一种耐烧蚀复合材料风罩的制备方法

摘要

本发明公开了一种耐烧蚀复合材料风罩的制备方法，包括制备耐高温砂粒涂料、制备风罩模型及涂刷、装箱、金属熔炼浇注及冷却以及后处理等步骤；本发明的有益效果是：本发明在对应风罩外表面的风罩模型的表面涂刷粒度较大的硅石砂材料，钢液可渗透进砂粒间的间隙，形成金属和砂粒的机械混合的烧蚀外壳，本发明采用控制钢液浇注温度和砂箱内真空度的工艺，形成的混合烧结陶瓷层厚度和均匀度可控，陶瓷层与本体钢粘接牢固，熔点高、硬度高、抗烧蚀性能强，起到缓减风罩的烧损，延长其服役时间的作用，该工艺工序简单，辅具少，耐高温砂粒不粘结可反复使用，生产效率高成本低。

权利要求

1.一种耐烧蚀复合材料风罩的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)制备耐高温砂粒涂料：选取粒度10-12目的硅石砂和粒度200-270目的镁砂粉，分别放入自来水中，加入悬浮剂粉状纤维素和白乳胶，搅拌均匀；

2)制备风罩模型及涂刷：采用聚苯乙烯泡沫作为模型材料，密度为0.006-0.008g/cm3，铸造缩率2％，用电阻丝在聚苯乙烯泡沫内切割出风罩模型，在对应风罩外表面的风罩模型的表面涂刷硅石砂涂料，控制硅石砂涂层层厚为1.9-2.1mm，在对应风罩内腔的风罩模型的表面涂刷镁砂粉涂料，控制镁砂粉涂层层厚为1.5-1.7mm，58-60℃下将两涂层烘干；

3)装箱：选用底抽式真空砂箱，型砂为石英砂，粒度6-7目，砂箱内布置3个直浇道浇注系统，每个系统放置24件涂刷后的风罩模型，采用立式浇注方式，将模型口向上放置，将砂箱抽真空，真空度为-0.05～-0.06MPa；

4)金属熔炼、浇注及冷却：将金属材料在中频炉内进行熔炼，装炉量300kg，采用扩散脱氧和终脱氧工艺，控制钢液出炉温度为1550-1580℃，降至1500-1530℃时进行浇注，浇注后待铸件在砂箱内缓冷至600℃后出箱空冷；

5)后处理：铸件空冷至室温后，清除残留杂物和未与金属融合的耐高温砂粒，将风罩内腔打磨光滑后即制得耐烧蚀复合材料风罩，所得风罩外表面的钢液渗入硅石砂涂层1.6-

1.8mm。

2.根据权利要求1所述的耐烧蚀复合材料风罩的制备方法，其特征在于，步骤4)金属材料按照A297HK耐热不锈钢牌号的化学成分进行配料。

3.根据权利要求1所述的耐烧蚀复合材料风罩的制备方法，其特征在于，步骤5)清除下的耐高温砂粒经筛选后用于制备耐高温砂粒涂料。

说明书

一种耐烧蚀复合材料风罩的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及金属材料铸造熔炼，尤其涉及一种耐烧蚀复合材料风罩的制备方法。

背景技术

[0002] 风罩属于火力发电厂锅炉燃烧系统中易烧蚀的重要配件，焊接在风管和套管之上，压缩空气经风管流向风罩顶部，然后向下通过风罩排气孔流入煤粉燃烧区。风罩的作用主要是保护风管避免烧蚀，并改变气流方向与分布，改善燃烧环境。风罩置于锅炉煤粉燃烧区域内，承受燃烧煤气和高温火焰的烧蚀，服役环境较为恶劣，极易烧损，使用寿命一般在20-24月，人力和财力投入较大，生产成本高。

[0003] 传统的风罩制造是采用树脂砂铸造工艺，主要步骤包括制作风罩木模型、树脂砂造型、造芯、下芯、合箱、金属熔炼与浇注、风罩铸件开箱清理以及型砂处理等工序。该生产工艺存在步骤繁琐且辅具较多，工艺技术与操作水平要求高，树脂粘接剂产生污染以及生产效率低和制造成本高等问题。

发明内容

[0004] 本发明针对现有制造风罩效率低且成本高的问题，提供一种耐烧蚀复合材料风罩的制备方法。

[0005] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种耐烧蚀复合材料风罩的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

[0006] 1)制备耐高温砂粒涂料：选取粒度10-12目的硅石砂和粒度200-270目的镁砂粉，分别放入自来水中，加入悬浮剂粉状纤维素和白乳胶，搅拌均匀；

[0007] 2)制备风罩模型及涂刷：采用聚苯乙烯泡沫作为模型材料，密度为0.006-0.008g/cm3，铸造缩率2％，用电阻丝在聚苯乙烯泡沫内切割出风罩模型，在对应风罩外表面的风罩模型的表面涂刷硅石砂涂料，控制硅石砂涂层层厚为1.9-2.1mm，在对应风罩内腔的风罩模型的表面涂刷镁砂粉涂料，控制镁砂粉涂层层厚为1.5-1.7mm，58-60℃下将两涂层烘干；

[0008] 3)装箱：选用底抽式真空砂箱，型砂为石英砂，粒度6-7目，砂箱内布置3个直浇道浇注系统，每个系统放置24件涂刷后的风罩模型，采用立式浇注方式，将模型口向上放置，将砂箱抽真空，真空度为-0.05～-0.06MPa；

[0009] 4)金属熔炼、浇注及冷却：将金属材料在中频炉内进行熔炼，装炉量300kg，采用扩散脱氧和终脱氧工艺，控制钢液出炉温度为1550-1580℃，降至1500-1530℃时进行浇注，浇注后待铸件在砂箱内缓冷至600℃后出箱空冷；

[0010] 5)后处理：铸件空冷至室温后，清除残留杂物和未与金属融合的耐高温砂粒，将风罩内腔打磨光滑后即制得耐烧蚀复合材料风罩。

[0011] 步骤4)金属材料按照A297HK耐热不锈钢牌号的化学成分进行配料，该金属材料为美国牌号ASME A297HK，组分配比为：W(C)0.20％-0.60％，W(Si)≤2.00％，W(Mn)≤2.00％，W(Mo)≤0.50％，W(Cr)24.00％-28.00％，W(Ni)18.00％-22.00％，W(P)≤0.040％，W(S)≤0.040％。

[0012] 在真空氛围中，高温钢液充满风罩模型并渗入硅石砂涂层内砂粒间隙中，渗入层层厚1.6-1.8mm，形成硅石砂和钢液混合烧结而成的致密且耐烧蚀的陶瓷层。

[0013] 步骤5)清除下的耐高温砂粒经筛选后还可用于制备耐高温砂粒涂料。

[0014] 本发明的有益效果是：本发明在对应风罩外表面的风罩模型的表面涂刷粒度较大的硅石砂材料，钢液可渗透进砂粒间的间隙，形成金属和砂粒的混合粘附层，硅石砂中的SiO2属酸性材料，高温状态与含Cr、Ni合金量高的钢液相互作用生成化合物结合在风罩铸件外壁上，形成耐烧蚀外壳；本发明在对应风罩内腔的风罩模型的表面涂刷的镁砂粉粒度小，钢液不易渗透，风罩内腔较光滑，利于稳定送风；本发明采用控制钢液浇注温度和砂箱内真空度的工艺，形成的混合烧结陶瓷层厚度和均匀度可控，陶瓷层与本体钢粘接牢固，熔点高、硬度高、抗烧蚀性能强，起到缓减风罩的烧损，可延长其服役时间至3-4年；本发明采用消失模铸造工艺，与传统树脂砂铸造工艺相比，该工艺工序简单，辅具少，耐高温砂粒不粘结可反复使用，生产效率高成本低。

附图说明

[0015] 图1为风罩模型正面剖视图；

[0016] 图2为图1中A-A面剖视图；

[0017] 各部分分别为：

[0018] 1、聚苯乙烯泡沫，2、风罩模型，3、镁砂粉涂层，4、硅石砂涂层，5、模型口。

具体实施方式

[0019] 以下结合实例对本发明进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

[0020] 实施例1

[0021] 一种耐烧蚀复合材料风罩的制备方法，包括以下步骤：

[0022] 1)制备耐高温砂粒涂料：选取粒度10目的硅石砂和粒度200目的镁砂粉，分别放入自来水中，加入悬浮剂粉状纤维素和白乳胶，搅拌均匀；

[0023] 2)制备风罩模型及涂刷：采用聚苯乙烯泡沫1作为模型材料，密度为0.006g/cm3，铸造缩率2％，用电阻丝在聚苯乙烯泡沫1内切割出风罩模型2，在对应风罩外表面的风罩模型2的表面涂刷硅石砂涂料，控制硅石砂涂层4层厚为1.9mm，在对应风罩内腔的风罩模型2的表面涂刷镁砂粉涂料，控制镁砂粉涂层3层厚为1.5mm，58℃下将两涂层烘干；

[0024] 3)装箱：选用底抽式真空砂箱，型砂为石英砂，粒度6目，砂箱内布置3个直浇道浇注系统，每个系统放置24件涂刷后的风罩模型2，采用立式浇注方式，将模型口5向上放置，将砂箱抽真空，真空度为-0.05MPa；

[0025] 4)金属熔炼、浇注及冷却：选用A297HK耐热不锈钢牌号的化学成分配料制得金属，将金属材料在中频炉内进行熔炼，装炉量300kg，采用扩散脱氧和终脱氧工艺，控制钢液出炉温度为1550℃，降至1500℃时进行浇注，浇注后待铸件在砂箱内缓冷至600℃后出箱空冷；

[0026] 5)后处理：铸件空冷至室温后，清除残留杂物和未与金属融合的耐高温砂粒，将风罩内腔打磨光滑后即制得耐烧蚀复合材料风罩，所得钢液渗入硅石砂涂层层厚1.6mm。

[0027] 实施例2

[0028] 一种耐烧蚀复合材料风罩的制备方法，包括以下步骤：

[0029] 1)制备耐高温砂粒涂料：选取粒度11目的硅石砂和粒度235目的镁砂粉，分别放入自来水中，加入悬浮剂粉状纤维素和白乳胶，搅拌均匀；

[0030] 2)制备风罩模型及涂刷：采用聚苯乙烯泡沫1作为模型材料，密度为0.007g/cm3，铸造缩率2％，用电阻丝在聚苯乙烯泡沫1内切割出风罩模型2，在对应风罩外表面的风罩模型2的表面涂刷硅石砂涂料，控制硅石砂涂层4层厚为2mm，在对应风罩内腔的风罩模型2的表面涂刷镁砂粉涂料，控制镁砂粉涂层3层厚为1.6mm，59℃下将两涂层烘干；

[0031] 3)装箱：选用底抽式真空砂箱，型砂为石英砂，粒度7目，砂箱内布置3个直浇道浇注系统，每个系统放置24件涂刷后的风罩模型2，采用立式浇注方式，将模型口5向上放置，将砂箱抽真空，真空度为-0.055MPa；

[0032] 4)金属熔炼、浇注及冷却：选用A297HK耐热不锈钢牌号的化学成分配料制得金属，将金属材料在中频炉内进行熔炼，装炉量300kg，采用扩散脱氧和终脱氧工艺，控制钢液出炉温度为1565℃，降至1515℃时进行浇注，浇注后待铸件在砂箱内缓冷至600℃后出箱空冷；

[0033] 5)后处理：铸件空冷至室温后，清除残留杂物和未与金属融合的耐高温砂粒，将风罩内腔打磨光滑后即制得耐烧蚀复合材料风罩，所得钢液渗入硅石砂涂层层厚1.7mm。

[0034] 实施例3

[0035] 一种耐烧蚀复合材料风罩的制备方法，包括以下步骤：

[0036] 1)制备耐高温砂粒涂料：选取粒度12目的硅石砂和粒度270目的镁砂粉，分别放入自来水中，加入悬浮剂粉状纤维素和白乳胶，搅拌均匀；

[0037] 2)制备风罩模型及涂刷：采用聚苯乙烯泡沫1作为模型材料，密度为0.008g/cm3，铸造缩率2％，用电阻丝在聚苯乙烯泡沫1内切割出风罩模型2，在对应风罩外表面的风罩模型2的表面涂刷硅石砂涂料，控制硅石砂涂层4层厚为2.1mm，在对应风罩内腔的风罩模型2的表面涂刷镁砂粉涂料，控制镁砂粉涂层3层厚为1.7mm，60℃下将两涂层烘干；

[0038] 3)装箱：选用底抽式真空砂箱，型砂为石英砂，粒度7目，砂箱内布置3个直浇道浇注系统，每个系统放置24件涂刷后的风罩模型2，采用立式浇注方式，将模型口5向上放置，将砂箱抽真空，真空度为-0.06MPa；

[0039] 4)金属熔炼、浇注及冷却：选用A297HK耐热不锈钢牌号的化学成分配料制得金属，将金属材料在中频炉内进行熔炼，装炉量300kg，采用扩散脱氧和终脱氧工艺，控制钢液出炉温度为1580℃，降至1530℃时进行浇注，浇注后待铸件在砂箱内缓冷至600℃后出箱空冷；

[0040] 5)后处理：铸件空冷至室温后，清除残留杂物和未与金属融合的耐高温砂粒，清除下的耐高温砂粒经筛选后用于制备耐高温砂粒涂料，将风罩内腔打磨光滑后即制得耐烧蚀复合材料风罩，所得钢液渗入硅石砂涂层层厚1.8mm。

[0041] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。