[發(fā)明專利]一種高爐用鑄鋼冷卻壁及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410592045.2
• 申請(qǐng)日: 2014-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN104293994A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱童斌;慶輝;李以則
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馬鞍山市潤(rùn)通冶金材料有限公司
• 主分類號(hào): C21B7/10
• 分類號(hào): C21B7/10;B22C9/02
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高爐冷卻壁技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種高爐用鑄鋼冷卻壁及其制造方法。

背景技術(shù)

煉鐵高爐中大量使用冷卻壁砌就，作為新一代高爐冷卻壁的鑄鋼冷卻壁與目前普遍采用的球墨鑄鐵冷卻壁相比，具有延伸率高、抗拉強(qiáng)度高、熔點(diǎn)高、抗熱沖擊性及整體導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點(diǎn)。鑄鐵冷卻壁基體與冷卻水管材質(zhì)相差很大，受基體材質(zhì)和鑄造工藝的限制，基體與冷卻水管之間存在0.1～0.3mm的氣隙，導(dǎo)致熱阻增大。然而，鑄鋼冷卻壁基體與冷卻水管材質(zhì)相同或相近，特別的鑄造技術(shù)使冷卻水管的外壁與基體熔合為一體無(wú)縫隙，而內(nèi)壁不熔化、不變形。鑄鋼冷卻壁基體與冷卻管道融為一體，消除了球墨鑄鐵冷卻壁中基體與冷卻管之間的間隙，減少了熱阻，從而提高了高爐的使用壽命。用機(jī)械解剖和金相顯微鏡觀察熔合交界區(qū)域無(wú)氣隙和夾層，其組織為冶金結(jié)合組織。

鑄鋼冷卻壁的基體材質(zhì)為熔點(diǎn)很高的低碳合金鋼，一般都選用與基體材質(zhì)相同或相近的低碳鋼熱軋無(wú)縫鋼管作為冷卻管道，以取得良好的導(dǎo)熱效果。由于冷卻管道的形狀根據(jù)冷卻壁的具體使用場(chǎng)合往往設(shè)計(jì)成復(fù)雜不規(guī)則的形狀，所以一般只能采用鑄造工藝生產(chǎn)，然而在鑄造過(guò)程中，即使采用常用的氣冷、油冷等冷卻方式來(lái)降低冷卻管道溫度，但由于鑄鋼鋼水溫度很高，還是很容易使冷卻管道發(fā)生變形和熔穿，特別是可能在澆注過(guò)程中因急劇膨脹的熱氣流來(lái)不及排放而引起爆炸的危險(xiǎn)，長(zhǎng)期以來(lái)這一鑄造難題一直沒(méi)有得到很好解決，有些冷卻管道形狀比較復(fù)雜的鑄鋼冷卻壁甚至無(wú)法生產(chǎn)出來(lái)。目前，在鑄鋼冷卻壁的鑄造過(guò)程中，防止冷卻水管熔穿，并使其“熔而不化”，是鑄造工藝中的最大難點(diǎn)，防熔穿措施主要有兩種：

(1)從外部防止冷卻水管熔穿。從外部防止冷卻水管熔穿，可以在水管外焊制一層隨型內(nèi)冷鐵籠，或在水管外表涂刷隔熱涂層。此類方法雖然可以從一定程度上防止水管熔穿，但是如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，將會(huì)嚴(yán)重影響冷卻水管和冷卻壁本體之間的熔合率，使水管的散熱能力極大地降低，這也削弱了鑄鋼冷卻壁導(dǎo)熱性能好的優(yōu)勢(shì)。

(2)從內(nèi)部防止冷卻水管熔穿。從內(nèi)防止水管熔穿，可以在冷卻水管內(nèi)部通入氣體/固體冷卻介質(zhì)。通氣可以使用氮?dú)饣蛘咂渌∮袣怏w，通氣能夠防止水管內(nèi)壁在澆注過(guò)程中被氧化，并且保護(hù)冷卻水管使其“熔而不穿”。幾乎所有形狀的冷卻水管都可以用通氣的方式來(lái)冷卻，但是通氣需要額外的通氣設(shè)備，并且通氣時(shí)的氣壓、流速等諸多參數(shù)需要根據(jù)具體情況，反復(fù)摸索才能得出。灌入固體冷卻介質(zhì)到冷卻水管中是一種比較簡(jiǎn)易并且可靠的方法，對(duì)灌入的固體介質(zhì)的要求是：蓄熱能力大，有較強(qiáng)的激冷作用；熱膨脹系數(shù)小，熱穩(wěn)定性好；不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不生成氣體；不熔化、不粘連管壁、易清理。通常使用多種材料混合而成，但是，固體冷卻介質(zhì)的配比對(duì)于實(shí)現(xiàn)“熔而不穿”至關(guān)重要，且受多方面因素的影響，反復(fù)摸索才能得出。

通過(guò)專利檢索，關(guān)于鑄鋼冷卻壁的生產(chǎn)方法已有相關(guān)的技術(shù)方案公開。如，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?1144238.7，申請(qǐng)日：2001-12-14，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：無(wú)熱阻鑄鋼冷卻壁及鑄造方法，該申請(qǐng)案公開了的冷卻壁組成是在低碳鑄鋼冷卻體內(nèi)鑄有冷卻水管，冷卻壁本體與鑄入的冷卻水管外壁間為冶金熔合的鑄鋼冷卻壁，該冷卻壁的鑄造方法是采用對(duì)冷卻水管內(nèi)壁冷卻的一次鑄造成型方法和兩次增厚鑄造成型的方法。該申請(qǐng)案在冷卻壁與冷卻水管之間不涂裹防滲碳涂層，在一定程度上能夠提高冷卻壁整體的導(dǎo)熱性能。此外，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?3113465.3，申請(qǐng)日：2003-05-12，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種金屬基體冷卻壁的鑄造方法公開的技術(shù)方案。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?4112599.8，申請(qǐng)日：1994-11-02，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種高爐用鑄鋼冷卻壁的鑄造方法公開的技術(shù)方案。這些申請(qǐng)案都是從保護(hù)冷卻水管“熔而不穿”的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)的，但是其實(shí)際使用的效果有待進(jìn)一步完善。

發(fā)明內(nèi)容

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中鑄鋼冷卻壁鑄造工藝的不足，提供了一種高爐用鑄鋼冷卻壁及其制造方法，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠使得鑄鋼冷卻壁的廢品率達(dá)到最低，且在鑄鋼冷卻壁的鑄造過(guò)程中，能夠有效防止冷卻水管熔穿，并使其達(dá)到“熔而不化”且“無(wú)縫隙熔合”的技術(shù)效果。

2.技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

其一，本發(fā)明的一種高爐用鑄鋼冷卻壁的制造方法，其步驟為：

步驟一：冷卻水管的處理