[发明专利]一种厚大断面高延伸率球墨铸铁冷却壁的铸造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及炼钢炼铁技术领域，具体涉及一种断面厚大于200mm、延伸率δ≥24%球墨铸铁材料以及生产断面厚大于200mm、高延伸率δ≥24%铁素体球墨铸铁高炉冷却壁的铸造方法,即一种厚大断面高延伸率球墨铸铁冷却壁的铸造方法。

背景技术：

随着我国钢铁工业日益迅猛发展，近十多年来，炼铁设备坚持走高炉大型化、集约节能化、自动化发展的道路。高炉长寿是现代高炉追求的目标，高炉长寿就意味着经济效益的提高，从对国内大型高炉调查来看，高炉冷却壁使用寿命低，是造成高炉一代炉役偏低的一个重要原因。

目前，大型高炉冷却壁，一般采用铸铜、铸钢、铁素体球墨铸铁材质制造。但铸铜高炉冷却壁成本投资太高、不经济，且高炉一旦出现停水等故障极易损坏；铸钢高炉冷却壁虽然有较好的使用性能，但因铸钢高炉冷却壁在制造中因冷却壁本体与内置冷却水管材质趋近一致，其浇注温度过高极易损坏冷却壁内置冷却水管，生产技术难度大，推广应用受到限制；厚壁铁素体球墨铸铁延伸率较低，尤其是心部延伸率更低，生产厚大断面球铁冷却壁的技术关键，是球化铁水经过长时间的液态保持，其在凝固过程中的抗球化衰退问题，以及冷却水管的防渗碳问题。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种大幅度提高厚壁铁素体球墨铸铁延伸率，同时确保水管与本体之间既有紧密的贴合（间隙≤0.2m），又可轻微敲击后易取出，管子表面无渗碳层，从而实现适用于生产冷却能力强、具有良好的高温强度、高温抗变形能力、抗热疲劳及抗氧化生长、耐热冲击及在循环应力作用下不产生裂纹等综合性能，符合大型高炉长寿要求的厚壁冷却壁的一种铸造方法，以适应大型高炉向低成本、集约节能化、长寿命的发展方向要求。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明优选低钛、低硫球生铁、纯净废钢等纯净原材料，采取工艺措施控制球化衰退，其特征在于：优化设计了化学成分，制定了厚大断面高延伸率球墨铸铁的成分规范：碳：3.6～3.9％、硅：2.0～2.2％、锰：0.1～0.2％、硫≤0.02％、磷≤0.05％、锑≤0.002％、残余镁：0.04～0.06％、残余稀土：0.03～0.05% ，铬 ≤0.05%、钛≤0.04%，其铸造方法包括有定向导流球化处理工艺、球化前预孕育及多次强化孕育处理工艺、退移芯棒冷却水管弯管工艺、冷却水管除锈防渗碳防铸熔工艺、内置惰性气体冷却工艺、冷却水管的定位及铸造工艺；

所述的定向导流球化处理工艺，即在球化处理包上部设置一个具有定向导流功能的装置，导流口向下延伸200mm，保证铁水注入位置的准确性，该工艺球化反应稳定，Mg吸收率高，球化效果好，同时大大改善了劳动环境；

所述的球化前预孕育及多次强化孕育工艺，铁水球化前进行预孕育处理，孕育剂加入量0.4%，细化石墨球和共晶团，稳定提高球铁机械性能。

所述的退移芯棒冷却水管弯管工艺，采用专用液压弯管机、自行设计成型退移芯棒进行弯制，对其弯制的水管进行着色探伤没有裂纹、伤痕、凹扁、起皮等缺陷，内置冷却水管通球率≥84%、弯曲部位椭圆度≤17%，弯曲部位壁厚减少率≤20%。通过规范涂刷高温防渗碳涂料，同时确保水管与壁本体之间既有紧密的贴合（间隙≤0.2m），又可轻微敲击后易取出，管子表面无渗碳层；

所述的内置惰性气体冷却工艺是通过对内置冷却水管通入惰性气体冷却工艺，促使厚壁冷却壁芯部迅速结晶冷却，即在同一冷却壁的四根冷却水管两端设计连接丝冒，丝冒顶端焊接一进出通气管，冷却壁在浇注前五分钟开始适量通入惰性气体，通气贯穿浇注过程，浇注完毕后持续通气35分钟。 

进一步，所述的冷却水管防渗碳工艺，在冷却水管1350℃左右铸入冷却壁，会与冷却壁本体铸接成一体。水管铸入前喷砂除锈—烘干—涂刷高温防渗碳涂料—烘干—再次涂刷高温防渗碳涂料。烘干温度200℃以下，不宜过高，否则涂料易起泡疏松剥落，涂料层应薄厚均匀，过薄达不到目的，过厚易在调温 浇注过程中剥落，最佳厚度应为0.2mm左右。 

进一步，所述的定向导流球化处理工艺：

第一步、使用专用5吨球化处理包，加料前将浇包用煤气烘至暗红色，球化剂、孕育剂均经预热，预热温度150～250℃。采用定向导流装置球化处理，放置球化剂一侧面积占包底2/5，深度应容纳添加的球化剂、孕育剂和覆盖剂；

第二步、加料顺序：球化剂（块度10～25mm），先加入凹坑，并舂实，再加入1.0%75#硅铁，摊平舂实，后加入专用覆盖剂覆盖，摊平舂实；

第三步、球铁包上沿应修平整，每次扒渣后要清理包沿的余渣；