簡(jiǎn)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái)我國(guó)的高爐煉鐵工藝技術(shù)已經(jīng)取得很大進(jìn)步，煉鐵流程主要包括選材、制模、熔煉等環(huán)節(jié)，下面針對(duì)冷卻壁的鑄造展開(kāi)詳細(xì)討論，主要介紹其分類(lèi)、造型工藝、砂型制造以及鐵水熔煉工藝，希望為相關(guān)生產(chǎn)部門(mén)提供一定參考。現(xiàn)階段高爐煉鐵在具體生產(chǎn)過(guò)程中還存在一些不足，需要我們改進(jìn)和完善。
關(guān)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(duì)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(duì)冷卻壁的鑄造工作必須重視起來(lái)。鑄造前的準(zhǔn)備必須充分，鑄造中要根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)生產(chǎn)步驟，鑄造后要對(duì)其質(zhì)量反復(fù)檢驗(yàn)，合格后方可用于實(shí)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(shí)提高精鐵質(zhì)量，相應(yīng)的鐵質(zhì)材料用于工程建設(shè)時(shí)，對(duì)提高工程質(zhì)量有非常大的幫助。
1冷卻壁分類(lèi)及要求概述
1.1分類(lèi)相關(guān)介紹
冷卻壁在加強(qiáng)高爐穩(wěn)定性的同時(shí)大大延長(zhǎng)其使用壽命。不同類(lèi)型的冷卻壁在使用周期和使用注意事項(xiàng)上各有差異，按照其結(jié)構(gòu)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(lèi)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(lèi)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(duì)管接頭的精度要求較高，在鑄造時(shí)對(duì)其需重點(diǎn)監(jiān)測(cè)；鐵水熔煉及球化處理設(shè)施的選擇要嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，采用最佳熔煉設(shè)備能夠有效保證冷卻壁的質(zhì)量。對(duì)于光面冷卻壁的制造沒(méi)有過(guò)多的要求，對(duì)灰鑄鐵的材質(zhì)要求較低，因此該類(lèi)型冷卻壁是工廠生產(chǎn)中的常規(guī)生產(chǎn)類(lèi)型[1]。若想進(jìn)一步提高光面冷卻壁的質(zhì)量，在生產(chǎn)時(shí)可利用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)。
2冷卻壁形狀制造流程相關(guān)介紹
2.1對(duì)外形進(jìn)行初步確定
在冷卻壁進(jìn)行造型時(shí)，通常采用的是強(qiáng)度等級(jí)為一級(jí)的木材，經(jīng)過(guò)初步搭建制作出冷卻壁模樣，再用樹(shù)脂砂材料作為冷卻壁的主要組成材料，并在樹(shù)脂砂中將冷卻水管進(jìn)行合理分布。冷卻水管對(duì)球鐵的凝固有較大影響，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行模擬試驗(yàn)，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(dòng)。此外，為保證樹(shù)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(shù)脂板。
2.2冷卻水管設(shè)計(jì)與安裝概述
2.2.1彎制與收縮量相關(guān)介紹
冷卻壁對(duì)鐵水的冷卻，主要依靠其內(nèi)部的冷卻水管對(duì)鐵水進(jìn)行冷卻，在大幅度溫差變化下水管會(huì)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(jìn)行收縮量確定時(shí)需要進(jìn)行模擬試驗(yàn)，此時(shí)冷卻壁需保持正常溫度，由試驗(yàn)可知收縮量通常為0.5%。在確定收縮量后，需要對(duì)水管進(jìn)行除銹處理，以確保冷卻工作時(shí)水管中的水能正常流動(dòng)。
2.2.2套管安裝相關(guān)介紹
水管上套管的安裝能對(duì)水管起到保護(hù)作用，防止冷卻壁溫度過(guò)高燒壞水管。在套管安裝時(shí)，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(jìn)冷卻壁對(duì)鐵水冷卻工作的順利進(jìn)行。
2.2.3防滲處理相關(guān)介紹
對(duì)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(dāng)中，對(duì)冷卻工作造成不利影響。KC202是工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的防滲碳材料，在進(jìn)行涂刷時(shí)厚度控制在0.3mm左右為宜。
2.2.4尺寸控制相關(guān)介紹
進(jìn)行高爐熔煉時(shí)具有較高的溫度，為保證熔煉過(guò)程的安全性，必須對(duì)熔爐安裝精度和質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。數(shù)控切割技術(shù)的使用能夠有效提高安裝精度，該技術(shù)主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)爐殼安裝孔的精確定位，對(duì)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(guò)3mm，同時(shí)對(duì)水管收縮量的控制不能局限于熱脹冷縮的模擬試驗(yàn)，在設(shè)計(jì)時(shí)還需要預(yù)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(duì)控制管道偏差有著很大的輔助作用，其原理是通過(guò)對(duì)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(guān)介紹
2.3.1材料選擇概述
目前通常選用樹(shù)脂砂對(duì)冷卻壁進(jìn)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(shí)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(shí)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(xiàng)
冷卻壁進(jìn)行鑲磚操作時(shí)，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(jìn)行覆蓋，可進(jìn)一步保護(hù)鑲磚不受鐵水影響。
2.3.3直澆道與冒口設(shè)置介紹
冷卻過(guò)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(shè)置多個(gè)冒口和直澆道防止鐵水對(duì)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(tái)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(guān)介紹
3.1熔煉材料相關(guān)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(lèi)型鑄鐵斷面尺寸較厚，對(duì)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(duì)鐵素體的各項(xiàng)組成成分進(jìn)行合理控制，經(jīng)過(guò)研究人員的反復(fù)試驗(yàn)，對(duì)鐵素體各項(xiàng)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(duì)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(yán)格遵照上述標(biāo)準(zhǔn)，冷卻壁的質(zhì)量將得到很大提升。
3.2熔煉工藝相關(guān)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(gè)明顯的缺陷即斷面尺寸過(guò)厚，不利于熔煉工藝的進(jìn)行。因此在對(duì)球墨鑄鐵進(jìn)行熔煉時(shí)，需要沖天爐和中頻爐配合使用，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵的熔煉和精煉。
3.3鐵水處理相關(guān)介紹
鐵水球化工藝對(duì)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(jìn)行球化處理。主要工藝過(guò)程如下：將75SiFe粉碎成均勻大小并進(jìn)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(yīng)。將反應(yīng)產(chǎn)物用球鐵專(zhuān)用劑進(jìn)行覆蓋，經(jīng)過(guò)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(yīng)。當(dāng)鐵水出完，采用球化孕育技術(shù)使其發(fā)生球化反應(yīng)，球化反應(yīng)越劇烈孕育出的石墨球精度就越高[4]。最后將球墨鑄鐵進(jìn)行快速扒渣并澆注，同時(shí)需充入惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，氬氣是工業(yè)生產(chǎn)常用的惰性氣體。
4結(jié)語(yǔ)
工業(yè)生產(chǎn)中，冶煉技術(shù)的不斷提升為我國(guó)的各項(xiàng)建設(shè)事業(yè)提供了更加優(yōu)質(zhì)的原材料，同時(shí)加快了工業(yè)化進(jìn)程的腳步。本文主要介紹高爐煉鐵冷卻壁的分類(lèi)、造型工藝、砂型制造以及鐵水熔煉工藝，使人們對(duì)高爐煉鐵有了更加系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。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(jìn)和完善，對(duì)建筑質(zhì)量的提高有很大幫助。
參考文獻(xiàn)
[1]李文獻(xiàn).淺析煉鐵高爐球鐵冷卻壁的鑄造[J].南方農(nóng)機(jī),2018(11).
[2]洪軍,左海濱,張建良等.高爐鑄鐵冷卻壁結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,(1):5-7,53.
[3]席立朋.邯寶煉鐵廠2#高爐冷卻壁維護(hù)與生產(chǎn)實(shí)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
