplifies the introduction of the sprayed material into the plasma jet, increases the utilization of the material.
Таким образом, фурма, снабженная покрытием, которое обладает высокой плотностью и прочностью сцепления с основой, защищена от окисления медной поверхности, от воздействия агрессивной среды (газ, брызги металла и шлаков), а также от механического воздействия шихтующих компонентов доменной плавки.Thus, a lance equipped with a coating that has a high density and adhesion to the base is protected from oxidation of the copper surface, from the action of an aggressive environment (gas, splashes of metal and slag), as well as from the mechanical effect of the charge components of blast furnace smelting.
Заявляемую дутьевую фурму доменной печи с защитным покрытием изготавливают следующим образом.The inventive blasting tuyere of a blast furnace with a protective coating is made as follows.
На дутьевую фурму, включающую медные внутренний и наружный стаканы, по торцам соединенные фланцем и рыльной частью, изготовленную по известной технологии, наносят трехслойное защитное покрытие. Покрытие наносят на всю наружную медную поверхность и оконечную часть внутренней поверхности со стороны рыльной части плазменным распылением проволоки. Первый слой покрытия получают распылением молибденовой проволоки, второй слой - распылением проволоки из жаропрочного сплава на основе никеля, третий слой - распылением порошковой проволоки, содержащей соединения алюминия и диоксид циркония, или проволоки, содержащей оксид кремния. Каждый слой защитного покрытия имеет толщину 0,3-1,5 мм. Проволока, которую используют для получения покрытия, является покупным изделием, полученным согласно нормативно-технической документации (проволока молибденовая - ТУ-48-19-203-85, проволока из сплава ХН78Т, ГОСТ 2246-70) и имеет диаметр 1,6-1,8 мм.A three-layer protective coating is applied to the blowing lance, including copper inner and outer glasses, connected at the ends by a flange and a snout, made by known technology. The coating is applied to the entire outer copper surface and the terminal part of the inner surface from the side of the snout portion by plasma spraying of the wire. The first coating layer is obtained by spraying a molybdenum wire, the second layer by spraying a wire of heat-resistant nickel-based alloy, the third layer by spraying a flux-cored wire containing aluminum and zirconia compounds, or a wire containing silicon oxide. Each layer of protective coating has a thickness of 0.3-1.5 mm. The wire used to obtain the coating is a purchased product obtained in accordance with the regulatory and technical documentation (molybdenum wire - TU-48-19-203-85, wire made of KhN78T alloy, GOST 2246-70) and has a diameter of 1.6-1 , 8 mm.
Промышленные испытания дутьевых фурм с трехслойным защитным покрытием проводились на домне №9 ОАО «Криворожсталь». Защитное покрытие получали плазменным распылением проволоки с помощью плазмотрона прямого действия мощностью 25 кВт (рабочий ток 160 А, напряжение 70 В) на предварительно обработанную медную поверхность фурмы, на всю наружную поверхность и оконечную часть внутренней поверхности со стороны рыльной части.Industrial tests of blowing tuyeres with a three-layer protective coating were carried out at blast furnace No. 9 of Krivorozhstal OJSC. The protective coating was obtained by plasma spraying the wire using a direct-acting plasma torch with a power of 25 kW (operating current 160 A, voltage 70 V) on the pre-treated copper surface of the tuyere, on the entire outer surface and the terminal part of the inner surface from the side of the snout.
Для получения первого слоя защитного покрытия использовали проволоку из молибдена, для второго слоя - проволоку из сплава ХН78Т, для третьего слоя - порошковую проволоку, содержащую Al2О3 - 60%, AlN - 20%, ZrO2 - 15%, CaO (MgO) - 5% в оболочке из алюминиевого сплава, или проволоку, содержащую алюминий, Al2O3 (50%), SiO2, ZrO2.To obtain the first layer of the protective coating, molybdenum wire was used, for the second layer, a wire made of ХН78Т alloy, for the third layer, a flux-cored wire containing Al 2 О 3 - 60%, AlN - 20%, ZrO 2 - 15%, CaO (MgO ) - 5% in an aluminum alloy sheath, or a wire containing aluminum, Al 2 O 3 (50%), SiO 2 , ZrO 2 .
Были изготовлены дутьевые фурмы доменных печей с толщиной каждого слоя защитного покрытия от 0,1 до 2,0 мм.Blast furnace tuyeres were made with a thickness of each layer of protective coating from 0.1 to 2.0 mm.
Осуществляли исследование влияния толщины покрытия на качество дутьевых фурм с защитным покрытием, а именно определяли прочность сцепления покрытий с основой. Результаты исследования приведены в таблице.A study was made of the effect of coating thickness on the quality of blasting tuyeres with a protective coating, namely, the adhesion strength of coatings to the substrate was determined. The results of the study are shown in the table.
В объекте по прототипу (пример № 1) защитное покрытие нанесено на рабочую поверхность дутьевой фурмы плазменным распылением порошка; первый слой покрытия выполнен из никеля толщиной 0,2 мм, второй слой, оксидно-металлический - толщиной 0,4 мм, третий слой из диоксида циркония толщиной 0,8 мм. Фурма с таким покрытием имеет недостаточную прочность сцепления покрытия с основой, в результате покрытие быстро разрушается и не обеспечивает защиту медной поверхности фурмы от окисления.In the object of the prototype (example No. 1), a protective coating is applied to the working surface of the blowing lance by plasma spraying of the powder; the first coating layer is made of nickel 0.2 mm thick, the second layer, oxide-metal - 0.4 mm thick, the third layer of zirconia 0.8 mm thick. A lance with such a coating has insufficient adhesion of the coating to the base, as a result, the coating is rapidly destroyed and does not protect the copper surface of the lance from oxidation.
В примерах 2-6 приведены данные исследования дутьевых фурм, покрытия которых выполнены плазменным распылением проволоки и нанесены на всю наружную медную поверхность и оконечную часть внутренней поверхности со стороны рыльной части фурмы. Толщина каждого слоя покрытия составляла: 0,1 мм; 0,3 мм; 1,0 мм; 1,5 мм; 2,0 мм (примеры 2, 3, 4, 5, 6, соответственно). Первый слой покрытия выполняли из молибдена, второй - из жаропрочных сплавов на основе никеля, например, ХН78Т, 06Х15Н60М15, Х20Н80 (для всех видов проволоки из сплавов на основе никеля были получены аналогичные результаты при исследования качества покрытия), третий слой - из соединений алюминия и диоксида циркония, или слой из соединений алюминия, оксидов кремния и циркония.Examples 2-6 show the research data of blowing tuyeres, the coatings of which are made by plasma spraying of the wire and applied to the entire outer copper surface and the terminal part of the inner surface from the side of the tuyere part of the tuyere. The thickness of each coating layer was: 0.1 mm; 0.3 mm; 1.0 mm; 1.5 mm; 2.0 mm (examples 2, 3, 4, 5, 6, respectively). The first coating layer was made of molybdenum, the second was made of heat-resistant nickel-based alloys, for example, ХН78Т, 06Х15Н60М15, Х20Н80 (for all types of wire from nickel-based alloys, similar results were obtained when studying the quality of the coating), the third layer was made of aluminum compounds and zirconium dioxide, or a layer of compounds of aluminum, silicon oxides and zirconium.
Наилучшие показатели, характеризующие дутьевую фурму и качество покрытия, получены при выполнении каждого слоя покрытия толщиной 0,3 мм, 1,0 мм, 1,5 мм (примеры 3, 4, 5, соответственно). При толщине каждого слоя покрытия 0,1 мм прочность сцепления покрытия с основой недостаточна, что приводит к разрушению покрытия и The best indicators characterizing the blowing lance and the quality of the coating were obtained by performing each coating layer with a thickness of 0.3 mm, 1.0 mm, 1.5 mm (examples 3, 4, 5, respectively). With a thickness of each coating layer of 0.1 mm, the adhesion strength of the coating to the base is insufficient, which leads to the destruction of the coating and
дутьевой фурмы, снижению срока службы фурмы (пример 2). Увеличение толщины покрытия снижает качество покрытия, приводит к необоснованному расходу материалов покрытия (пример 6). Исследования показали, что оптимальная толщина каждого слоя покрытия составляет 0,3-1,5 мм, поскольку фурмы с таким покрытием имеют наилучшие показатели качества.blowing lance, reducing the service life of the lance (example 2). Increasing the thickness of the coating reduces the quality of the coating, leading to unreasonable consumption of coating materials (example 6). Studies have shown that the optimal thickness of each coating layer is 0.3-1.5 mm, since tuyeres with such a coating have the best quality indicators.
Дутьевая фурма доменной печи с защитным покрытием может быть изготовлена на существующем оборудовании с использованием известных материалов и средств, что подтверждает промышленную применимость заявляемого устройства.The blasting tuyere of a blast furnace with a protective coating can be manufactured on existing equipment using known materials and means, which confirms the industrial applicability of the claimed device.
Таким образом, заявляемая дутьевая фурма доменной печи с защитным покрытием характеризуется высоким качеством, которое достигается за счет повышения плотности покрытия и прочности сцепления покрытия с основой, что в конечном итоге позволяет обеспечить защиту поверхности фурмы от агрессивной среды и увеличить срок ее службы.Thus, the inventive blasting tuyere of a blast furnace with a protective coating is characterized by high quality, which is achieved by increasing the density of the coating and the adhesion of the coating to the base, which ultimately allows you to protect the surface of the tuyere from aggressive media and increase its service life.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA20040807145 | 2004-08-27 | ||
| UA20040807145A UA76307C2 (en) | 2004-08-27 | 2004-08-27 | A blast furnace air tuyere with protective coating |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004135517A RU2004135517A (en) | 2006-05-20 |
| RU2280697C1 true RU2280697C1 (en) | 2006-07-27 |
Family
ID=36657962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004135517/02A RU2280697C1 (en) | 2004-08-27 | 2004-12-07 | Blast furnace tuyere with protective coating |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2280697C1 (en) |
| UA (1) | UA76307C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101722403B (en) * | 2008-10-29 | 2011-02-09 | 中国石油天然气集团公司 | Method for manufacturing high steel grade sulfur resistant drill pipe by laser cladding |
-
2004
- 2004-08-27 UA UA20040807145A patent/UA76307C2/en unknown
- 2004-12-07 RU RU2004135517/02A patent/RU2280697C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ШЕХТЕР С.Я. и др., Плазменное напыление дутьевых фурм доменных печей, Автоматическая сварка, №1, Киев, Наукова думка, 1988, с.54-55. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA76307C2 (en) | 2006-07-17 |
| RU2004135517A (en) | 2006-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2008546909A (en) | Laser coating on substrates with low heat resistance | |
| Sidhu et al. | Mechanical and metallurgical properties of plasma sprayed and laser remelted Ni–20Cr and Stellite-6 coatings | |
| US8574686B2 (en) | Microwave brazing process for forming coatings | |
| EP1390549B1 (en) | Metal-zirconia composite coating | |
| WO2011148515A1 (en) | Object produced by thermal spraying and method of thermal spraying therefor | |
| Škamat et al. | Pulsed laser processed NiCrFeCSiB/WC coating versus coatings obtained upon applying the conventional re-melting techniques: Evaluation of the microstructure, hardness and wear properties | |
| CZ485290A3 (en) | Welding process of ceramic materials and nozzle for making the same | |
| WO1999039020A1 (en) | Method of production of self-fusing alloy spray coating member | |
| RU2280697C1 (en) | Blast furnace tuyere with protective coating | |
| FI123631B (en) | COOLING ELEMENT | |
| JP4146112B2 (en) | Water cooling lance for metallurgy and manufacturing method thereof | |
| JP3170766B2 (en) | Furnace wall cooling pipe of iron making device and method of manufacturing the same | |
| JPS61170555A (en) | Mud gun nozzle | |
| US6648207B2 (en) | Method for applying self-fluxing coatings to non-cylindrical ferritic objects | |
| CN110062815B (en) | Boiler water pipe of waste incinerator and manufacturing method thereof | |
| KR100388719B1 (en) | Two-chamber spiral tuyere with improved heat-resistance for molten metal | |
| JPS61186190A (en) | Composite filter rod for building up by welding | |
| JPH04246113A (en) | Tuyere in blast furnace | |
| RU2233338C1 (en) | Blast tuyere for blast furnaces and method of manufacture of such tuyere | |
| JPS62170466A (en) | Formation of thermally sprayed heat resistant film on copper alloy as base material | |
| JP2004307938A (en) | Method for coupling thermal spraying layer and iron and steel members | |
| JP2023072151A (en) | Molten zinc processing device, method for manufacturing the same, heat resistant member and method for manufacturing the same | |
| JP4053754B2 (en) | Lance tip for metallurgy and manufacturing method thereof | |
| RU2198239C2 (en) | Method of plasma application of coats | |
| JPS5848624B2 (en) | Water-cooled tuyeres for blast furnaces with excellent wear resistance, heat resistance, thermal shock resistance, and insulation properties. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091208 |