论文部分内容阅读
高炉风口作为热风进入高炉的通道,是高炉极为重要的部件,也是热交换的冷却元件,其使用寿命直接影响高炉的稳定运行、产量、生铁的质量和工人的劳动强度。因此,提高风口寿命以保证高炉正常运行有巨大的经济效益。高炉风口使用过程中,内壁长期工作在1200℃以上,主要经受煤粉及热风的冲刷,其主要破坏形式为磨损；外壁长期工作在2200℃以上,主要经受铁液、炉渣侵蚀,其主要破坏形式为高温氧化失效。工程中常采用等离子喷焊工艺在铜合金风口表面喷涂一层铜镍合金涂层,虽然铜镍合金与基体铜合金的结合性良好,但铜镍合金对高炉风口的耐磨、抗高温氧化等性能无明显提高。本研究针对高炉风口目前存在的主要失效形式,在普通铜合金风口内外壁采用等离子喷涂／喷焊工艺制备了不同的涂层,并对内壁Ni60、NiCrCoAlY (Ni5Al)和Cr3C2-NiCr (Ni5Al)三种涂层分别进行显微形貌、相结构、显微硬度、耐磨性能及抗高温氧化性能分析,对外壁Al2O3-TiO2(NiCrAl)、ZrO2-Y2O3(NiCrAl)和ZrO2-Y2O3(Ni5Al)三种涂层分别进行显微形貌、相结构、显微硬度、热震性能及抗高温氧化性能分析。内壁涂层磨损试验表明,Ni60、NiCrCoAlY (Ni5Al)和Cr3C2-NiCr (Ni5Al)三种涂层均显示出优良的耐磨性能,随着温度的升高,Ni60两种涂层的耐磨性逐渐降低,NiCrCoAlY (Ni5Al)的耐磨性基本保持不变,而Cr3C2-NiCr (Ni5Al)涂层的耐磨性有明显升高。但热震试验表明Cr3C2-NiCr(Ni5Al)涂层的抗热震性能不如NiCrCoAlY (Ni5Al)涂层。外壁涂层抗高温氧化性能分析表明,Al2O3-TiO2(NiCrAl)、ZrO2-Y2O3(NiCrAl)和ZrO2-Y2O3(Ni5Al)三种涂层均具有良好的抗高温氧化性能,随着氧化时间的增加,各涂层重量略有增加。但热震试验表明当粘结底层同为NiCrAl时,ZrO2-Y2O3涂层的抗热震性能明显优于Al2O3-Y2O3涂层。当隔热层同为ZrO2-Y2O3时,以Ni5Al为粘结层的抗热震性能优于以NiCrAl为粘结层的涂层。因此,ZrO2-Y2O3与Ni5Al达到了良好的匹配效果。