带水冷的合金炉喉钢砖制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带水冷的合金炉喉钢砖，包括钢砖基体和冷却水管，其特征在于所述的钢砖基体为合金材料，冷却水管的材料为铸钢，钢砖基体为Ｕ形，冷却水管位于钢砖基体内，与钢砖基体紧密贴合，其两端从Ｕ形钢砖基体的两个端部伸出。本实用新型专利技术采用合金材料替代现有的铸铁等材料制作带水冷的合金炉喉钢砖基体，可以进一步强化炉喉钢砖的抵抗高温侵蚀的能力，可以有效避免钢砖基体和冷却水管间产生气隙，延长了炉喉钢砖的使用寿命，进而延长了冶金高温窑炉的寿命，节约了生产成本；同时因为冷却水管是直接浇注在钢砖基体内的，所以其与钢砖基体以表面微熔的方式结合得非常紧密，提高了带水冷的合金炉喉钢砖的冷却效果和机械性能。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种高温冷却装置，具体讲是涉及一种用于冶金高温炉窑的带水冷的合金炉喉钢砖，属于冶金炼铁

技术介绍
炉喉钢砖是为冶金高温炉窑提供冷却和保护的装置，能够保护冶金高温炉窑免受炉体内高温流体的侵蚀和机械磨损，延长冶金高温炉窑寿命，保证其安全稳定生产，所以，炉喉钢砖的寿命决定冶金高温炉窑的寿命，是冶金高温炉窑长寿、高效、节能的重要保证。当前国内外冶金工业普遍采用的炉喉钢砖的材质以铸铁为主，但是，铸铁炉喉钢砖存在诸多不足，以使用最广泛的球墨铸铁炉喉钢砖为例(1)球墨铸铁炉喉钢砖必须在冷却通道外附加防渗碳涂层，使通道与基体之间形成气隙，而气隙使得炉喉钢砖传热阻力显著增加，恶化了炉喉钢砖的传热效果，增加了炉喉钢砖的工作面温度，加速了炉喉钢砖的破损；(2)球墨铸铁基体上布满了大小不同的球状石墨(粒径O. 025 0. 150mm)，球状石墨被氧化后相当于形成了无数微小的孔洞，构成了发生裂缝和裂纹的发源地，加速了裂缝和裂纹的扩展，从而导致炉喉钢砖使用寿命变短，增加资源消耗，不利于炉喉钢砖长寿、节能;(3)在浇铸大型球墨铸件时，C、 S、 P在柱状结晶过程中容易被推向液态区，在中心等轴晶区形成一个偏析物富集区，使铸件表面和中心的延伸率存在较大差异，表面延伸率大于中心部位一倍以上，促进了球墨铸铁裂缝或裂纹的产生和扩展，不利于炉喉钢砖长寿；(4)球墨铸铁的线膨胀系数在60(TC以下变化较平稳，但在60(TC以上则随温度的升高而发生急剧的不可逆生长，当温度大于709t:时基体组织发生了相变，膨胀系数和内应力急剧增长，其破损速度加快；(5)球墨铸铁导热性和抗热震性能都较差，其导热系数仅为30 w m2 K—、不利于炉喉钢砖的高效冷却。从国内外对炉喉钢砖的研究情况来看，国外对带水冷的合金炉喉钢砖在冶金工业的应用问题研究较少，而国内因为冶金工业对炉喉钢砖需求很大，因此对带水冷的合金炉喉钢砖进行了初步研究，国内个别企业对带水冷的合金炉喉钢砖的生产进行了实践，但结果却不甚理想，主要原因包含五个方面，第一，在浇注冷却壁过程中，冷却水管极易被高温钢水熔穿，废品率高；第二，在浇注过程中，在冷却水管外表面焊接大量冷铁，冷铁熔化不完全，破坏冷却水管和冷却壁基体的整体机械性能，并促使气隙产生，严重恶化冷却壁传热性能；第三，在浇注过程中，冷却通道内部易发生氧化，产品质量大大降低；第四，钢水洁净化技术在铸钢冷却壁一次浇注成型过程中缺乏系统研究，产品性能不稳定；第五，冶金工业的冷却壁属于厚大铸件，而厚大铸件的气孔、疏松、偏析等质量缺陷在铸造行业一直尚未完全解决。另外，针对铸钢冷却壁的热处理工艺缺乏系统研究，尚未提出热处理规范。因此，带水冷的合金炉喉钢砖成品率不高，性能不佳，寿命不长。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的问题，本技术的目的在于提供一种使用寿命长、高效、节能的带水冷的合金炉喉钢砖，实现常温抗拉强度为650 N/mm2以上，Hs硬度大于35，冲击功大于18 J/cm2，使用寿命达到15年。为达到上述目的，本技术是通过以下的技术方案来实现的一种带水冷的合金炉喉钢砖，包括钢砖基体、冷却水管，其特征在于所述的钢砖基体为合金材料，冷却水管材料为铸钢，钢砖基体为U形，冷却水管位于钢砖基体内，与钢砖基体以表面微熔的方式紧密结合，其两端从u形钢砖基体的两个端部伸出。前述的带水冷的合金炉喉钢砖，其特征在于所述的冷却水管的横截面为椭圆形。前述的带水冷的合金炉喉钢砖，其特征在于所述的冷却水管短轴和长轴的长度之比为0.5 0. 7。前述的带水冷的合金炉喉钢砖，其特征在于所述的冷却水管端部的外表面上还设置有保护套管。前述的带水冷的合金炉喉钢砖，其特征在于所述的冷却水管为多根，在铸造过程中只发生表明微熔，基本不发生重熔和再结晶，保持着冷却水管原有的良好轧制性能。前述的带水冷的合金炉喉钢砖，其特征在于还包括定位螺栓孔和十字测温孔。前述的带水冷的合金炉喉钢砖，其特征在于所述的定位螺栓孔为多个，便于与高温炉窑稳固接触。前述的带水冷的合金炉喉钢砖，其特征在于所述的合金材料的主要元素为C%: 0.1%—0.5%， Mn: 5—15%， Cr: 15—20%， Ni: 2—8%， Mo: 0.1—1%,其余为Fe。本技术的有益效果是本技术采用合金材料替代现有的铸铁等材料制作带水冷的合金炉喉钢砖基体，采用铸钢材料制作冷却水管，可以强化炉喉钢砖抵抗高温侵蚀的能力，可以有效避免钢砖基体和冷却水管间产生气隙，强化了炉喉钢砖的冷却性能，延长了带水冷的合金炉喉钢砖的使用寿命，进而延长了冶金高温窑炉的寿命，节约了生产成本；同时因为冷却水管是直接浇注在钢砖基体内的，所以其与钢砖基体结合的非常紧密，提高了带水冷的合金炉喉钢砖的冷却效果和机械性能。附图说明图l是本技术的带水冷的合金炉喉钢砖的结构示意图2是图1的A向视图。图中主要标记含义1、钢砖基体 2冷却水管3、保护套管 4、十字测温孔5、定位螺栓孔具体实施方式以下结合附图和具体的实施例对本技术做进一步的说明。图l是本技术的带水冷的合金炉喉钢砖的结构示意图；图2是图1的A向视图。如图1和图2所示 一种带水冷的合金炉喉钢砖，包括钢砖基体l、冷却水管2、保护套管3、十字测温孔4和定位螺栓孔5，钢砖基体l的材料为合金材料，合金材料的主要元素为C%: 0.1%—0.5%， Mn: 5—15%, Cr: 15—20%, Ni: 2 一8%， Mo: 0.1—1%，其余为Fe。冷却水管2的材料为铸钢，钢砖基体1为U形， 冷却水管2位于钢砖基体1内，与钢砖基体l紧密贴合，其两端从U形钢砖基体1的 两个端部伸出，冷却水管2的横截面为椭圆形，长轴与短轴的长度比为0.5 0.7， 为了提高冷却效果，冷却水管2可采用多根，本实施例所采用的是4根，并排地 设置在钢砖本体l内，保护管套3套在冷却水管2端部的外表面上，而十字测温孔 4和定位螺栓孔5分别位于U形钢砖基体1的的两个端部上，其中定位螺栓孔5为多 个，便于与高温炉窑稳固接触，本实施例采用的是4个。实施例h前述冷却水管2的横截面为椭圆形，短轴与长轴的长度比为0.5。 实施例2:前述冷却水管2的横截面为椭圆形，短轴与长轴的长度比为0.6。 实施例3:前述冷却水管2的横截面为椭圆形，短轴与长轴的长度比为0.7。 本技术将冷却水管2的材质和钢砖基体1的基体材质分别选定为铸钢和 合金材料，有效避免了使用防渗碳涂层及其带来的一系列问题；将冷却水管2直 接浇注在钢砖基体l内部，在浇注过程中，利用复合固体冷却介质随流体通过冷 却水管2，保护冷却水管2熔而不化，促使冷却水管2在浇注过程中表面微熔，与 钢砖基体l紧密贴合，不产生气隙，基本不发生重熔和再结晶，保持着冷却水管 原有的良好轧制性能，并控制钢砖基体l的凝固过程，形成顺序凝固的条件，提 高带水冷的合金炉喉钢砖的性能。本技术的带水冷的合金炉喉钢砖应用于冶金高温炉窑的主要原理是 将带水冷的合金炉喉钢砖置于冶金高温炉窑的高温区域内侧，冷却介质(比如 水)按一定的流速从带水冷的合金炉喉钢砖的冷却水管2的下部端口通过带水冷 的合金炉喉钢砖内部，以这种方式，热量从冶金高温炉窑内部传给带水冷的合 金炉喉钢砖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带水冷的合金炉喉钢砖，包括钢砖基体、冷却水管，其特征在于所述的钢砖基体为合金材料，冷却水管材料为铸钢，钢砖基体为Ｕ形，冷却水管位于钢砖基体内，与钢砖基体以表面微熔的方式紧密结合，其两端从Ｕ形钢砖基体的两个端部伸出。

【技术特征摘要】
1、一种带水冷的合金炉喉钢砖，包括钢砖基体、冷却水管，其特征在于所述的钢砖基体为合金材料，冷却水管材料为铸钢，钢砖基体为U形，冷却水管位于钢砖基体内，与钢砖基体以表面微熔的方式紧密结合，其两端从U形钢砖基体的两个端部伸出。2、 根据权利要求l所述的带水冷的合金炉喉钢砖，其特征在于所述的冷却 水管的横截面为椭圆形。3、 根据权利要求2所述的带水冷的合金炉喉钢砖，其特征在于所述的冷却 水管短轴和长轴的长度之比为O. 5 0. 7。4、 根据权利要求l所述的带水冷的合金炉喉钢砖，其特征在于所述的冷却 水管端部...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊旭初，钱世崇，程树森，潘宏伟，
申请(专利权)人：江苏联兴成套设备制造有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]