簡析煉鐵高爐球鐵冷卻壁的鑄造范文

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摘要：隨著建筑、橋梁等行業(yè)的快速發(fā)展，很多鐵質(zhì)材料在施工中得到了廣泛應用，鐵質(zhì)材料中雜質(zhì)含量的多少也成為衡量其質(zhì)量高低的重要標準。近年來我國的高爐煉鐵工藝技術已經(jīng)取得很大進步，煉鐵流程主要包括選材、制模、熔煉等環(huán)節(jié)，下面針對冷卻壁的鑄造展開詳細討論，主要介紹其分類、造型工藝、砂型制造以及鐵水熔煉工藝，希望為相關生產(chǎn)部門提供一定參考。現(xiàn)階段高爐煉鐵在具體生產(chǎn)過程中還存在一些不足，需要我們改進和完善。

關鍵詞：高爐煉鐵；冷卻壁；熔煉工藝；鑄造

高爐煉鐵工藝中，球鐵冷卻壁對鐵水的冷卻在很大程度上影響著最終成型鐵塊的質(zhì)量，因此對冷卻壁的鑄造工作必須重視起來。鑄造前的準備必須充分，鑄造中要根據(jù)國家標準嚴格執(zhí)行相關生產(chǎn)步驟，鑄造后要對其質(zhì)量反復檢驗，合格后方可用于實際生產(chǎn)。冷卻壁質(zhì)量高，能夠大大提高煉鐵的工作效率同時提高精鐵質(zhì)量，相應的鐵質(zhì)材料用于工程建設時，對提高工程質(zhì)量有非常大的幫助。

1冷卻壁分類及要求概述

1.1分類相關介紹

冷卻壁在加強高爐穩(wěn)定性的同時大大延長其使用壽命。不同類型的冷卻壁在使用周期和使用注意事項上各有差異，按照其結(jié)構可將冷卻壁分為鑲磚和光面冷卻壁，按照鑄造材料的不同可分為以下四類冷卻壁：鑄鋼式、灰鑄鐵式、鑄銅式以及球墨鑄鐵式。通常在鑄造工藝中，光面冷卻壁的鑄造材料一般選用灰鑄鐵，兩者搭配能使冷卻壁性能得到很大提升。

1.2不同類型冷卻壁的工藝要求

在鑲磚冷卻壁的制造工藝中，需要注意以下幾方面的內(nèi)容：對管接頭的精度要求較高，在鑄造時對其需重點監(jiān)測；鐵水熔煉及球化處理設施的選擇要嚴格按照國家標準，采用最佳熔煉設備能夠有效保證冷卻壁的質(zhì)量。對于光面冷卻壁的制造沒有過多的要求，對灰鑄鐵的材質(zhì)要求較低，因此該類型冷卻壁是工廠生產(chǎn)中的常規(guī)生產(chǎn)類型[1]。若想進一步提高光面冷卻壁的質(zhì)量，在生產(chǎn)時可利用數(shù)控機床進行自動化生產(chǎn)。

2冷卻壁形狀制造流程相關介紹

2.1對外形進行初步確定

在冷卻壁進行造型時，通常采用的是強度等級為一級的木材，經(jīng)過初步搭建制作出冷卻壁模樣，再用樹脂砂材料作為冷卻壁的主要組成材料，并在樹脂砂中將冷卻水管進行合理分布。冷卻水管對球鐵的凝固有較大影響，因此在設計時需要進行模擬試驗，將凝固收縮量控制在合理范圍內(nèi)，收縮量值最好在0.5%左右波動。此外，為保證樹脂砂在造型完成后能夠與木材順利脫落，需要在分模面上加上樹脂板。

2.2冷卻水管設計與安裝概述

2.2.1彎制與收縮量相關介紹

冷卻壁對鐵水的冷卻，主要依靠其內(nèi)部的冷卻水管對鐵水進行冷卻，在大幅度溫差變化下水管會發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象，因此水管的收縮量必須控制在合理范圍內(nèi)。在進行收縮量確定時需要進行模擬試驗，此時冷卻壁需保持正常溫度，由試驗可知收縮量通常為0.5%。在確定收縮量后，需要對水管進行除銹處理，以確保冷卻工作時水管中的水能正常流動。

2.2.2套管安裝相關介紹

水管上套管的安裝能對水管起到保護作用，防止冷卻壁溫度過高燒壞水管。在套管安裝時，其外壁是焊在冷卻壁上的，這樣能夠保證水管與冷卻壁的熱脹冷縮現(xiàn)象處于相同頻率之下，有效促進冷卻壁對鐵水冷卻工作的順利進行。

2.2.3防滲處理相關介紹

對水管的防滲處理在除銹操作之后，主要是防止含碳物質(zhì)滲透到水管當中，對冷卻工作造成不利影響。KC202是工業(yè)生產(chǎn)中常見的防滲碳材料，在進行涂刷時厚度控制在0.3mm左右為宜。

2.2.4尺寸控制相關介紹

進行高爐熔煉時具有較高的溫度，為保證熔煉過程的安全性，必須對熔爐安裝精度和質(zhì)量進行嚴格控制。數(shù)控切割技術的使用能夠有效提高安裝精度，該技術主要是實現(xiàn)對爐殼安裝孔的精確定位，對冷卻水管的直徑要求也較高。工業(yè)制造上規(guī)定其誤差不能超過3mm，同時對水管收縮量的控制不能局限于熱脹冷縮的模擬試驗，在設計時還需要預留出管道膨脹空間，防止管道與冷卻壁直接接觸。配箱的存在對控制管道偏差有著很大的輔助作用，其原理是通過對管頭縱向和橫向中心距的調(diào)節(jié)，合理控制管道偏差[2]。

2.3砂型制造相關介紹

2.3.1材料選擇概述

目前通常選用樹脂砂對冷卻壁進行造型，采用此種砂作為造型材料能夠使冷卻壁面層有很好的光滑度，減小偏差的同時使冷卻壁外形棱角分明。安裝孔砂芯是采用鋼板焊制的，有效避免清砂時出現(xiàn)粘砂現(xiàn)象，在一定程度上提高螺栓孔的精度，有效提高后期高爐煉鐵的質(zhì)量。

2.3.2鑲磚注意事項

冷卻壁進行鑲磚操作時，考慮到其使用周期和工作效率，通常每一層段的鑲磚材質(zhì)都不同。鑲磚表面是與鐵水直接接觸的，因此要做好磚與磚之間的密封工作，防止鐵水滲透。此外還需要采用耐火石棉磚將其面層進行覆蓋，可進一步保護鑲磚不受鐵水影響。

2.3.3直澆道與冒口設置介紹

冷卻過程中，若鐵水直接與冷卻水管接觸便極易破壞水管，因此冷卻壁中設置多個冒口和直澆道防止鐵水對冷卻水管的直接沖刷。直澆道主要分布在冷卻壁一側(cè)，冒口分布在凸臺上，直澆道可減緩鐵水流速，冒口可集中鐵渣便于后續(xù)排渣處理[3]。

3鐵水熔煉工藝相關介紹

3.1熔煉材料相關介紹

目前工業(yè)生產(chǎn)中冷卻壁額熔煉材料通常是球墨鑄鐵，這類型鑄鐵斷面尺寸較厚，對球化處理有很大阻礙。冷卻壁屬于鑄態(tài)鐵素體，想要其具有較好的延展性就必須對鐵素體的各項組成成分進行合理控制，經(jīng)過研究人員的反復試驗，對鐵素體各項元素含量做出如下要求：碳的含量控制在3.5%左右；硅的含量需保持在2.5%左右；錳的含量必須保持在0.5%以下；磷含量保持在0.6%以下。此外盡量保證硫不出現(xiàn)在冷卻壁中。對鑄態(tài)冷卻壁的配比原材料的選用，主要包括以下幾部分：柳鋼生鐵，其在鑄態(tài)鐵中含量最多，在40%左右；河南林州生鐵，其所占比例稍次之，在30%左右；廢鋼和回爐鐵的比例相同，為15%。若原材料配比嚴格遵照上述標準，冷卻壁的質(zhì)量將得到很大提升。

3.2熔煉工藝相關介紹

在鐵水熔煉中常采用的材料是球墨鑄鐵，該鑄鐵含鐵量較高，熔煉出的精鐵質(zhì)量較好。但存在一個明顯的缺陷即斷面尺寸過厚，不利于熔煉工藝的進行。因此在對球墨鑄鐵進行熔煉時，需要沖天爐和中頻爐配合使用，才能實現(xiàn)對鐵的熔煉和精煉。

3.3鐵水處理相關介紹

鐵水球化工藝對最終鑄態(tài)鐵素體的質(zhì)量有著非常大的影響，因此必須明確處理步驟并按步驟進行球化處理。主要工藝過程如下：將75SiFe粉碎成均勻大小并進行干燥處理，接著在鐵水中放入一定比例的球化劑，使其與75SiFe反生反應。將反應產(chǎn)物用球鐵專用劑進行覆蓋，經(jīng)過一系列操作后就可出鐵水，每次出鐵水都要留下1/3繼續(xù)和球化劑反應。當鐵水出完，采用球化孕育技術使其發(fā)生球化反應，球化反應越劇烈孕育出的石墨球精度就越高[4]。最后將球墨鑄鐵進行快速扒渣并澆注，同時需充入惰性氣體進行保護，氬氣是工業(yè)生產(chǎn)常用的惰性氣體。

4結(jié)語

工業(yè)生產(chǎn)中，冶煉技術的不斷提升為我國的各項建設事業(yè)提供了更加優(yōu)質(zhì)的原材料，同時加快了工業(yè)化進程的腳步。本文主要介紹高爐煉鐵冷卻壁的分類、造型工藝、砂型制造以及鐵水熔煉工藝，使人們對高爐煉鐵有了更加系統(tǒng)的認識。鐵質(zhì)材料在建筑施工上的使用特別廣泛，煉鐵工藝的不斷改進和完善，對建筑質(zhì)量的提高有很大幫助。

參考文獻

[1]李文獻.淺析煉鐵高爐球鐵冷卻壁的鑄造[J].南方農(nóng)機,2018(11).

[2]洪軍,左海濱,張建良等.高爐鑄鐵冷卻壁結(jié)構優(yōu)化[J].武漢科技大學學報(自然科學版),2015,(1):5-7,53.

[3]席立朋.邯寶煉鐵廠2#高爐冷卻壁維護與生產(chǎn)實踐[J].河北冶金,2017,(4):29-31.

[4]洪軍,左海濱,張建良,李峰光,沈猛,鐵金艷.影響高爐冷卻壁冷卻性能的若干因素分析[J].冶金能源,2015,(2):13-15,29.

作者:靳亞濤 單位:河鋼股份有限公司承德分公司煉鐵事業(yè)部