CN113198975A - 一种炼铁高炉钢砖铸造设备及其钢砖制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶金装备制造技术领域,尤其涉及一种炼铁高炉钢砖铸造设备及其钢砖制备方法。包括钢砖外模、内冷铁、冒口、漏斗口和工艺支撑孔,所述钢砖外模别与冒口和漏斗口连通,钢砖外模上连接内冷铁,钢砖外模上开设工艺支撑孔。本发明通过设置工艺支撑孔,可以有效的解决型腔砂芯难固定的问题,减少了砂芯偏移量,使钢砖壁厚得到了保证,有效的提高了钢砖的制造精度,另外在满足使用要求的同时提高了使用寿命。采用本发明方法制得的钢砖具有强度高,韧性好,表面质量优异,可满足三级探伤的要求。
Description
技术领域
本发明涉及冶金装备制造技术领域,尤其涉及一种炼铁高炉钢砖铸造设备及其钢砖制备方法。
背景技术
炉喉钢砖作为炼铁高炉炉喉部位的关键设备之一,不仅是保证炉喉部位尺寸和形状的关键所在,也是保护炉身冷却壁和耐材重要零件,更是确保高炉气流顺畅、稳定产量必不可少的一部分,因此高炉钢砖的质量对于高炉也有着一定的影响。目前,此要求的钢砖铸件全国能生产的厂家不多,且不能稳定的生产,废品率高,化学成分、力学性能也都很难满足要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种易于实施、可稳定生产的炼铁高炉钢砖铸造设备及其钢砖制备方法。
为解决上述问题,本发明所述的一种新型炉喉钢砖的制备方法,包括以下步骤:
一种炼铁高炉钢砖铸造设备,包括钢砖外模、内冷铁、冒口、漏斗口和工艺支撑孔,所述钢砖外模别与冒口和漏斗口连通,钢砖外模上连接内冷铁,钢砖外模上开设工艺支撑孔。
所述钢砖外模分别与两组冒口连通,每组冒口与内浇道连通,两组内浇道与横浇道连通,横浇道通过直浇道与漏斗口连通。
所述冒口上设有冒口垫,冒口垫外套装冒口保温套。
所述内浇道的横截面为圆形,内浇道的材质为陶。
一种炼铁高炉钢砖铸造设备的铸造方法,包括以下步骤:
(1)将炼铁高炉钢砖铸造设备放入在砂箱中,其中冒口保温套的厚度为30mm、冒口垫的厚度为40mm;所述钢砖外模上连接4块材质为ZG270-500的内冷铁;
(2)将石英砂、886N呋喃树脂、XY-32固化剂按砂:固化剂:树脂=100: 0.3-0.7:0.9-1.5的比例混合,采用呋喃树脂砂工艺进行放砂造型,当砂型强度达到0.8-1.0MPa时,起模、翻箱,然后对造好的型腔依次采用波美度为45~50的涂料、波美度为40~45的涂料、波美度为20~30的涂料进行涂刷,每遍涂料厚度为0.6~0.8mm;涂料涂刷结束后合箱;
(3)将废钢用电弧炉进行熔炼,得到C含量≤0.40%、Si含量≤0.60% 、Mn含量≤0.90%、P含量≤0.035%、S含量≤0.035%的钢水;
(4)在上述钢水中依次加入纯度99.7%的铝锭、改制煤和萤石GaF2进行改质处理;
(5)将处理后的钢水在浇铸温度1570~1600℃,浇铸时间100s~150s的条件下通过所述漏斗口8注入到所述步骤⑵的型腔内,浇铸完毕,自然条件下保温24~36小时;打开型腔,提出钢砖,冷却到常温之后进行退火处理、拉出退火窑空冷,待铸件冷却至200-150℃后使用火焰切割枪切割冒口,经打磨清理干净、送至炉窑进行回火处理,待磁粉探伤检验合格后,即得所需要的钢砖。
所述步骤(3)中熔炼方法是指采用15吨电弧炉将废钢和配碳生铁加入后送电,待熔清后取样分析化学成分,当C、P等成分符合要求时,立即扒出氧化渣,重新加入造渣材料及合金,送电进入还原期,当温度≥1580℃取样分析常规元素,调整成分,快速升温至1630-1650℃,即得C含量≤0.30%、Si含量≤0.50% 、Mn含量≤0.90%、P含量≤0.040%、S含量≤0.040%的钢水。
所述步骤(5)中工艺支撑孔和冒口切割口采用二氧化碳气体保护焊,将60-70mm深的焊缝堆焊,打磨平整,采用磁粉探伤检验焊缝质量,探伤合格后得到完整炼铁高炉钢砖。
所述步骤(5)中工艺支撑孔和冒口切割口的焊接焊接型号为ER50-6,直径为φ1.6的气保焊丝,采用直流反接的方式,在电流大小为140-160A,电压大小为20-24V,气流量为15L/min进行焊接。
所述步骤(1)中钢砖外模按照2%的缩尺制作模具。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明通过设置工艺支撑孔,可以有效的解决型腔砂芯难固定的问题,减少了砂芯偏移量,使钢砖壁厚得到了保证,有效的提高了钢砖的制造精度,另外在满足使用要求的同时提高了使用寿命。
2、采用本发明方法制得的钢砖具有强度高,韧性好,表面质量优异,可满足三级探伤的要求。
3、本发明易于实施,可达到稳定生产的目的。
附图说明
图1为本发明的炼铁高炉钢砖铸造设备示意图。
图中:钢砖外模1、内冷铁2、冒口3、冒口垫套4、横浇道5、内浇道6、直浇道7 、漏斗口8、工艺支撑孔9、冒口保温套10。
具体实施方式
一种炼铁高炉钢砖铸造设备,包括钢砖外模1、内冷铁2、冒口3、漏斗口8和工艺支撑孔9,所述钢砖外模1别与冒口3和漏斗口8连通,钢砖外模1上连接内冷铁2,钢砖外模1上开设工艺支撑孔9。
所述钢砖外模1分别与两组冒口3连通,每组冒口3与内浇道6连通,两组内浇道6与横浇道5连通,横浇道5通过直浇道7与漏斗口8连通。
所述冒口3上设有冒口垫4,冒口垫4外套装冒口保温套10。
所述内浇道的横截面为圆形,内浇道的材质为陶。
一种炼铁高炉钢砖铸造设备的铸造方法,包括以下步骤:
(1)将炼铁高炉钢砖铸造设备放入在砂箱中,其中冒口保温套10的厚度为30mm、冒口垫4的厚度为40mm;所述钢砖外模1上连接4块材质为ZG270-500的内冷铁2;
(2)将石英砂、886N呋喃树脂、XY-32固化剂按砂:固化剂:树脂=100: 0.3-0.7:0.9-1.5的比例混合,采用呋喃树脂砂工艺进行放砂造型,当砂型强度达到0.8-1.0MPa时,起模、翻箱,然后对造好的型腔依次采用波美度为45~50的涂料、波美度为40~45的涂料、波美度为20~30的涂料进行涂刷,每遍涂料厚度为0.6~0.8mm;涂料涂刷结束后合箱;
(3)将废钢用电弧炉进行熔炼,得到C含量≤0.40%、Si含量≤0.60% 、Mn含量≤0.90%、P含量≤0.035%、S含量≤0.035%的钢水;
(4)在上述钢水中依次加入纯度99.7%的铝锭、改制煤和萤石GaF2进行改质处理;
(5)将处理后的钢水在浇铸温度1570~1600℃,浇铸时间100s~150s的条件下通过所述漏斗口8注入到所述步骤⑵的型腔内,浇铸完毕,自然条件下保温24~36小时;打开型腔,提出钢砖,冷却到常温之后进行退火处理、拉出退火窑空冷,待铸件冷却至200-150℃后使用火焰切割枪切割冒口3,经打磨清理干净、送至炉窑进行回火处理,待磁粉探伤检验合格后,即得所需要的钢砖。
所述步骤(3)中熔炼方法是指采用15吨电弧炉将废钢和配碳生铁加入后送电,待熔清后取样分析化学成分,当C、P等成分符合要求时,立即扒出氧化渣,重新加入造渣材料及合金,送电进入还原期,当温度≥1580℃取样分析常规元素,调整成分,快速升温至1630-1650℃,即得C含量≤0.30%、Si含量≤0.50% 、Mn含量≤0.90%、P含量≤0.040%、S含量≤0.040%的钢水。
所述步骤(5)中工艺支撑孔和冒口切割口采用二氧化碳气体保护焊,将60-70mm深的焊缝堆焊,打磨平整,采用磁粉探伤检验焊缝质量,探伤合格后得到完整炼铁高炉钢砖。
所述步骤(5)中工艺支撑孔和冒口切割口的焊接焊接型号为ER50-6,直径为φ1.6的气保焊丝,采用直流反接的方式,在电流大小为140-160A,电压大小为20-24V,气流量为15L/min进行焊接。
所述步骤(1)中钢砖外模1按照2%的缩尺制作模具。
酒钢7号高炉升级改造项目作为重点试验项目,本发明以吻合技术先进、安全实用、绿色环保、长寿高效的现代化高炉的发展方向。7号高炉的炉喉钢砖,在外形及质量方面都有了很大程度的更改,对于产品的内在质量也有着非常高的要求。传统的钢砖结构,壁厚基本在60-70mm之间,钢砖自身也有清砂孔的设计,钢砖内部的型腔结构可根据钢砖特点进行铸造设计。7号高炉所使用的钢砖,不仅壁厚设计在70-100mm,而且采用ZG270-500作为使用材质的钢砖不能有超过2处直径大于10mm的缺陷,质量要求高,铸造难度大。本发明大幅提升成品质量,通过全新设计的设备和方法提升品控,有效提升炼铁高炉炉喉部位质量及寿命。主要解决高炉钢砖在生产过程中的铸造缺陷和空心内腔的成型问题。工艺孔位置选择,木模制作,砂型芯盒制作,树脂自硬砂造型,冶炼浇铸,热处理,清理打磨,加工等作业工序。本发明适用于小批量,表面质量要求高的厚壁钢砖,这种制备方法结果简单,操作方便,适于推广。具体针对酒钢7号高炉的详细试验改进方案如下:
一种高炉钢砖的制备方法,包括以下步骤:
⑴制作模具(如图1所示):
根据工艺要求将按照2% 的缩尺制作钢砖外模1,并将其放入在砂箱中;同时在砂箱中分别设置2道φ60mm内浇道6、连接在一起的浇铸入口包括1道φ80mm横浇道和1道与浇口杯相连的φ80mm直浇道8; 2道φ60mm内浇道分别与1道φ80mm横浇道5相连,在横浇道上垂直设有φ80mm直浇道和浇口杯;钢砖外模1上开设3个工艺支撑孔和两个清砂孔,其中3个工艺支撑孔的大小为两个130*130*70mm,一个200*130*70mm,两个清沙孔均为φ80mm;分型面上设有2个冒口和与冒口对应的冒口垫,其中每个冒口垫与铸件的连接部位均设有R30的过渡圆角,冒口位于圆弧面的中心线上,冒口大小为φ350*450mm,中心距为650mm,冒口垫大小为φ360*450mm。
⑵制作型腔:
在平底板上放好钢砖模样,然后将石英砂、886N呋喃树脂、XY-32固化剂按(砂:固化剂:树脂)100:06:1.2的比例采用呋喃实质砂工艺进行放砂造型,当砂型强度达到0.8-1.0Mpa时,翻箱,起摸。然后对造好的型腔进行修型,打好圆角,吹干净型腔内浮砂,在依次采用波美度为45-50,40-45,23-30的涂料进行涂刷,每遍涂料厚度为0.6-0.8mm;每次涂刷完毕点燃涂料使其充分燃烧,出去涂料中水分,涂料涂刷结束后,吹扫干净型腔内浮砂和多余涂料进行合箱。
其中886N呋喃树脂的技术指标为含氮量≤3%,游离甲醛≤0.05%,粘度(20℃)mpa.s≤25,密度(20℃)g/cm³为1.12-1.19;XY-32固化剂的技术指标为酸值mg.koh/g:28-34,粘度(20℃)mpa.s≤21;密度为g/cm³为1.36-1.47。
⑶熔炼浇铸:
将废钢与配碳生铁按照一定的比例混合后,采用电弧炉进行熔炼,得到C含量≤0.30%、Si含量≤0.50% 、Mn含量≤0.90%、P含量≤0.040%、S含量≤0.040%的钢水。
其熔炼浇铸方法是指:采用15吨电弧炉将废钢和配碳生铁加入送电,待熔清后取样分析化学成分,当C、P等成分符合要求时,立即扒出氧化渣,重新加入造渣材料及合金,送电进入还原期,当温度≥1580℃取样分析常规元素,调整成分,化学成分合格后,快速升温至1630-1650℃开始出钢,在钢水翻入15吨钢包的过程中加入稀释钢渣用的萤石和造渣剂,出钢结束后准备进行浇铸,然后将所述冶炼的钢水,在浇铸温度为1570~1590℃,浇铸时间为90s~150s的条件下通过浇口杯浇入到所述步骤⑵所得的型腔内,待钢水即将溢出冒口时,停止浇铸。
⑷清理打磨热处理:
其清理方法是指:将自然保温24小时以上的钢砖从型腔中吊出,送至退火窑进行为时4小时的退火处理,拉出炉窑后自然冷却至100-200摄氏度使用火焰切割切除浇铸入口、冒口、飞边等;然后使用角磨机风铲等清理工具将粘砂和毛刺部位打磨干净,送至热处理炉窑进行正回火处理,检验合格后,即得炉喉钢砖的毛坯。
⑸工艺支撑孔的焊接与检测:
其工艺支撑孔的焊接方法是指:将检测合格的钢砖送至焊台后,用预先切割好的板料与工艺支撑孔进行点焊对接,然后采用型号为ER50-6,直径为φ1.6的气保焊丝,采用直流反接的方式,在电流大小为140-160A,电压大小为20-24V,气流量为15L/min的条件下进行焊接;然后再使用角磨机对焊缝处进行抛光打磨处理;最后用着色探伤的方式检测合格后,即可得到一块满足要求的钢砖。
上述尺寸和试剂配方可以根据具体高炉情况进行调整。
Claims (9)
1.一种炼铁高炉钢砖铸造设备,其特征在于包括钢砖外模(1)、内冷铁(2)、冒口(3)、漏斗口(8)和工艺支撑孔(9),所述钢砖外模(1)别与冒口(3)和漏斗口(8)连通,钢砖外模(1)上连接内冷铁(2),钢砖外模(1)上开设工艺支撑孔(9)。
2.根据权利要求1所述的一种炼铁高炉钢砖铸造设备,其特征在于所述钢砖外模(1)分别与两组冒口(3)连通,每组冒口(3)与内浇道(6)连通,两组内浇道(6)与横浇道(5)连通,横浇道(5)通过直浇道(7)与漏斗口(8)连通。
3.根据权利要求1所述的一种炼铁高炉钢砖铸造设备,其特征在于所述冒口(3)上设有冒口垫(4),冒口垫(4)外套装冒口保温套(10)。
4.根据权利要求2所述的一种炼铁高炉钢砖铸造设备,其特征在于所述内浇道的横截面为圆形,内浇道的材质为陶。
5.如权利要求1至4任一项所述一种炼铁高炉钢砖铸造设备的铸造方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将炼铁高炉钢砖铸造设备放入在砂箱中,其中冒口保温套(10)的厚度为30mm、冒口垫(4)的厚度为40mm;所述钢砖外模(1)上连接4块材质为ZG270-500的内冷铁(2);
(2)将石英砂、886N呋喃树脂、XY-32固化剂按砂:固化剂:树脂=100: 0.3-0.7:0.9-1.5的比例混合,采用呋喃树脂砂工艺进行放砂造型,当砂型强度达到0.8-1.0MPa时,起模、翻箱,然后对造好的型腔依次采用波美度为45~50的涂料、波美度为40~45的涂料、波美度为20~30的涂料进行涂刷,每遍涂料厚度为0.6~0.8mm;涂料涂刷结束后合箱;
(3)将废钢用电弧炉进行熔炼,得到C含量≤0.40%、Si含量≤0.60% 、Mn含量≤0.90%、P含量≤0.035%、S含量≤0.035%的钢水;
(4)在上述钢水中依次加入纯度99.7%的铝锭、改制煤和萤石GaF2进行改质处理;
(5)将处理后的钢水在浇铸温度1570~1600℃,浇铸时间100s~150s的条件下通过所述漏斗口8注入到所述步骤⑵的型腔内,浇铸完毕,自然条件下保温24~36小时;打开型腔,提出钢砖,冷却到常温之后进行退火处理、拉出退火窑空冷,待铸件冷却至200-150℃后使用火焰切割枪切割冒口(3),经打磨清理干净、送至炉窑进行回火处理,待磁粉探伤检验合格后,即得所需要的钢砖。
6.如权利要求5所述一种炼铁高炉钢砖铸造设备的铸造方法,其特征在于所述步骤(3)中熔炼方法是指采用15吨电弧炉将废钢和配碳生铁加入后送电,待熔清后取样分析化学成分,当C、P等成分符合要求时,立即扒出氧化渣,重新加入造渣材料及合金,送电进入还原期,当温度≥1580℃取样分析常规元素,调整成分,快速升温至1630-1650℃,即得C含量≤0.30%、Si含量≤0.50% 、Mn含量≤0.90%、P含量≤0.040%、S含量≤0.040%的钢水。
7.如权利要求5所述一种炼铁高炉钢砖铸造设备的铸造方法,其特征在于所述步骤(5)中工艺支撑孔和冒口切割口采用二氧化碳气体保护焊,将60-70mm深的焊缝堆焊,打磨平整,采用磁粉探伤检验焊缝质量,探伤合格后得到完整炼铁高炉钢砖。
8.如权利要求7所述一种炼铁高炉钢砖铸造设备的铸造方法,其特征在于所述步骤(5)中工艺支撑孔和冒口切割口的焊接焊接型号为ER50-6,直径为φ1.6的气保焊丝,采用直流反接的方式,在电流大小为140-160A,电压大小为20-24V,气流量为15L/min进行焊接。
9.如权利要求5所述一种炼铁高炉钢砖铸造设备的铸造方法,其特征在于所述步骤(1)中钢砖外模(1)按照2%的缩尺制作模具。
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