[其他]金属陶瓷无水冷高炉风口

说明书

本发明为冶金领域中的金属陶瓷无水冷高炉风口。

目前国内外高炉风口大部分采用紫铜空心水冷风口，也有的采用紫铜管螺旋风口。上述风口在使用中受高温作用以及炉渣和铁水的侵蚀磨损、燃气流的冲刷振动，因此极易损坏。紫铜风口虽有高压循环水进行冷却，但在使用中由于外露表面的侵蚀以及循环水中所含泥砂在水冷件中的局部沉积，导致管路的堵塞，往往会引起风口的突然损失，尤其是当风口表面粘渣粘铁后，铁渣与铜高温下立即生成固液体而破坏了铜的导热性，使风口很快被烧漏。

本发明的目的就在于针对上述问题，给高炉风口以根本的变革。

采取的措施是改变高炉风口的材质，用特殊的金属陶瓷材料代替传统的紫铜等材料。

金属陶瓷材料的成份主要是由高温氧化物、碳化物、硅化物、硼化物等和一定数量的难溶金属元素所组成。但因用途不同，其配方也各个不一。国外金属陶瓷产品的生产，主要采用粉沫冶金的工艺。即首先严格选择粉沫，然后经过混合、加压、烧结固化、浸渍、溶渗及表面处理等一系列工序，为获得优质产品，往往还须高压成型、压制压力达12～15吨/cm²，有时还须同时加压、加热，即所谓“热压”。产品烧结时为防止表面氧化和脱碳，需采取还原气氛或惰性气体保护，工艺复杂，成本高。基于上述原因，国外金属陶瓷产品主要用于尖端宇航工业。

本发明所研究的金属陶瓷材料配方为（重量比）：52^＃锆英石24%，180^＃锆英石33%，16^＃碳化硅10%，36^＃碳化硅5%，W₁₀碳化硅5%，W₁₀氧化铬5%，180^＃白刚玉5%，W₁₀白刚玉3%，石墨5%，200^＃钼粉5%，外加200^＃硅粉4%，磷酸铝溶液结合剂（其中磷酸∶氢氧化铝∶水为44∶12∶44）6%。

这种配方所制成的材料具有耐高温、抗氧化、抗高温热震、抗溶渣侵蚀和液体金属浸泡的性能，而且热膨胀率小、高温体积稳定性好、显微硬度高，可耐钢渣和高速燃气流的冲刷振动和磨损。除此之外，材料中所含元素组分在高温下能自动修补自身因变形而产生的裂纹（自发弥补），並具较好的热发射能力，可对自身提供良好的高温保护，延长使用寿命。

其生产工艺简述如下：

1.配料

2.混料：在湿碾机上进行，不小于20分钟。

3.压制成型：在500吨油压机上压制，压制压力在2000Kg/cm²以上。

4.干燥：压制成型后的生坯在室温下（15～20℃）进行36小时自然干燥，然后在150℃的干燥室中干燥48小时。

5.烧结：在1400～1450℃的一般烧结炉中，总烧结时间不少于72小时。升温速度每小时升温60℃，1400℃保温24小时，降温用停火冷却的方法进行，每小时降温60℃，冷却到60℃以下出炉。

6.表面处理：机械加工或研磨，以确保零件的装配尺寸。

用这种金属陶瓷材料制成的高炉风口结构简单，免去了一整套复杂的循环水系统，造价低，使用寿命长，大幅度降低了能源及有色金属的消耗，有助于高炉连续生产。

金属陶瓷无水冷高炉风口的结构和原紫铜风口的结构分别见附图1，附图2。

这种材质的实验数据如下表：