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转炉烟罩冷却水管失效机理及新型防护涂层研究

专 业: 载运工具运用工程
关键词: 转炉烟罩 冷却水管 失效机理 涂层
分类号: TF307  TF711
形 态: 共 76 页 约 49,780 个字 约 2.381 M内容
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内容摘要


转炉烟罩是转炉炼钢过程中的主要设备之一,转炉烟道汽化冷却的运行工况随转炉冶炼工艺而周期性、急剧地变化。

恶劣的运行条件对烟道的使用寿命产生严重的危害,表现为烟罩水管爆裂漏水。

炉口移动烟罩的运行条件更加恶劣,其寿命只有1年左右,且寿命期内事故率很高,经常检修,严重影响了钢铁生产的正常进行,造成了重大的经济损失。

本文以冷却水管的失效机理为依据,设计烟罩水管新型防护热喷涂涂层,并通过试验对涂层的性能进行了研究,以期能获取一种新型涂层,从而成功解决转炉烟罩爆管这一重大技术问题,延长转炉移动烟罩的寿命。

通过金相显微镜、电子探针等设备对转炉移动烟罩进行分析,确定烟罩管失效的原因为:

在超温服役的情况下,烟罩管因受热不均匀而产生热应力,热应力的作用使烟罩管表面生成横向裂纹,氧沿裂纹的渗入,使裂纹处强度变低,裂纹得以进一步扩展,最终导致水管承受不了水压力而爆管。

根据水管失效机理、涂层的工件条件、涂层的使用性能、机械性能、工艺性能的要求,设计了三种镍铬基金属涂层,并通过亚音速火焰喷涂制备了涂层。

并通过试验对涂层高温氧化、高温腐蚀、冲蚀磨损、涂层结合强度、涂层硬度、涂层热循环及抗热震性等性能进行了研究,而且将涂层的使用性能与锅炉管道常用材料20G的相应性能进行了比较。

在此基础上,通过金相观察、扫描电镜及电子探针分析技术对涂层的显微组织结构及元素分布进行了分析,探讨了涂层的高温氧化和热腐蚀的机理。

综合各试验的结果,确定NiCr-3涂层是三种涂层中综合性能最优良的一种涂层,它具备较高的结合强度、优良的抗热循环及抗热震性能,具有一定的抗小角度冲蚀能力,且涂层具备优异的抗高温氧化性能和抗高温热腐蚀性能;同时制备涂层消耗材料量小,制备简单,可进行现场施工,是一种针对转炉烟罩经济的、操作简便且性能优良的保护涂层……

全文目录


第1章 引言
1.1 课题提出的背景及研究的意义
1.2 转炉烟罩冷却水管存在问题
1.3 国内外对转炉烟罩的防护措施
1.3.1 国内对转炉烟罩的防护措施及其局限
1.3.2 国外对转炉烟罩的防护措施
1.4 热喷涂技术及其在锅炉管道防护领域的应用
1.4.1 热喷涂技术
1.4.2 热喷涂技术在锅炉管道防护领域的应用
1.6 本章小结
第2章 转炉烟罩冷却水管的失效分析
2.1 烟罩工作原理、结构、作用
2.1.1 锅炉的结构及工作原理
2.1.2 转炉烟罩的结构与作用
2.2 烟罩管道的材质、工作特性参数、工作环境及问题
2.3 烟罩管道失效分析
2.3.1 冷却水管残片宏观形貌特征
2.3.2 冷却水管残片微观分析
2.3.3 失效机理分析
2.3.4 结论
2.4 本章小结
第3章 新型涂层的研制
3.1 新型涂层材料成分的设计
3.1.1 烟罩的工作条件
3.1.2 涂层材料特性对涂层性能的影响
3.1.3 烟罩涂层材料必须满足的性能及条件
3.1.4 新涂层成份的选择
3.2 涂层工艺方法的选择
3.3 涂层厚度的选择
3.4 涂层的制备
3.4.1 喷涂前的准备
3.4.2 制备涂层
3.5 本章小结
第4章 涂层结合强度及抗热震性性能研究
4.1 涂层外观及金相检查
4.2 结合强度试验
4.2.1 试样的制备
4.2.2 试验过程及结果
4.2.3 试验结果分析
4.3 热循环试验和热震性试验
4.3.1 试样的制备
4.3.2 试验过程及结果
4.3.3 试验结果分析
4.4 本章小结
第5章 涂层硬度及抗冲蚀性能研究
5.1 涂层显微硬度试验
5.1.1 试验过程
5.1.2 试验结果及其分析
5.2 涂层冲蚀试验
5.2.1 试验过程
5.2.3 试验结果分析
5.3 本章小结
第6章 涂层抗氧化及腐蚀性能研究
6.1 涂层抗高温氧化性能研究
6.1.1 高温氧化理论
6.1.2 高温氧化试验
6.1.2.1 试样制备
6.1.2.2 试验步骤
6.1.2.3 试验结果
6.1.2.4 试验结果分析
6.2 涂层耐热腐蚀性能研究
6.2.1 热腐蚀概述
6.2.1.1 热腐蚀的定义
6.2.1.2 热腐蚀的工业背景
6.2.1.3 热腐蚀试验方法
6.2.1.4 热腐蚀机理及影响因素
6.2.1.5 热腐蚀的防止措施
6.2.2 热腐蚀试验
6.2.2.1 试样制备
6.2.2.2 试验步骤
6.2.2.3 试验结果及其分析
6.3 本章小结
第7章 结论
7.1 本文的结论
7.2 对今后工作的建议
参考文献
附录一

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中图分类: > TF307 > 工业技术 > 冶金工业 > 冶金机械、冶金生产自动化 > 一般性问题 > 操作与维修
其他分类: > TF711 > 工业技术 > 冶金工业 > 炼钢 > 转炉炼钢 > 理论和计算

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