專利名稱：一種鑄鋼大套及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鐵高爐冷卻設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鑄鋼大套及其制備方法。
背景技術(shù)：
煉鐵高爐的冷卻設(shè)備——鑄鋼大套以及類似產(chǎn)品的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝是:在鋼管外表面采用復(fù)雜的隨形內(nèi)冷鐵或在鋼管內(nèi)裝入固體復(fù)合冷卻介質(zhì)的方法，達(dá)到鋼管不熔穿和一定熔合率的目的。在鋼管外表面采用復(fù)雜的隨形內(nèi)冷鐵存在以下問(wèn)題:
1、內(nèi)冷鐵數(shù)量的計(jì)算與實(shí)際使用要求差距較大，澆注后往往造成冷卻水管與本體熔合率不穩(wěn)定；冷鐵量過(guò)多時(shí)會(huì)存在未熔冷鐵，使本體內(nèi)部出現(xiàn)間隙，影響風(fēng)口大套的導(dǎo)熱能力；冷鐵量過(guò)少時(shí)會(huì)造成冷卻水管被熔穿而大套報(bào)廢；
2、工藝復(fù)雜，工作量大，工人勞動(dòng)強(qiáng)度較高；
3、內(nèi)冷鐵多為在內(nèi)鑄鋼管上焊接固定，這樣對(duì)鋼管造成嚴(yán)重的損害，澆注時(shí)容易在焊接處鋼管熔化而造成水管漏水。在鋼管內(nèi)裝入固體復(fù)合冷卻介質(zhì)存在以下問(wèn)題:
在澆注前裝入固體復(fù)合冷卻介質(zhì)的鋼管，澆注后水管內(nèi)部清理困難，甚至造成廢品。整個(gè)工藝過(guò)程費(fèi)工費(fèi)時(shí)，而且固體復(fù)合冷卻介質(zhì)是蓄熱量大、導(dǎo)熱性好的材料，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的第一 個(gè)技術(shù)問(wèn)題就是提供一種既能實(shí)現(xiàn)由冷卻介質(zhì)帶走過(guò)熱熱量保護(hù)內(nèi)鑄鋼管不致熔穿，又能滿足鋼管外表面需要的熔化熱量達(dá)到一定熔合率的鑄鋼大套。為解決上述第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:包括大套本體,大套本體內(nèi)設(shè)置有冷卻水管，鑄造時(shí)所述的冷卻水管通過(guò)快換接頭與內(nèi)置液體冷卻介質(zhì)的冷卻裝置相連接。其附加技術(shù)特征為:所述的冷卻水管為蛇形盤旋上升成錐臺(tái)形；
所述的冷卻水管為I根。本發(fā)明要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題就是提供一種鑄鋼大套的制備方法。為解決上述第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括下述步驟:
第一步安裝冷卻水管
按圖紙彎制好冷卻水管，對(duì)冷卻水管進(jìn)行試壓檢驗(yàn)和除銹，然后將處理好的冷卻水管放入鑄型內(nèi)，并進(jìn)行可靠固定；
第二步連接冷卻水管
合箱后，將冷卻水管用快換接頭與帶有閥門和液體輸送泵的冷卻裝置相連接；
第三步配置冷卻介質(zhì)
將5 9重量份的水、I 3重量份的氧化鋁粉、二氧化硅粉等金屬氧化物粉或非金屬氧化物粉、0.5 1.5重量份的鋁粉等金屬粉混合充入冷卻裝置并攪拌均勻成為液體冷卻介質(zhì)；
第四步熔煉、澆注
澆注前，開啟冷卻裝置的閥門和液體輸送泵，液體冷卻介質(zhì)在一定的壓力下，以一定的速度在冷卻水管內(nèi)流動(dòng)；將溫度為1550°C 1600°C的高溫鋼水通過(guò)澆注系統(tǒng)注入鑄型，高溫鋼水的熱量通過(guò)冷卻水管管壁傳入冷卻水管內(nèi)的液體冷卻介質(zhì)，由流動(dòng)的液體冷卻介質(zhì)帶走過(guò)熱熱量，降低冷卻水管的溫度；不斷注入的高溫鋼水使冷卻水管外表面達(dá)到熔點(diǎn)而熔化，而冷卻水管內(nèi)表面由于有液體冷卻介質(zhì)的流動(dòng)不斷的帶走過(guò)熱熱量而保持原來(lái)的性能，冷卻水管的外表面不會(huì)繼續(xù)向內(nèi)部深入熔化；
第五步凝固、成型
澆注完畢，由于冷卻水管內(nèi)液體冷卻介質(zhì)的冷卻作用，冷卻水管溫度由里及外降低較快，被熔化的冷卻水管外表面又重新結(jié)晶凝固。待鑄件表面凝固結(jié)殼后，關(guān)閉冷卻裝置的閥門和液體輸送泵，停止供給液體冷卻介質(zhì)，并盡快將快換接頭與大套冷卻水管脫開。完成了冷卻水管外表面淺熔而內(nèi)部保持原材質(zhì)且達(dá)到一定熔化率的工藝過(guò)程，保溫10-15小時(shí)后開箱，鑄鋼大套成型。本發(fā)明所提供的一種鑄鋼大套，利用流動(dòng)的液體冷卻介質(zhì)的熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)作用，將高溫鋼水施加給冷卻水管的過(guò)熱熱量帶出，從而降低澆注時(shí)冷卻水管的過(guò)熱溫度。通過(guò)熱平衡理論計(jì)算出澆注時(shí)需要的液體冷卻介質(zhì)數(shù)量及液體冷卻介質(zhì)的配比,確定冷卻時(shí)間，通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)踐驗(yàn)證的結(jié)合，最終確定合理的液體冷卻介質(zhì)數(shù)量及配比，并確定最終冷卻時(shí)間。澆注溫度可以比常規(guī)澆注溫度高50 100°C，這樣既能實(shí)現(xiàn)由冷卻介質(zhì)帶走過(guò)熱熱量保護(hù)內(nèi)鑄冷卻水管，又能滿足冷卻水管外表面需要的熔化熱量來(lái)達(dá)到熔而不穿且達(dá)到一定熔合率的目的。其優(yōu)點(diǎn)是:
1、造型時(shí)無(wú)需放置復(fù)雜的內(nèi)冷鐵，造型簡(jiǎn)單，能夠保證冷卻水管與大套本體的熔合率，從而提高了鑄鋼大套的導(dǎo)熱能力，滿足了大套的使用要求；
2、設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，鑄造完成后冷卻水管內(nèi)部無(wú)需清理；
3、成品率高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低；
4、冷卻液來(lái)源廣泛，綜合生產(chǎn)成本低。本發(fā)明所提供的一種鑄鋼大套實(shí)現(xiàn)了鑄造時(shí)冷卻水管外表面約Imm左右淺熔而內(nèi)部保持原材質(zhì)的設(shè)計(jì)要求。冷卻介質(zhì)是一種以水為主要原料附加多種固體粉末的混合物。鑄鋼大套的生產(chǎn)采用這種技術(shù)措施后，冷卻水管與大套本體的熔合率達(dá)到設(shè)計(jì)要求，鑄鋼大套的綜合導(dǎo)熱能力大大提高，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。


圖1為本發(fā)明一種鑄鋼大套鑄造時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所提供的一種鑄鋼大套的具體結(jié)構(gòu)和制備方法做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1 所示，本發(fā)明所提供的一種鑄鋼大套包括大套本體1，大套本體I設(shè)置有冷卻水管2，鑄造時(shí)冷卻水管2通過(guò)快換接頭3與冷卻裝置4相連接，冷卻裝置4內(nèi)置液體冷卻介質(zhì)5,冷卻裝置4帶有閥門6、液體輸送泵7和攪拌泵8,液體冷卻介質(zhì)5由攪拌泵8攪拌均勻呈懸浮狀，液體冷卻介質(zhì)5通過(guò)液體輸送泵7送入冷卻水管2內(nèi)，液體冷卻介質(zhì)5在一定的壓力下，以一定的速度在冷卻水管2內(nèi)流動(dòng)，冷卻水管2為蛇形盤旋上升成錐臺(tái)形，冷卻水管2為I根。實(shí)施例1
鑄鋼大套材質(zhì)為ZG230-450，重量約850kg，鑄件主要壁厚80mm，冷卻水管為Φ 51 X 8mm無(wú)縫鋼管，水管材質(zhì)20鋼；
本發(fā)明所提供的一種鑄鋼大套制備時(shí)包括下述步驟:
第一步安裝冷卻水管
按圖紙彎制好冷卻水管2，對(duì)冷卻水管2進(jìn)行試壓檢驗(yàn)和除銹，然后將處理好的冷卻水管2放入鑄型內(nèi)，并進(jìn)行可靠固定；
第二步連接冷卻水管
合箱后，將冷卻水管2用快換接頭3與帶有閥門6、液體輸送泵7、攪拌泵8的冷卻裝置4相連接；
第三步配置冷卻介質(zhì)、確定冷卻時(shí)間
將5重量份的水、I重量份的二氧化硅粉、0.5重量份的鋁粉混合充入冷卻裝置4并由攪拌泵8攪拌,形成懸浮狀的液體冷卻介質(zhì)5 ；
根據(jù)大套的壁厚和重量，確定冷卻時(shí)間為80s ；` 第四步熔煉、澆注
鋼水熔煉至出爐溫度后，進(jìn)行鋼水凈化、脫氧等處理，達(dá)到澆注溫度。澆注前，開啟冷卻裝置4的閥門6和液體輸送泵7，使液體冷卻介質(zhì)5以一定的壓力和速度進(jìn)入大套冷卻水管2內(nèi)；然后將溫度為1600°C的高溫鋼水通過(guò)澆注系統(tǒng)注入鑄型，高溫鋼水的熱量通過(guò)冷卻水管2傳入液體冷卻介質(zhì)5，由液體冷卻介質(zhì)5帶走冷卻水管2的過(guò)熱熱量，降低冷卻水管2的溫度；不斷注入的高溫鋼水使冷卻水管2外表面達(dá)到熔點(diǎn)而熔化，而冷卻水管2內(nèi)表面由于有液體冷卻介質(zhì)5的流動(dòng)不斷的帶走過(guò)熱熱量而保持原來(lái)的性能，冷卻水管2的外表面不會(huì)繼續(xù)向內(nèi)部深入熔化；
第五步凝固、成型
澆注完畢，由于冷卻水管2內(nèi)液體冷卻介質(zhì)5的冷卻作用，水管溫度由里及外降低較快，被熔化的冷卻水管2外表面又重新結(jié)晶凝固，待冷卻時(shí)間達(dá)到80s時(shí)，關(guān)閉冷卻裝置閥門6和液體輸送泵7，并盡快將快換接頭3與大套冷卻水管2脫開，完成了冷卻水管外表面約Imm左右淺熔而內(nèi)部保持原材質(zhì)且達(dá)到一定熔化率的工藝過(guò)程，保溫10小時(shí)后開箱，鑄鋼大套成型。實(shí)施例2
鑄鋼大套材質(zhì)為ZG270-500，重量約1100kg，鑄件主要壁厚100mm，冷卻水管為Φ 60 X 8mm無(wú)縫鋼管,水管材質(zhì)20鋼；
本發(fā)明所提供的一種鑄鋼大套制備時(shí)包括下述步驟:
第一步安裝冷卻水管
按圖紙彎制好冷卻水管2，對(duì)冷卻水管2進(jìn)行試壓檢驗(yàn)和除銹，然后將處理好的冷卻水管2放入鑄型內(nèi)，并進(jìn)行可靠固定；第二步連接冷卻水管
合箱后，將冷卻水管2用快換接頭3與帶有閥門6、液體輸送泵7、攪拌泵8的冷卻裝置4相連接；
第三步配置冷卻介質(zhì)、確定冷卻時(shí)間
將7重量份的水、2重量份的氧化鋁粉、I重量份的鋁粉混合充入冷卻裝置4并由攪拌泵8攪拌，形成懸浮狀的液體冷卻介質(zhì)5 ；
根據(jù)大套的壁厚和重量，確定冷卻時(shí)間為IOOs ；
第四步熔煉、澆注
鋼水熔煉至出爐溫度后，進(jìn)行鋼水凈化、脫氧等處理，達(dá)到澆注溫度。澆注前，開啟冷卻裝置4的閥門6和液體輸送泵7，使液體冷卻介質(zhì)5以一定的壓力和速度進(jìn)入大套冷卻水管2內(nèi)；將溫度為1575°C的高溫鋼水通過(guò)澆注系統(tǒng)注入鑄型，高溫鋼水的熱量通過(guò)冷卻水管2傳入液體冷卻介質(zhì)5，由液體冷卻 介質(zhì)5帶走冷卻水管2的過(guò)熱熱量，降低冷卻水管2的溫度；不斷注入的高溫鋼水使冷卻水管2外表面達(dá)到熔點(diǎn)而熔化，而冷卻水管2內(nèi)表面由于有液體冷卻介質(zhì)5的流動(dòng)不斷帶走過(guò)熱熱量而保持原來(lái)的性能，冷卻水管2的外表面不會(huì)繼續(xù)向內(nèi)部深入熔化；
第五步凝固、成型
澆注完畢，由于冷卻水管2內(nèi)液體冷卻介質(zhì)5的冷卻作用，水管溫度由里及外降低較快，被熔化的冷卻水管2外表面又重新結(jié)晶凝固，待冷卻時(shí)間達(dá)到IOOs時(shí)，關(guān)閉冷卻裝置閥門6和液體輸送泵7，將快換接頭3與冷卻水管2脫開，完成了冷卻水管外表面約Imm左右淺熔而內(nèi)部保持原材質(zhì)且達(dá)到一定熔化率的工藝過(guò)程，保溫12.5小時(shí)后開箱，鑄鋼大套成型。 實(shí)施例3
鑄鋼大套材質(zhì)為ZG230-450，重量1200Kg，鑄件主要壁厚為90mm，冷卻水管為ΦΘΟΧδππιι ;本發(fā)明所提供的一種鑄鋼大套制備時(shí)包括下述步驟:
第一步安裝冷卻水管
按圖紙彎制好冷卻水管2，對(duì)冷卻水管2進(jìn)行試壓檢驗(yàn)和除銹，然后將處理好的冷卻水管2放入鑄型內(nèi)，并進(jìn)行可靠固定；
第二步連接冷卻水管
合箱后，將冷卻水管2用快換接頭3與帶有閥門6、液體輸送泵7、攪拌泵8的冷卻裝置4相連接；
第三步配置冷卻介質(zhì)、確定冷卻時(shí)間
將9重量份的水、2重量份的二氧化硅粉、I重量份的氧化鋁粉、1.5重量份的鋁粉混合充入冷卻裝置4并由攪拌泵8攪拌均勻，形成懸浮狀態(tài)的液體冷卻介質(zhì)5 ；
根據(jù)大套的壁厚和重量，確定冷卻時(shí)間為120s ；
第四步熔煉、澆注
鋼水熔煉至出爐溫度后，進(jìn)行鋼水凈化、脫氧等處理，達(dá)到澆注溫度。澆注前，開啟冷卻裝置4的閥門6和液體輸送泵7，使液體冷卻介質(zhì)5以一定的壓力和速度進(jìn)入大套冷卻水管2內(nèi)；將溫度為1550°C的高溫鋼水通過(guò)澆注系統(tǒng)注入鑄型，高溫鋼水的熱量傳入冷卻水管2內(nèi)的液體冷卻介質(zhì)5，由流動(dòng)的液體冷卻介質(zhì)5帶走冷卻水管2的過(guò)熱熱量，降低冷卻水管2的溫度；不斷注入的高溫鋼水使冷卻水管2外表面達(dá)到熔點(diǎn)而熔化，而冷卻水管2內(nèi)表面由于有液體冷卻介質(zhì)5的流動(dòng)不斷的帶走過(guò)熱熱量而保持原來(lái)的性能，冷卻水管2的外表面不會(huì)繼續(xù)向內(nèi)部深入熔化；
第五步凝固、成型
澆注完畢，由于冷卻水管2內(nèi)液體冷卻介質(zhì)5的冷卻作用，水管溫度由里及外降低較快，被熔化的冷卻水管2外表面又重新結(jié)晶凝固，待冷卻時(shí)間達(dá)到120s時(shí)，關(guān)閉冷卻裝置閥門6和液體輸送泵7，將快換接頭3與冷卻水管2脫開，完成了冷卻水管外表面約Imm左右淺熔而內(nèi)部保持原材質(zhì)且達(dá)到一定熔化率的工藝過(guò)程，保溫15小時(shí)后開箱，鑄鋼大套成型。本發(fā)明所提供的一種鑄鋼大套，利用流動(dòng)的液體冷卻介質(zhì)5的熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)作用，將高溫鋼水施加給冷卻水管2的過(guò)熱熱量帶出，從而降低澆注時(shí)冷卻水管2的過(guò)熱溫度。通過(guò)熱平衡理論可以計(jì)算出澆注時(shí)需要的液體冷卻介質(zhì)5的數(shù)量及液體冷卻介質(zhì)5的配比，確定最終冷卻時(shí)間，通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)踐驗(yàn)證的結(jié)合，最終確定合理的液體冷卻介質(zhì)5的數(shù)量及配比，確定冷卻時(shí)間。澆注溫度可以比常規(guī)澆注溫度高50 100°C，這樣既能實(shí)現(xiàn)由液體冷卻介質(zhì)5帶走過(guò)熱熱量保護(hù)內(nèi)鑄冷卻水管2，又能滿足冷卻水管外表面需要的熔合熱量，從而實(shí)現(xiàn)冷卻水管熔而不穿且達(dá)到一定熔合率的設(shè)計(jì)要求。本發(fā)明經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證確實(shí)可行。本發(fā)明所提供的一種鑄鋼大套不僅限于上述結(jié)構(gòu)，但不管是何種形式，只要鑄件內(nèi)鑄有埋入鋼管 的結(jié)構(gòu)形式的鑄鋼件，都落入本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種鑄鋼大套，包括大套本體，大套本體設(shè)置有冷卻水管，其特征在于所述的冷卻水管鑄造時(shí)通過(guò)快換接頭與內(nèi)置液體冷卻介質(zhì)的冷卻裝置相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鑄鋼大套，其特征在于所述的冷卻水管為蛇形盤旋上升成錐臺(tái)形。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鑄鋼大套，其特征在于所述的冷卻水管為I根。
4.權(quán)利要求1、2或3所述的一種鑄鋼大套的制備方法，其特征在于包括下述步驟 第一步安裝冷卻水管 按圖紙彎制好冷卻水管，對(duì)冷卻水管進(jìn)行試壓檢驗(yàn)和除銹，然后將處理好的冷卻水管放入鑄型內(nèi)，并進(jìn)行可靠固定； 第二步連接冷卻水管 合箱后，將冷卻水管用快換接頭與帶有閥門和液體輸送泵的冷卻裝置相連接； 第三步配置冷卻介質(zhì) 將5 9重量份的水、1 3重量份的氧化鋁粉、二氧化硅粉等金屬氧化物粉或非金屬氧化物粉、O. 5 1. 5重量份的鋁粉等金屬粉混合充入冷卻裝置并攪拌均勻成為液體冷卻介質(zhì)； 第四步熔煉、澆注 澆注前，開啟冷卻裝置的閥門和液體輸送泵，液體冷卻介質(zhì)在一定的壓力下，以一定的速度在冷卻水管內(nèi)流動(dòng)；將溫度為1550°C 1600°C的高溫鋼水通過(guò)澆注系統(tǒng)注入鑄型，高溫鋼水的熱量通過(guò)冷卻水管管壁傳入冷卻水管內(nèi)的液體冷卻介質(zhì)，由流動(dòng)的液體冷卻介質(zhì)帶走過(guò)熱熱量，降低冷卻水管的溫度；不斷注入的高溫鋼水使冷卻水管外表面達(dá)到熔點(diǎn)而熔化，而冷卻水管內(nèi)表面由于有液體冷卻介質(zhì)的流動(dòng)不斷的帶走過(guò)熱熱量而保持原來(lái)的性能，冷卻水管的外表面不會(huì)繼續(xù)向內(nèi)部深入熔化； 第五步凝固、成型 澆注完畢，由于冷卻水管內(nèi)液體冷卻介質(zhì)的冷卻作用，冷卻水管溫度由里及外降低較快，被熔化的冷卻水管外表面又重新結(jié)晶凝固；待鑄件表面凝固結(jié)殼后，關(guān)閉冷卻裝置的閥門和液體輸送泵，停止供給液體冷卻介質(zhì)，并盡快將快換接頭與大套冷卻水管脫開；完成了冷卻水管外表面淺熔而內(nèi)部保持原材質(zhì)且達(dá)到一定熔化率的工藝過(guò)程，保溫10-15小時(shí)后開箱，鑄鋼大套成型。
全文摘要
本發(fā)明屬于煉鐵高爐冷卻設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種鑄鋼大套及其制備方法。其主要技術(shù)特征為包括大套本體，大套本體設(shè)置有冷卻水管，所述的冷卻水管在鑄造時(shí)通過(guò)快換接頭與內(nèi)置液體冷卻介質(zhì)的冷卻裝置相連接；所述的冷卻水管為蛇形盤旋上升成錐臺(tái)形；所述的冷卻水管為1根。本發(fā)明所提供的一種鑄鋼大套，利用流動(dòng)的液體冷卻介質(zhì)的熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)作用，將高溫鋼水施加給冷卻水管的過(guò)熱熱量帶出，降低澆注時(shí)冷卻水管的過(guò)熱溫度，從而達(dá)到外表面淺熔而內(nèi)部保持原材質(zhì)的“熔而不穿”狀態(tài)。該方法造型簡(jiǎn)單，操作方便，成品率高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，生產(chǎn)成本低，設(shè)備使用壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)C21B7/10GK103255252SQ20131020694
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月30日
發(fā)明者鐵金艷, 沈猛 申請(qǐng)人:河北天宇高科冶金鑄造有限公司