專利名稱：熱風閥耐高溫多元共滲處理技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明公開了一項應用于熱風閥的耐高溫多種元素共滲處理技術。
熱風閥是高爐煉鐵設備中的重要裝置，熱風閥安裝在高爐熱風主管道和熱風爐之間熱風支管上，用來在熱風爐燃燒期把主熱風管道和熱風爐隔開。它是高爐冶煉所使用的各種閥門中工作條件最為惡劣的一種閥門。在送風期，熱風閥打開，所有熱空氣(1100-1350℃)都要經過熱風閥送往高爐；在熱風爐燃燒期，熱風閥關閉，熱風閥向著熱風爐的一側承受很大的熱負荷。長久以來，國內熱風閥一直采用低碳鋼制造，盡管采用水冷式閘板閥，八十年代初期又進行了一些改進，在閥蓋和閥體上熱風流經的地方及閥板的兩側凹陷部位搗打耐火襯里，并命名耐火襯里熱風閥。但耐火襯里不能在熱風流經的所有地方搗打，閥板的最關鍵部位外圍圈和兩側面環(huán)形側板處無法搗打耐火襯里。此外，耐火襯里不是冶金結合，在有襯里處的金屬表面溫度仍遠高于普通碳鋼的氧化起點溫度570℃，無襯里處的金屬表面溫度更高。這樣熱風閥在使用過程中，會不斷地發(fā)生氧化、脫碳，最終導致熱疲勞開裂，漏水失效，影響熱風閥壽命的提高，普通熱風閥連續(xù)使用不檢修期約為1年，耐火襯里熱水閥連續(xù)使用不檢修期約為2年。尤其是當前，大、中型高爐陸續(xù)采用高風溫、高風壓操作以及噴吹技術，而熱風閥壽命低，無疑成了制約高爐冶煉技術進步的屏障。
提高熱風閥壽命最簡單的辦法是選用鉻、鎳奧氏體耐熱鋼制造，但我國的鎳、鉻資源較為貧乏，且價格昂貴，不適合我國國情。
鑒于上述情況，開發(fā)低成本、長壽命、適合我國國情的熱風閥，就成了我國冶金設備制造技術人員急需攻克的重要難題。
本發(fā)明為彌補現(xiàn)有熱風閥技術的不足，采用在熱風閥熱風流經的部位進行化學熱處理，使熱風流經的金屬表面改性，增強其抗氧化性，從而提高熱風閥的使用壽命。為此提出了一項熱風閥耐高溫多種元素共滲處理技術。
熱風閥的制造工藝流程有切割下料、機械加工、組焊、退火、組件機加工、密封面堆焊硬質合金、堆焊后退火、機加工、化學熱處理、密封面精加工、裝配、檢驗等。
其中，化學熱處理多元共滲技術的工藝路線為除油、除銹、沖洗、預鍍、局部防滲保護、熱浸漬、擴散退火等。具體工藝方案為1)除油(350-500)℃×(1-3)h，加熱脫脂；
2)除銹在40-30℃，10-15％H2SO4，O.3-0.7％CO(NH2)2水溶液中浸泡30-50min；3)沖洗用高壓水沖洗干凈，迅速轉入預鍍液中；4)預鍍預鍍液配方和浸漬時間見表1表1
5)局部防滲保護非滲部位刷涂202防滲涂料；6)熱浸漬熱浸漬溶液主要成分與浸漬工藝見表2表2
7)擴散退火(850-930)℃×(3-5)h，爐冷至600℃出爐空冷。
在多種元素共滲處理中，熱浸漬溶液除主要成分外，若加入輔助成分少量Ti和Ta元素，進行共滲，效果更為理想，輔助成分含量百分比為Ti 0.3-0.8％，Ta 0.8-1.2％熱風閥經化學熱處理進行多元共滲技術處理后，在工件表面形成了致密穩(wěn)定的合金層，使其具有良好的抗高溫氧化性和耐蝕性能，并把普通碳索鋼的抗氧化溫度從570℃提高到1000℃以上，若浸漬溶液的成分合理，滲層的力學性能指標，較為優(yōu)越，可使熱風閥的壽命提高到5年以上。該工藝穩(wěn)定可靠，無公害，低成本，高質量。
熱風閥耐高溫多種元素共滲處理技術的實施參照以下方式進行在熱風閥制造工藝流程中，密封面堆焊硬質合金退火后，除密封面留1mm精加工余量外，其余尺寸全部加工到位，然后轉入化學熱處理工序。
1)除油400℃×2h，加熱脫脂；
2)除銹在60℃，10％H2SO4，0.5％CO(NH2)2水溶液中浸泡40min；3)沖洗用高壓水沖洗干凈，迅速轉入預鍍液中；4)預鍍預鍍液配方與浸漬時間見表3表3
預鍍后，快速吹干；5)局部防滲保護非滲部位刷涂202防滲涂料；6)熱浸漬熱浸漬溶液主要成分與浸漬工藝見表4表4
熱浸漬操作時，把坩堝吊入滲鋁爐內，先加入Al，待加熱至Al完全熔化時，再分別加入Cr，Si，達到工作溫度后，化驗、調整成分(視需要可加入輔助成分Ti，Ta，見表5)，成分符合要求時，即可浸入工件，浸漬后的工件風冷至室溫。
表5
7)擴散退火900℃×3h，爐冷至600℃出爐空冷。
然后，精加工密封面，裝配、檢驗、入庫。
權利要求
1.一項熱風閥耐高溫多元共滲處理技術，在熱風閥制造工藝流程中，加入化學熱處理工序，對熱風閥進行多種元素共滲技術處理，其工藝方案為1)除油(350-500)℃×(1-3)h，加熱脫脂；2)除銹在40-60℃，10-15％H2SO4，0.3-0.7％CO(NH2)2水溶液中浸泡30-50min；3)沖洗用高壓水沖洗干凈，迅速轉入預鍍液中；4)預鍍預鍍液配方和浸漬時間見表1表1
5)局部防滲保護非滲部位刷涂202防滲涂料；6)熱浸漬熱浸漬溶液主要成分與浸漬工藝見表2表2
7)擴散退火(850-930)℃×(3-5)h，爐冷至600℃出爐空冷。
2.根據(jù)權利要求1所述的熱風閥耐高溫多元共滲處理技術，其特征在于，熱浸漬溶液可加入輔助成分進行共滲，其輔助成分與重量百分比為Ti 0.3-0.8％，Ta 0.8-1.2％
3.根據(jù)權利要求1所述的熱風閥耐高溫多元共滲處理技術，其特征在于，化學熱處理多元共滲處理技術工藝為1)除油400℃×2h，加熱脫脂；2)除銹在60℃，10％H2SO4，0.5％CO(NH2)2水溶液中浸泡40min；3)沖洗用高壓水沖洗干凈，迅速轉入預鍍液中；4)預鍍預鍍液配方與浸漬時間見表3表3
預鍍后，快速吹干；5)局部防滲保護非滲部位刷涂202防滲涂料；6)熱浸漬熱浸漬溶液主要成分與浸漬工藝見表4表4
熱浸漬操作時，把坩堝吊入滲鋁爐內，先加入Al，待加熱至Al完全熔化時，再分別加入Cr，Si，達到工作溫度后，化驗、調整成分，成分符合要求時，即可浸入工件，浸漬后的工件風冷至室溫。7)擴散退火900℃×3h，爐冷至600℃出爐空冷。
4.根據(jù)權利要求2所述的熱風閥耐高溫多元共滲處理技術，其特征在于，熱浸漬溶液加入輔助成分進行共滲，溶液成分與浸漬工藝見表5表全文摘要
一項應用于高爐煉鐵熱風閥的耐高溫多種元素共滲處理技術。在熱風閥制造工藝流程中,加入化學熱處理工序,對熱風閥通過除油、除銹、沖洗、預鍍、熱浸漬、退火等進行多種元素共滲處理,在工件表面形成致密穩(wěn)定的合金層,具有良好的抗高溫氧化性和耐蝕性,并把普通碳素鋼的抗氧化溫度從570℃提高到1000℃以上,若浸漬溶液成分合理,滲層的力學性能指標較為優(yōu)越,可使熱風閥壽命提高到5年以上。該工藝穩(wěn)定可靠,且無公害,低成本,高質量。
文檔編號C23C10/26GK1193664SQ98113409
公開日1998年9月23日 申請日期1998年1月8日 優(yōu)先權日1998年1月8日
發(fā)明者馬世義, 張進, 林留柱, 王留根, 馮國興 申請人:漯河冶金機械設備(集團)股份有限公司