[发明专利]GRTCr高强韧高导热冷却壁及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及GRTCr高强韧高导热耐热铸铁冷却壁及其生产方法，属于炼铁高炉及高温窑炉冷却设备领域。

背景技术

长期以来，铸铁冷却壁一直是高炉冷却壁中使用最多、造价最低廉的一种冷却设备。但由于普通灰铸铁HT200和普通耐热铸铁RTCr自身的机械性能的局限性，其抗拉强度仅为σ_b≥200MPa、延伸率δ₅为0，导致冷却壁使用寿命低，影响了高炉正常生产；现有制造工艺为了防止冷却壁水管在浇注过程中渗碳降低冷却水管韧性，在冷却水管外表面涂刷一层陶瓷防渗碳涂料，在形成涂层热障的同时，冷却壁本体与冷却水管之间形成0.1-0.3mm的气隙热障；现有铸造工艺难以解决冷却水管在高温下发生二次氧化问题，降低了水管的有效截面积，缩短了使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种GRTCr高强韧高导热耐热铸铁冷却壁，其本体的抗拉强度σ_b≥450MPa、延伸率δ₅≥5％；冷却水管与冷却壁本体不熔合，其间隙≤0.05mm；钢管表面1mm深度范围内取样分析，相对基体的平均增碳量≤0.02％；钢管内壁光滑，无二次氧化现象。

本发明的目的是这样实现的：GRTCr高强韧高导热耐热铸铁冷却壁采用中频炉熔炼、消失模铸造技术进行生产：金属材料用中频感应炉熔炼，锰在铁水熔清后加入，冶炼温度1400-1550℃，熔炼后期加入硅铁、铬铁，出炉温度控制在1400-1460℃，浇注温度1300-1380℃；出炉时用强效孕育剂进行孕育；GRTCr高强韧高导热耐热铸铁冷却壁的合金元素质量百分比为：C：2.5-3.8、Si：1.5-3.0、Mn：≤1.0、Cr：0.3-3.5、P≤0.20、S≤0.12，余量为Fe。按用无缝钢管弯制出图纸规定的冷却水管，涂刷特制的防渗碳涂层；按冷却壁设计要求加工出泡沫模型，把处理好的冷却水管置入泡沫模型中，利用特制的涂料涂刷、干燥、装箱；把金属材料加入中频感应炉中熔炼，经孕育处理合格后，负压浇注。浇注过程中，在高温铁水的作用下，冷却水管表面1mm深度范围内，相对基体的平均增碳量≤0.02％，同时消除了冷却水管内表面的二次氧化现象。铁水取代泡沫模型，得到与模型形状尺寸一致的冷却壁产品。兹结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

本说明书附图是GRTCr高强韧高导热耐热铸铁冷却壁生产方法工艺流程图，图中箭头表示工艺路线，方框字母表示原辅材料、产品：A钢管、B聚苯乙烯泡沫、C防渗碳涂料、D消失模涂料、E型砂、F砂箱、G型箱、Fe金属原料、Si硅、Mn锰、Cr铬、YJ孕育剂、CP产品；椭圆数字表示工序步骤：1冷却水管煨制、2白模制作、3冷却水管涂刷防渗碳涂料、4模型组装、涂刷消失模涂料、干燥、5模型装箱、6熔炼、7出炉、8孕育、9浇注、10开箱、11清理、12通球打压、13质量检验、14抽真空

具体实施方案

实施例

选用材质为普碳钢、壁厚4-12mm的无缝钢管(A)，弯制冷却水管，完成工序1冷却水管制作；用防渗碳涂料B对制作好的冷却水管进行表面处理，形成防渗碳涂层，完成工序3冷却水管表面处理；利用聚苯乙烯泡沫B加工出冷却壁模型，完成工序2的模型制作；把处理完成的冷却水管植入模型，涂刷消失模涂料D，经干燥后完成工序4模型组装、涂刷消失模专用涂料、模型干燥；干燥好的模型装入砂箱F中，组装浇注系统，加入型砂E震实，得到型箱G备用，熔炼工序6在中频感应炉中进行：把金属原料Fe加入炉内熔炼，熔清后加入铬Cr，冶炼温度控制在1400-1520℃，熔炼后期加入锰Mn、硅Si；进入工序7出炉，出炉温度控制在1400-1460℃，出炉时用强效孕育剂YJ进行孕育，完成孕育工序8，控制GRTCr高强韧高导热耐热铸铁冷却壁合金元素的质量百分比为：C：2.5-3.8、Si：1.5-3.0、Mn：≤1.0、Cr：0.3-3.5、P≤0.20、S≤0.12，余量为Fe；同时，启动型箱真空系统，实施工序14的抽真空操作，进行工序9的浇注作业：浇注条件为型箱压力-0.02--0.09MPa、铁水温度1380-1420℃，浇注按“慢-快-慢”方法进行，开始慢浇以便白模气化气体排出，防止金属液喷溅，当浇注系统泡沫塑料气化掉，形成浇铸通道后，立即转入快浇，使金属液充满浇口杯，封闭住直浇口，使型腔重新处于密封状态，维持一定的真空度，最后为使混杂在金属液中的气化残渣有充足的时间上浮到铸件顶部或集渣冒口里，并使气体有全部排出铸型的机会，由快浇转入慢浇，浇注时力戒断流和金属液大量外溢，以防破坏铸型的真空状态，造成塌箱；浇注完成后经8到10小时的冷却，经工序10开箱、工序11清理、工序12通球打压、工序13质量检验，得到产品GRTCr高强韧高导热耐热铸铁冷却壁。在铸态下，GRTCr高强韧高导热耐热铸铁冷却壁本体的抗拉强度σ_b≥450MPa、延伸率δ₅≥5％。