[发明专利]一种高炉用铸钢冷却壁的铸造方法

说明书

本发明属于高炉冷却装置的制造方法，特别是涉及一种冶金高炉用冷却壁的铸造方法。

冷却壁是高炉的冷却装置，它可使炉衬内的热量传递出去，并在高炉内部使炉渣在炉衬上冷凝成一层保护性渣皮，保护炉衬及炉壳，所以冷却壁对高炉的寿命有重要意义。

长期以来，高炉用冷却壁都是用铸铁材料浇注而成。这种冷却壁易受铁水侵蚀而损坏，使用寿命较低。为提高冷却壁寿命，近年来出现了铸钢冷却壁。武汉钢铁公司1987年公开了一种焊接式铸钢冷却壁，其专利申请号为：87101904。铸钢冷却壁的本体理化性能如强度、韧性、抗热冲击能力都比铸铁冷却壁理化性能好，而冷却壁本体理化性能恰恰是影响其寿命的重要因素。实践证明，铸钢冷却壁寿命比铸铁冷却壁寿命长。

上面提到的专利申请号为87101904的焊接式铸钢冷却壁，其制造方法是将事先分别铸造好的冷却壁的分体，包括：冷面、热面等几个部分组装在一起，用焊接的方法使之成为一个整体。冷却壁的水路铸在分体中的热面上，当冷面和热面合在一起时，形成密封的水路系统。用这种方法制造的铸钢冷却壁其缺点是：冷却壁在工作中一旦变形，便会破坏冷热面两部分的严密贴合，使进水口部与出水口部混淆在一起，形成死水端，影响冷却效果，对高炉寿命产生影响。

本发明的目的是提供一种新的铸造工艺，由此制造出一种使用寿命长且使用效果优于焊接式铸钢冷却壁的整体铸造的铸钢冷却壁。

整体铸造铸钢冷却壁的结构，如同铸铁冷却壁，由冷却壁本体、进出水管及保护管构成。由于铸钢件的浇注温度是在1570℃～1580℃之间，而镶在铸件中做为进出水管用的无缝钢管的熔点在1500℃左右，因而保护该无缝钢管在浇注时不被高温融化是整体铸造铸钢冷却壁的关键问题。

本发明提供的铸造工艺是，采用惰性气体、二氧化碳或水蒸气作为冷却剂，在铸造冷却壁的过程中，将作为冷却剂的气体通入铸件中的无缝钢管管道内，带走钢管内热量，使钢管温度降低，保护该钢管在高温条件下不被融化，得以实现整体铸造铸钢冷却壁。

整体铸造铸钢冷却壁的进出水管即无缝钢管和保护管都是铸入的，结构紧密坚固，与焊接式铸钢冷却壁相比，不存在潜在的冷却壁变形情况下形成水路死水端问题，也不存在组装焊接中热区质量问题。真正体现了铸钢件的高强度和韧性，抗热冲击性的本体理化性能。

下面结合本发明的实施例对本发明做进一步说明：

推荐使用钢种ZG230-450、ZG270-500铸钢，用电弧炉冶炼。钢水浇注温度1570～1600℃，将事先弯制成形并处理合格的无缝钢管按要求安放于型腔中固定好，下芯盒箱，进出水管头露出箱外100mm，通过压力表和胶管将露在沙箱之外的管头的一端与管道连接，连接之处用接头卡紧。

（1）用惰性气体作冷却剂。所说惰性气体包括氮、氩、氖、氦等。空气温度10℃左右时，在浇注前15分钟向钢管内通气;空气温度0℃以下时，通气与浇注同时进行。管路内气体的压力一般为0.4MPa-1.5MPa。

以氮气为例，通气时打开氮气管道阀门向铸件中的管内通气。该通入的氮气可于露在砂箱外的管头的另一端回收或放空。待冒口凝固后，仍持续通气20分钟后停气。然而拨掉连接管头的胶管，用管帽将进出管头密封，防止管内进入空气而使管内壁产生氧化层。

（2）用二氧化碳作为冷却剂

将15个装满二氧化碳的瓶子并联在一个∮50×5mm的无缝钢管的汇流排上，汇流排与∮500×1000mm的贮气罐相通。贮气罐中事先已充足二氧化碳，压力为0.4MPa。贮气罐的出口联接3/4″截流阀及胶管并与已按要求放入砂型内的进出水管头的一端接通。浇注的同时，向铸件中钢管内通气。贮气罐内压力应保持在0.4MPa。待冒口凝固后改用通氮气冷却20分钟后停气。以后的操作与用氮气作冷却剂的后续保护方法相同。

（3）用水蒸气作为冷却剂

供气管道与铸件中进出水管的管头一端接通，浇注前10分钟向铸件中钢管管道内通水蒸汽。待冒口凝固后改用通惰性气体冷却20分钟后停气，以后的操作又与用氮气作冷却剂的后续保护方法相同。