[发明专利]一种高炉渣干式余热回收用复合铸段的制造方法

说明书

一种高炉渣干式余热回收用复合铸段的制造方法，采用铜球作为复合铸段的内芯，通过钢模浇铸的方式使内芯铜球与外壳材料形成复合铸段，复合铸段外壳钢材采用铁素体钢，铜球与外壳材料的体积比为1：4‑1：15；浇注温度为1510℃‑1380℃。本发明的复合铸段内部的铜芯导热系数大，与液态高炉渣接触后可实现快速换热储热，而外部的铁素体钢使用寿命长，可满足高炉渣干式余热回收工艺的连续使用要求。复合铸段的外部钢质壳体，可通过磁选工艺实现铸段的回收再利用。复合铸段具有内铜、外钢的结构，铜芯换热速度快，抗高温冲击能力更强。复合铸段采用钢模生产，铸造工艺排气工艺难度小，钢水包裹铜球居中程度高。

技术领域

本发明涉及复合铸段制造技术邻域，尤其涉及一种高炉渣干式余热回收用复合铸段的制造方法。

背景技术

高炉渣是高炉冶炼的副产物。其主要成分为氧化钙、氧化镁、三氧化二铝、二氧化硅等，可代替天然岩石生产水泥或矿渣微分等用于建材产品。高炉渣的出炉温度大于1500℃， 1吨高炉渣所含有的热量相当于64kg标准煤，现行的处理方法采用水淬工艺，除了少部分北方企业在冬天利用冲渣水的余热进行采暖外，基本没有其他有效的余热回收方式。因此，不仅高炉渣的显热及潜热无法回收利用，造成重大的能源浪费。而且INBA法水冲渣工艺还造成水资源的大量浪费，对大气、水和土壤也造成了严重的污染。经调研，国内外开发高炉渣干式余热回收技术研究较多，但一直未有工业化应用的报道。

经调研，国内外多数高炉熔渣显热回收技术目前均处于实验室研究阶段，可将其余热回收方式分为物理热回收法和化学热回收法。其中前者根据熔渣前处理方法的不同，又分为滚筒法、风淬法、连铸式余热锅炉法、机械搅拌法、转杯法、钢球冷淬法等。其中钢球冷淬法因具有不耗水、热回收潜力大、硫化物排放少等优点，成为高炉渣余热回收技术的重要研究方向。

但该工艺所使用的钢球需具有导热系数大、蓄热放热速度快、抗高温冲击能力强、寿命长等特点，单一材质的钢球难以满足高炉渣余热回收工艺要求。

双金属复合的方法有铸造复合、扩散连接、冷轧、挤压、爆炸焊、等离子活化烧结、搅拌摩擦焊等。其中，固液复合铸造是一种十分简单、经济、有效的双金属复合方法。

固液复合铸造技术是将覆层金属液浇注到已预制好的基体金属上或将已表而处理好的基体金属沉没于覆层金属液中，通过两种金属间的扩散反应形成连续的金属间扩散区从而形成复合材料的工艺方法。许多研究都使用复合铸造来连接相同或相异金属对，如钢/ 铸铁、钢/铝、铜/铝、铝/铝、镁/镁、铝/镁、钛/铝等。

但是，现有技术中的钢球难以满足钢球冷淬法高炉渣余热回收工艺要求，而且高炉渣余热回收工艺专用复合钢球的相关制作技术相对较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高炉渣干式余热回收用复合铸段的制造方法，克服现有技术存在的不足，生产出的复合铸段具备导热系数大、蓄热放热速度快、抗高温冲击能力强、寿命长、可规模化生产等特点，可满足高炉渣干式余热回收工艺的要求。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种高炉渣干式余热回收用复合铸段的制造方法，采用铜球作为复合铸段的内芯，通过钢模浇铸的方式使内芯铜球与外壳材料形成复合铸段，具体包括如下步骤：

1)将铜球用支架固定于钢模中间并将钢模组装固定；

2)铜球与外壳材料的体积比为1：4-1：15；

3)复合铸段外壳钢水熔化至1510℃-1460℃，并保温20-40min后加入脱氧剂脱氧；

4)向钢模中浇注复合铸段外壳钢水，浇注温度为1510℃-1380℃；

5)钢模中钢水自然冷却20-40min后，将钢模固定夹具打开；钢模继续自然冷却20-40min后，将钢模模具打开，得到外壳钢材为铁素体钢的复合铸段。