[發(fā)明專利]一種冷卻壁及其加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710521657.6
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107254559B
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱童斌;李以則;慶輝;李振東
• 申請（專利權(quán)）人: 馬鞍山市潤通冶金材料有限公司
• 主分類號: C21B7/10
• 分類號: C21B7/10;B22C9/24;B22C9/02;B22D27/04
• 代理公司: 安徽知問律師事務(wù)所 34134
• 代理人: 平靜

本發(fā)明公開了一種冷卻壁及其加工方法，屬于冷卻壁領(lǐng)域。本發(fā)明的加工工藝，包括以下步驟：一、冷卻壁木模制作；二、砂型制作及冷卻水管的排布：將冷卻壁木模放入砂箱中，振實型砂造型，取出冷卻壁木模形成型腔，將冷卻水管排布在該型腔內(nèi)；冷卻水管包括第一冷卻水管、第二冷卻水管和第三冷卻水管；三、向型腔中注入鋼液開始澆鑄；四、澆鑄后冷卻成型。本發(fā)明克服冷卻壁容易發(fā)生冷卻水管熔穿的不足，通過在冷卻壁內(nèi)鋪設(shè)多層冷卻管增強冷卻效果，并嚴(yán)格控制加工過程，有效防止冷卻水管熔穿，使其達(dá)到“熔而不化”且“無縫隙熔合”的技術(shù)效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冷卻壁技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種冷卻壁及其加工方法。

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、抗拉強度高、熔點高、抗熱沖擊性及整體導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點。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。用機械解剖和金相顯微鏡觀察熔合交界區(qū)域無氣隙和夾層，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合往往設(shè)計成復(fù)雜不規(guī)則的形狀，所以一般只能采用鑄造工藝生產(chǎn)，然而在鑄造過程中，即使采用常用的氣冷、油冷等冷卻方式來降低冷卻管道溫度，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，特別是可能在澆鑄過程中因急劇膨脹的熱氣流來不及排放而引起爆炸的危險，長期以來這一鑄造難題一直沒有得到很好解決。目前，在鑄鋼冷卻壁的鑄造過程中，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，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)計不當(dāng)，將會嚴(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。

(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)。通氣可以使用氮氣或者其他稀有氣體，通氣能夠防止水管內(nèi)壁在澆鑄過程中被氧化，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冷卻，但是通氣需要額外的通氣設(shè)備，并且通氣時的氣壓、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易并且可靠的方法，對灌入的固體介質(zhì)的要求是：蓄熱能力大，有較強的激冷作用；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)的配比對于實現(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。如中國專利申請?zhí)枺?014105920452，申請日：2014年10月29日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種高爐用鑄鋼冷卻壁及其制造方法，其步驟為：步驟一：將彎管前的冷卻水管的一端堵住，從冷卻水管的另一端裝填耐高溫填料；將裝填耐高溫填料后的冷卻水管在彎管機上按彎頭順序進(jìn)行冷彎操作；步驟二：型砂的準(zhǔn)備包括面砂和背砂的準(zhǔn)備；步驟三、利用型砂進(jìn)行造型；鑄鋼冷卻壁的澆鑄鋼水出鋼溫度控制在1610～1620℃，澆鑄溫度控制在1550～1560℃之內(nèi)；步驟四、后續(xù)處理。該申請案使得冷卻水管與鑄鋼冷卻壁本體無縫隙熔合在一起，在高溫鋼水包熔下冷卻水管的管壁也不會熔穿，但該申請案需要配置專門的耐高溫填料，導(dǎo)致生產(chǎn)成本有所上升，行業(yè)內(nèi)仍希望有一種更優(yōu)化的方案來解決冷卻水管的熔穿問題。

發(fā)明內(nèi)容