高耐磨、耐热碳化钨不锈钢喷煤枪应用

刘  进，朱  涛，梁丽萍，刘  辉，陈龙芬
（济南钢铁股份有限公司 第一炼铁厂，山东 济南 250101）

摘　要：煤枪因高温氧化及煤粉的冲刷，破损严重、寿命短。以WC为硬化相，以合金钢粉末为粘结剂，经配料、混料、压制和烧结制成的粉末冶金材料为渗剂对喷枪进行渗碳化钨处理，渗层厚度1.2mm，可提高喷枪表面硬度（HLC大于780）、耐磨性及抗高温氧化的能力。应用表明，使用寿命是普通喷煤枪的3～4倍。
关键词：喷枪；碳化钨；渗碳化钨处理
中图分类号：TF321.6　　 文献标识码：B　　 文章编号：1004-4620（2004）06-0059-01

1 前 言

　　喷吹煤粉是济南钢铁股份有限公司（简称济钢）高炉炼铁的一项节能创效新技术，是降低焦比、增加产量的有效措施之一。济钢于1992年开始喷煤，但煤比一直维持在约50～80kg/t不高的水平，2003年达到120～150kg/t。因煤枪服役条件差，使用寿命较短，影响了喷煤量的增加。喷煤参数：送风流量47000～51000m³/min；风压约0.17MPa；富氧量3500～4500m³/h；风温1100℃左右；-0.074mm煤粉约占80%；煤压0.28～0.29MPa；煤比150kg/t。

2 不锈钢煤枪

2.1 喷枪结构及煤粉燃烧效应
　　现用高炉煤枪属自制产品，其结构见图1。

图1 喷枪结构示意图

    煤粉燃烧率随喷煤量的增加及煤粉粒度变粗而降低，富氧后煤粉的燃烧率会明显提高。该区域燃烧及热分解属强放热反应，高温氧化及煤粉在喷管内磨擦及枪头燃烧区的高温加剧了煤枪的烧损。
2.2 喷枪破损状况
　　目前高炉喷枪仅枪头长800mm部位使用1Cr18Ni9Ti不锈钢管，不锈钢在高温下的氧化属于典型的化学腐蚀。喷煤枪破损状况基本分两种：
　　（1）枪体外管严重氧化损坏。外管枪体前端200～300mm脱落，呈现不整齐断面，同时在管体表面形成2～4mm多层疏松的尖晶石型氧化皮，冷态后轻轻敲击即会剥落。
　　（2）内管冲刷磨损损坏。由于煤粉以25m/s速度冲刷枪体内壁，风温达1100℃，基体强度下降，加剧了冲刷磨损效应。管体壁形成沙沟状沟槽并因冲刷减薄，甚至局部磨出破洞。
　　分析因损坏而换下来的煤枪，60%～80%属于严重氧化、烧损；20%～40%因煤粉冲刷而破损。枪体弯曲部位100%磨破。
　　由于各风口工况不同，每一风口温度、周围气氛、喷煤量不同，喷枪的使用寿命也有差别，平均寿命15天。煤比对喷枪的使用寿命影响较大，当煤比为150～180kg/t时，寿命平均10天；煤比130～150kg/t，寿命13天；煤比100～130kg/t，寿命15天；煤比80～100kg/t，寿命20天。
2.3 喷枪对火管的影响
　　煤粉理论上应沿火管与喷枪中心喷入，但由于喷枪破损造成煤粉回流，未能充分燃烧而沉淀在火管前端下侧根部。使用过程中，粉量不断加厚、结焦，达到一定燃值后迅速燃烧，局部温度急剧上升，造成火管烧穿损坏。

3 碳化钨不锈钢喷枪及应用

3.1 碳化钨不锈钢喷枪
    碳化钨不锈钢喷枪剖面示意图见图2。

图2 碳化钨不锈钢喷枪剖面示意图

    对喷煤枪伸入火管的前端进行渗碳化钨处理。内层材质不变，喷枪内、外表层在本体材质的基础上经梯度渗碳化钨处理。渗剂是以WC为硬化相，以合金钢粉末为粘结剂，经配料、混料、压制和烧结制成的粉末冶金材料。渗层厚度为1.2mm，其中富集层厚0.4mm。渗层均匀融合，在保持喷枪原有性能　　的情况下，可提高喷枪表面硬度（HLC大于780）、耐磨性及抗高温氧化的能力，从而提高喷枪寿命。
3.2 应用状况
　　表面渗碳化钨处理的喷枪，在1^#高炉进行跟踪试验(煤比150kg/t左右)，40天后休风拨枪观察，发现7^#、10^#喷枪缩短约50mm，8^#、9^#缩短约80mm，11^#缩短约180mm，但前端仍很完整，向内插入仍可使用。在试验第二批喷枪时，特别保证了喷枪前端部渗层质量，克服了缩短的缺陷。

4 结束语

　　实用证明，经过碳化钨处理的不锈钢喷煤枪是普通喷煤枪寿命的3～4倍，提高了喷枪的使用周期，同时减少了火管烧穿率，确保喷煤的正常化。

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