CN203559062U - 炼铁高炉用镶嵌复合高铬铸铁炉喉钢砖 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种炼铁高炉用镶嵌复合高铬铸铁炉喉钢砖，包括碳钢或低合金钢铸造的钢砖基体以及抗磨高铬铸铁铸造的抗磨镶块，在钢砖基体工作面上铸有燕尾榫槽；用耐火材料将镶块镶嵌在基体燕尾榫槽中，构成复合高铬铸铁炉喉钢砖，抗磨镶块的高度高出钢砖基体工作面形成凹凸间隔分别的结构，有效保护钢砖基体。这种复合炉喉钢砖既具有碳钢、低合金钢的强韧性，又具有高铬抗磨铸铁的高抗磨性，提高复合炉喉钢砖的服役寿命。

Description

炼铁高炉用镶嵌复合高铬铸铁炉喉钢砖

技术领域

本实用新型涉及一种钢砖，特别涉及一种由抗磨高铬铸铁镶块与普碳钢或低合金铸钢基体复合组成的炼铁高炉用镶嵌复合高铬铸铁炉喉钢砖。

背景技术

高炉是钢铁企业炼铁生产的至关重要的设备，关系到企业的规模、效益、环保等。高炉炉喉处于高炉上部，是高炉炉料进入高炉的必经之路，而炉喉钢砖是安装在高炉炉喉处用来保护高炉炉体和保证高炉正常运行的重要高炉部件。

高炉入炉炉料是由铁、钙、硅、镁、铝等很多种元素的氧化物以及焦炭等物料组成的，硬度高，形状有粉状，球团状，块状。高炉炼铁是大规模连续性生产，通过炉喉加入高炉的炉料的流量是很大的，以1080m3高炉为例，利用系数2.4时，每小时经过炉喉钢砖的炉料大约215吨左右，而且是长期的，连续不断的。因炉料经过炉喉钢砖时具有一定的速度，对炉喉钢砖造成不断地冲击与冲刷磨损，所以要求炉喉钢砖具有较高的强度、韧性和耐磨性；另一方面，炉喉钢砖在不断地受到炉料冲刷以外，同时受到来自下方炉身部分冶炼过程中化学反应产生的高温炉气的熏烤和冲蚀，正常情况下经过钢砖时炉气的温度在240℃左右，非正常情况下，即炉况异常时，短时温度可达700-800之间，炉气温度的波动变化达到400℃~500℃，这种环境条件要求炉喉钢砖应该具有良好的耐热性，既要有良好的抗高温氧化性，也要具有良好的抗热震性能。

由以上分析可知：炉喉钢砖应当具有一定的强度、韧性，良好的抗磨性，以及抗氧化性和抗热震性能。而高炉炼铁是一个连续的生产过程，在一个设计的检修期内是不能随便停产更换备件的，所以要求备品备件的服役寿命必须达到设计要求，也就是说备品备件的安全可靠性也是必须具备的。

目前国内外炼铁高炉上，炉喉段所用的备件，也就是炉喉钢砖是单一材质铸造的，通常是采用普通铸钢或低合金铸钢，这些铸钢件强度高，韧性好，不会发生早期突发失效事故，具有安全可靠性，但是抗磨损性能差，抗高温氧化性与抗热震性能差，因而服役寿命较短，有的不到一年就需要更换，制约了高炉的生产效率。在制造炉喉钢砖所用材料中，有些铸铁材料具有较高的耐磨性，但是强度低、韧性差，耐热性不良，例如一些低合金耐磨铸铁，不能制作炉喉钢砖；有些高铬系列抗磨铸铁虽然具有很高的抗磨性，很高的抗高温氧化性能，硬度很高，但是韧性很差，抗热震性能不高，也难以制作炉喉钢砖。一些合金铸钢，如模具钢，经淬火回火热处理后，具有高强度，高硬度，较好的耐磨性能，足够的韧性，但是炉喉钢砖用量大，规格尺寸大，铸造困难，热处理更加困难，因而也不适宜用以制造炉喉钢砖。

可见，目前使用单一材质来制作炉喉钢砖，要么材质不耐磨，寿命不长；要么脆性高，安全性差；要么因铸造、热处理等工艺问题，不适宜用以制造炉喉钢砖。

发明内容

针对现有炉喉钢砖的耐磨性能低、使用寿命低的缺点，本实用新型提供了一种炼铁高炉用镶嵌复合高铬铸铁炉喉钢砖，本实用新型将铸钢的高强度和高韧性之长与高铬铸铁的耐磨性和耐热性之长通过镶嵌有机地组合为一体，形成新型复合炉喉钢砖；与现有技术相比，既具有高耐热性、高耐磨性，又具有高强韧性的优点，使得炉体的安全性、可靠性和服役寿命大大提高。

为达到上述目的，本技术方案如下：

一种炼铁高炉用镶嵌复合高铬铸铁炉喉钢砖，包括钢砖基体，其特征在于：钢砖基体的工作面上设有抗磨镶块。

进一步的，钢砖基体在工作面上间隔开设有燕尾榫槽，每个燕尾榫槽内镶嵌有一个抗磨镶块镶嵌。

进一步的，所述的抗磨镶块投影为等腰梯形，等腰梯形较大的底边镶嵌在燕尾榫槽内。

进一步的，所述抗磨镶块在嵌入端初始处设有倒角。

进一步的，所述抗磨镶块的高大于燕尾榫槽槽深，相邻两抗磨镶块之间存有间隙。

进一步的，燕尾镶块高于钢砖基体工作面20-50mm。

进一步的，抗磨镶块与钢砖基体之间填充有耐火材料。

进一步的，所述的钢砖基体为普碳钢或者低合金材料。

进一步的，所述抗磨镶块为高铬铸铁材料。

本实用新型的工作原理及工作过程如下：

本实用新型主要包括钢砖基体以及与抗磨镶块，两者复合而成且抗磨镶块复合在钢砖基体的工作面；钢砖基体保证炉体的成型以及耐温性能，而位于钢砖基体外的耐磨镶块则保证了炉体的耐磨性能。

钢砖基体的工作面沿钢砖基体宽度延伸方向上设有多个燕尾榫槽，此些燕尾榫槽沿钢砖基体的长度方向由一侧到另一侧间隔设置，每个燕尾榫槽内均镶嵌一个抗磨镶块，在两者的空间内填充有耐火材料。通过本结构，一方面如果抗磨镶嵌用耐火材料有所损坏损失，由于抗磨镶块与燕尾榫槽尺寸的设计，使得看抗磨镶块不会从燕尾榫槽中脱落；另一方面，炉料粉尘的沉积作用将会起到补充作用，使得高铬抗磨铸铁镶块牢牢地镶嵌在炉喉钢砖基体的燕尾榫槽中，而不会脱落。

    钢砖基体的工作表面低于镶块表面，镶块之间存有缝隙，这样抗磨镶块首先受到冲击，有效保护钢砖基体。

钢砖基体采用高强度、高韧性铸钢的低合金铸钢，如 ZG20MnSi等，可以满足炉喉钢砖基体对强度和韧性的要求；抗磨镶块则采用强度高、硬度高、而韧性较好的高铬铸铁，如KmTBCr₂₀Mo₂Cu ，它在淬火/回火状态下HRC≧58，冲击韧性达到5~15J/cm2,抗磨损性能为碳钢的3~6倍。

     综上，由于它是由高强韧性铸钢基体与抗磨耐热高铬铸铁镶块镶嵌组合而成的，这种结构技术特征使它既具有普通铸钢的强韧性，又具有抗磨高铬铸铁的高耐磨性、耐热性，因而带来了提高使用寿命的有益效果；另一方面，抗磨镶块分布使得复合炉喉钢砖工作面形成凹凸面，炉料首先冲刷磨损的是凸出的高耐磨性的高铬铸铁镶块，而镶块具有很高的抗磨性；炉料也会沉积在凹面基体上，沉积的炉料与后进入的炉料形成料磨料，改变了磨损的形式，延缓了磨损，提高复合炉喉钢砖的服役寿命，也就提高了高炉的生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1  为钢砖基体结构示意图；

图2  为抗磨镶块结构示意图；

图3 为复合后钢砖结构示意图；

图中：A1为燕尾槽底部槽宽、A2为燕尾槽上口槽宽、A3为抗磨镶块底厚、H1为燕尾榫槽槽深、H2为抗磨镶块的高度。

具体实施方式

下面未述及的相关技术内容均可采用或借鉴现有技术。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

一种炼铁高炉用镶嵌复合高铬铸铁炉喉钢砖，包括钢砖基体，钢砖基体的工作面上设有抗磨镶块。

所述的钢砖基体如图1所示，采用高强度、高韧性铸钢，如 ZG20MnSi等材料铸成，沿钢砖基体长度方向在钢砖基体作面上间隔开设有多个燕尾榫槽，如图1所示，燕尾榫槽沿钢砖宽度方向延伸，上下间隔均匀设置，每个燕尾榫槽内镶嵌有一个抗磨镶块。

所述的抗磨镶块如图2所示，采用强度高、硬度高、而韧性较好的高铬铸铁铸成，如KmTBCr₂₀Mo₂Cu，抗磨镶块投影为等腰梯形，等腰梯形较大的底边镶嵌在燕尾榫槽内，嵌入端初始处设有倒角。

抗磨镶块的长度由炉喉钢砖基体的宽度来决定，钢砖基体的燕尾榫槽内可设有一个抗磨镶块，当然也可以设有若干抗磨镶块，若干抗磨镶块的长度加起来的总长度应该等于炉喉钢砖的宽度；图1中钢砖基体上燕尾槽底部槽宽为A1、燕尾槽上口槽宽为A2、燕尾榫槽槽深为H1；抗磨镶块底厚为A3、抗磨镶块的高度为H2。

所述抗磨镶块的高度H2大于燕尾榫槽槽深H1，抗磨镶块高于钢砖基体工作面20-50mm；抗磨镶块底厚A3小于燕尾槽底部槽宽A1，大于燕尾槽上部槽宽A2，使镶块从侧面放入燕尾榫槽后，即便是不填充耐火材料浇注料，也不会从榫槽中在工作面方向取出。

相邻两燕尾榫槽抗磨镶块之间存有间隙，整体形成凹凸形状。

镶嵌组合好的复合炉喉钢砖如图3所示，已经将抗磨高铬铸铁镶块镶嵌于铸钢基体的燕尾榫槽中，在抗磨高铬铸铁镶块与铸钢基体燕尾榫槽壁之间形成的等厚间隙中，填充有耐火材料镶嵌料。

制备时，首先铸造炉喉钢砖基体，并清理铸钢基体燕尾榫槽，将槽内的粘砂、飞边、夹渣等清除干净；铸造高铬铸铁抗磨镶块，并打磨清理高铬铸铁镶块梯形部分的外表面，将粘砂、飞边、夹渣等清除干净。

  配制镶嵌用耐火材料，将不同目数、不同材质的耐火材料干混均匀，加入粘结剂再次混合均匀，制成耐火材料浇注料；耐火材料粒度目数从40#到200#按一定比例配制，耐火材料材质包括Al2O3、SiO2、MgO等材料。

  用配制好的耐火材料浇注料填充到钢砖基体燕尾榫槽底部至一定厚度度，将打磨好的高铬铸铁抗磨镶块放到燕尾榫槽中，并使抗磨镶块与燕尾榫槽两壁间距相等，从镶块两侧再填入耐火材料浇注料，震动捣打结实，耐火材料浇注料填充至基体工作面高度为止。逐块逐槽地将抗磨高铬铸铁镶块镶嵌好，如附图3所示，就制成了复合炉喉钢砖。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种炼铁高炉用镶嵌复合高铬铸铁炉喉钢砖，包括钢砖基体，其特征在于：钢砖基体的工作面上设有抗磨镶块；钢砖基体在工作面上间隔开设有燕尾榫槽，每个燕尾榫槽内镶嵌有一个抗磨镶块镶嵌。

2.根据权利要求1所述的炼铁高炉用镶嵌复合高铬铸铁炉喉钢砖，其特征在于：所述的抗磨镶块投影为等腰梯形，等腰梯形较大的底边镶嵌在燕尾榫槽内。

3.根据权利要求2所述的炼铁高炉用镶嵌复合高铬铸铁炉喉钢砖，其特征在于：所述抗磨镶块在嵌入端初始处设有倒角。

4.根据权利要求1所述的炼铁高炉用镶嵌复合高铬铸铁炉喉钢砖，其特征在于：所述抗磨镶块的高大于燕尾榫槽槽深，相邻两抗磨镶块之间存有间隙。

5.根据权利要求4所述的炼铁高炉用镶嵌复合高铬铸铁炉喉钢砖，其特征在于：燕尾镶块高于钢砖基体工作面20-50mm。

6.根据权利要求1所述的炼铁高炉用镶嵌复合高铬铸铁炉喉钢砖，其特征在于：抗磨镶块与钢砖基体之间填充有耐火材料。

7.根据权利要求1所述的炼铁高炉用镶嵌复合高铬铸铁炉喉钢砖，其特征在于：所述的钢砖基体为普碳钢或者低合金材料。

8.根据权利要求2所述的炼铁高炉用镶嵌复合高铬铸铁炉喉钢砖，其特征在于：所述抗磨镶块为高铬铸铁材料。

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