一种高炉冷却壁及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种高炉冷却壁及其制造方法，涉及冷却壁技术领域，该冷却壁由冷却壁本体和镶铸在冷却壁本体内部的冷却水管组成，冷却壁本体和冷却水管均采用同种铸铁材质，冷却壁本体和冷却水管的化学元素成分及其质量百分含量为：C 2.7‑3.1％、Cr 23‑27％、Cu 1.6‑2.0％、Al 1.2‑1.8％、Ni 0.1‑0.3％、W 0.5‑0.9％、Mo 0.8‑1.7％、Si 8‑12％、V 1.3‑1.8％、Ti 2.1‑2.6％、Nb 0.7‑1.4％、B 0.6‑1.1％、Ce 0.05‑0.09％、Sc 0.02‑0.06％，余量为Fe及不可避免的杂质。该冷却壁具有优异的导热性、抗化学侵蚀性、抗拉强度、热冲击性、抗裂变性能、韧性等力学性能，综合性能优异，足以满足冷却壁在高温工作下的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种高炉冷却壁及其制造方法
本专利技术涉及冷却壁
，具体涉及一种高炉冷却壁及其制造方法。
技术介绍
冷却壁是目前高炉普遍采用的一种冷却器形式，根据其材质不同分为铸铁冷却壁、铜冷却壁、钢冷却壁和钢一铜复合冷却壁等。冷却壁的工作原理是：通过面式冷却将高炉内传递出的热量顺畅地导出，避免高温热流直接抵达炉壳，将冷却壁安装在砖衬和炉壳之间以期达到该效果。采用全冷却壁结构的现代高炉，由炉底至炉喉的炉壳均安装了冷却壁或水冷壁，构成了全冷却的炉体结构。由高炉内传出的热量通过与冷却壁的热交换，将热量经冷却水传递到环境中。高炉内部的软熔带处于炉腹、炉腰和炉身下部区域，在此区域的冷却器承受着高炉内高温热负荷冲击，剧烈的温度变化，高温液态渣铁的侵蚀，炉料和煤气流的冲刷磨蚀以及碱金属、CO的侵蚀等综合破坏。为了延长此区域冷却壁的使用寿命，必须提高冷却壁本体材料的导热性、抗化学侵蚀性、抗拉强度、热冲击性、抗裂变性能、韧性等力学性能，而普通铸铁和低铬铸铁难以满足上述要求。因此，改进冷却壁的材质、提高冷却壁的综合性是目前冷却壁研究开发的主要方向。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高炉冷却壁及其制造方法，该冷却壁具有优异的导热性、抗化学侵蚀性、抗拉强度、热冲击性、抗裂变性能、韧性等力学性能，综合性能优异，足以满足冷却壁在高温工作下的需要。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种高炉冷却壁，由冷却壁本体和镶铸在冷却壁本体内部的冷却水管组成，冷却壁本体和冷却水管均采用同种铸铁材质，冷却壁本体和冷却水管的化学元素成分及其质量百分含量为：C2.7-3.1％、Cr23-27％、Cu1.6-2.0％、Al1.2-1.8％、Ni0.1-0.3％、W0.5-0.9％、Mo0.8-1.7％、Si8-12％、V1.3-1.8％、Ti2.1-2.6％、Nb0.7-1.4％、B0.6-1.1％、Ce0.05-0.09％、Sc0.02-0.06％，余量为Fe及不可避免的杂质。进一步的，冷却壁本体和冷却水管的化学元素成分及其质量百分含量为：C2.8-3.0％、Cr24-26％、Cu1.7-1.9％、Al1.4-1.7％、Ni0.18-0.25％、W0.6-0.8％、Mo1.1-1.5％、Si9-11％、V1.5-1.7％、Ti2.3-2.5％、Nb0.9-1.2％、B0.8-1.0％、Ce0.06-0.08％、Sc0.03-0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。进一步的，冷却壁本体和冷却水管的化学元素成分及其质量百分含量为：C2.9％、Cr25％、Cu1.8％、Al1.5％、Ni0.22％、W0.7％、Mo1.2％、Si10％、V1.6％、Ti2.4％、Nb1.1％、B0.9％、Ce0.07％、Sc0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质。上述高炉冷却壁的制备方法包括以下步骤：1)熔炼：按化学元素成分及其质量百分含量为：C2.7-3.1％、Cr23-27％、Cu1.6-2.0％、Al1.2-1.8％、Ni0.1-0.3％、W0.5-0.9％、Mo0.8-1.7％、Si8-12％、V1.3-1.8％、Ti2.1-2.6％、Nb0.7-1.4％、B0.6-1.1％、Ce0.05-0.09％、Sc0.02-0.06％，余量为Fe及不可避免的杂质，将各原料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1460-1510℃，加入调质剂，将成分调整合格，加入球化剂和孕育剂对其进行球化和孕育处理后，得到铁水；2)浇铸：对冷却壁本体模具和冷却水管模具进行预热，预热温度为400-500℃，将铁水分别浇铸到上述模具中，浇铸温度为1580-1620℃，浇铸完毕后分别得到冷却壁本体和冷却水管；3)热处理：对步骤2)得到的冷却壁本体和冷却水管进行热处理，具体操作为：冷却壁本体和冷却水管脱模后冷却至室温，然后以40-60℃/h的升温速率加热至700-760℃，保温20-24h后空冷至室温，剂得到冷却壁本体和冷却水管；4)将冷却水管镶铸到冷却壁本体上，即得到冷却壁。进一步的，调质剂为氧化镁、氧化锌与氮化镁以质量比5：3：2组成的混合物，调质剂用量为总重量的0.1-0.3％。进一步的，球化剂为稀土镁硅铁合金，其用量为总重量的0.8-1.5％，孕育剂为硅钡孕育剂，其用量为总重量的0.2-0.4％。(三)有益效果本专利技术提供了一种高炉冷却壁及其制造方法，由冷却壁本体和镶铸在冷却壁本体内部的冷却水管组成，冷却壁本体和冷却水管均采用同种铸铁材质，其中，在铸铁的化学元素组成中，铬和硅的含量比较高，铬能提高铸铁强度和硬度，并且使铸铁具有优异的抗腐蚀性和抗氧化性；硅、镍能提高铸铁的耐腐蚀性，当含有硅的铸铁在高温条件下，表面将形成一层二氧化硅薄膜，从而提高铸铁的抗氧化性；由于冷却壁需要由良好的导热性能，原料中的铜、铝、钨、钼的加入均可提高铸铁的导热性能，尤其是钨、钼、钛、钒、铌可提高铸铁的高温强度，使冷却壁在高温工作时也可最大限度的保持自身性能稳定。本专利技术制备的冷却壁具有优异的导热性、抗化学侵蚀性、抗拉强度、热冲击性、抗裂变性能、韧性等力学性能，综合性能优异，足以满足冷却壁在高温工作下的需要。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：一种高炉冷却壁，由冷却壁本体和镶铸在冷却壁本体内部的冷却水管组成，冷却壁本体和冷却水管均采用同种铸铁材质，冷却壁本体和冷却水管的化学元素成分及其质量百分含量为：C2.9％、Cr25％、Cu1.8％、Al1.5％、Ni0.22％、W0.7％、Mo1.2％、Si10％、V1.6％、Ti2.4％、Nb1.1％、B0.9％、Ce0.07％、Sc0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质。上述高炉冷却壁的制备方法包括以下步骤：1)熔炼：按化学元素成分及其质量百分含量为：C2.9％、Cr25％、Cu1.8％、Al1.5％、Ni0.22％、W0.7％、Mo1.2％、Si10％、V1.6％、Ti2.4％、Nb1.1％、B0.9％、Ce0.07％、Sc0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质，将各原料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1460-1510℃，加入调质剂，将成分调整合格，加入球化剂和孕育剂对其进行球化和孕育处理后，得到铁水；2)浇铸：对冷却壁本体模具和冷却水管模具进行预热，预热温度为480℃，将铁水分别浇铸到上述模具中，浇铸温度为1580℃，浇铸完毕后分别得到冷却壁本体和冷却水管；3)热处理：对步骤2)得到的冷却壁本体和冷却水管进行热处理，具体操作为：冷却壁本体和冷却水管脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高炉冷却壁，由冷却壁本体和镶铸在冷却壁本体内部的冷却水管组成，其特征在于，所述冷却壁本体和所述冷却水管均采用同种铸铁材质，所述冷却壁本体和所述冷却水管的化学元素成分及其质量百分含量为：C 2.7-3.1％、Cr 23-27％、Cu 1.6-2.0％、Al1.2-1.8％、Ni 0.1-0.3％、W 0.5-0.9％、Mo 0.8-1.7％、Si 8-12％、V 1.3-1.8％、Ti 2.1-2.6％、Nb 0.7-1.4％、B 0.6-1.1％、Ce 0.05-0.09％、Sc 0.02-0.06％，余量为Fe及不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种高炉冷却壁，由冷却壁本体和镶铸在冷却壁本体内部的冷却水管组成，其特征在于，所述冷却壁本体和所述冷却水管均采用同种铸铁材质，所述冷却壁本体和所述冷却水管的化学元素成分及其质量百分含量为：C2.7-3.1％、Cr23-27％、Cu1.6-2.0％、Al1.2-1.8％、Ni0.1-0.3％、W0.5-0.9％、Mo0.8-1.7％、Si8-12％、V1.3-1.8％、Ti2.1-2.6％、Nb0.7-1.4％、B0.6-1.1％、Ce0.05-0.09％、Sc0.02-0.06％，余量为Fe及不可避免的杂质。


2.如权利要求1所述的高炉冷却壁，其特征在于，所述冷却壁本体和所述冷却水管的化学元素成分及其质量百分含量为：C2.8-3.0％、Cr24-26％、Cu1.7-1.9％、Al1.4-1.7％、Ni0.18-0.25％、W0.6-0.8％、Mo1.1-1.5％、Si9-11％、V1.5-1.7％、Ti2.3-2.5％、Nb0.9-1.2％、B0.8-1.0％、Ce0.06-0.08％、Sc0.03-0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。


3.如权利要求1所述的高炉冷却壁，其特征在于，所述冷却壁本体和所述冷却水管的化学元素成分及其质量百分含量为：C2.9％、Cr25％、Cu1.8％、Al1.5％、Ni0.22％、W0.7％、Mo1.2％、Si10％、V1.6％、Ti2.4％、Nb1.1％、B0.9％、Ce0.07％、Sc0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质。


4.如权利要求1所述的高炉冷却壁，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宗道，
申请(专利权)人：安徽省辉煌机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34