《一種高爐用鑄鋼冷卻壁及其製造方法》是馬鞍山市潤通冶金材料有限公司於2014年10月29日申請的發明專利，該專利申請號為2014105920452，公布號為CN104293994A，專利公布日為2015年1月21日，發明人是朱童斌、慶輝、李以則。
《一種高爐用鑄鋼冷卻壁及其製造方法》屬於高爐冷卻壁技術領域。其步驟為：步驟一：將彎管前的冷卻水管的一端堵住，從冷卻水管的另一端裝填耐高溫填料；將裝填耐高溫填料後的冷卻水管在彎管機上按彎頭順序進行冷彎操作；步驟二：型砂的準備包括面砂和背砂的準備；步驟三、利用型砂進行造型；鑄鋼冷卻壁的澆注鋼水出鋼溫度控制在1610～1620℃，澆注溫度控制在1550～1560℃之內；步驟四、後續處理。該發明使得冷卻水管與鑄鋼冷卻壁本體無縫隙熔合在一起，在高溫鋼水包熔下冷卻水管的管壁也不會熔穿，成功達到“熔而不化”而“無縫隙”的效果，使得鑄鋼冷卻壁的冷卻水管通球率達100％，冷卻水管經水壓試驗合格率達100％。
2019年5月16日，《一種高爐用鑄鋼冷卻壁及其製造方法》獲得安徽省第六屆專利獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名：一種高爐用鑄鋼冷卻壁及其製造方法
- 公布號：CN104293994A
- 公布日：2015年1月21日
- 申請號：2014105920452
- 申請日：2014年10月29日
- 申請人：馬鞍山市潤通冶金材料有限公司
- 地址：安徽省馬鞍山市慈湖高新技術產業開發區銀杏大道118號
- 發明人：朱童斌、慶輝、李以則
- 代理機構：南京知識律師事務所
- 代理人：蔣海軍
- Int.Cl.：C21B7/10(2006.01)I、B22C9/02(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
煉鐵高爐中大量使用冷卻壁砌就，作為新一代高爐冷卻壁的鑄鋼冷卻壁與2014年10月之前普遍採用的球墨鑄鐵冷卻壁相比，具有延伸率高、抗拉強度高、熔點高、抗熱衝擊性及整體導熱性能好等優點。鑄鐵冷卻壁基體與冷卻水管材質相差很大，受基體材質和鑄造工藝的限制，基體與冷卻水管之間存在0.1～0.3毫米的氣隙，導致熱阻增大。然而，鑄鋼冷卻壁基體與冷卻水管材質相同或相近，特別的鑄造技術使冷卻水管的外壁與基體熔合為一體無縫隙，而內壁不熔化、不變形。鑄鋼冷卻壁基體與冷卻管道融為一體，消除了球墨鑄鐵冷卻壁中基體與冷卻管之間的間隙，減少了熱阻，從而提高了高爐的使用壽命。用機械解剖和金相顯微鏡觀察熔合交界區域無氣隙和夾層，其組織為冶金結合組織。
鑄鋼冷卻壁的基體材質為熔點很高的低碳合金鋼，一般都選用與基體材質相同或相近的低碳鋼熱軋無縫鋼管作為冷卻管道，以取得良好的導熱效果。由於冷卻管道的形狀根據冷卻壁的具體使用場合往往設計成複雜不規則的形狀，所以一般只能採用鑄造工藝生產，然而在鑄造過程中，即使採用常用的氣冷、油冷等冷卻方式來降低冷卻管道溫度，但由於鑄鋼鋼水溫度很高，還是很容易使冷卻管道發生變形和熔穿，特別是可能在澆注過程中因急劇膨脹的熱氣流來不及排放而引起爆炸的危險，長期以來這一鑄造難題一直沒有得到很好解決，有些冷卻管道形狀比較複雜的鑄鋼冷卻壁甚至無法生產出來。截至2014年10月，在鑄鋼冷卻壁的鑄造過程中，防止冷卻水管熔穿，並使其“熔而不化”，是鑄造工藝中的最大難點，防熔穿措施主要有兩種：
（1）從外部防止冷卻水管熔穿。從外部防止冷卻水管熔穿，可以在水管外焊制一層隨型內冷鐵籠，或在水管外表塗刷隔熱塗層。此類方法雖然可以從一定程度上防止水管熔穿，但是如果設計不當，將會嚴重影響冷卻水管和冷卻壁本體之間的熔合率，使水管的散熱能力極大地降低，這也削弱了鑄鋼冷卻壁導熱性能好的優勢。
（2）從內部防止冷卻水管熔穿。從內防止水管熔穿，可以在冷卻水管內部通入氣體/固體冷卻介質。通氣可以使用氮氣或者其他稀有氣體，通氣能夠防止水管內壁在澆注過程中被氧化，並且保護冷卻水管使其“熔而不穿”。幾乎所有形狀的冷卻水管都可以用通氣的方式來冷卻，但是通氣需要額外的通氣設備，並且通氣時的氣壓、流速等諸多參數需要根據具體情況，反覆摸索才能得出。灌入固體冷卻介質到冷卻水管中是一種比較簡易並且可靠的方法，對灌入的固體介質的要求是：蓄熱能力大，有較強的激冷作用；熱膨脹係數小，熱穩定性好；不發生化學反應，不生成氣體；不熔化、不粘連管壁、易清理。通常使用多種材料混合而成，但是，固體冷卻介質的配比對於實現“熔而不穿”至關重要，且受多方面因素的影響，反覆摸索才能得出。
通過專利檢索，關於鑄鋼冷卻壁的生產方法已有相關的技術方案公開。如，中國專利申請號：01144238.7，申請日：2001-12-14，發明創造名稱為：無熱阻鑄鋼冷卻壁及鑄造方法，該申請案公開了的冷卻壁組成是在低碳鑄鋼冷卻體內鑄有冷卻水管，冷卻壁本體與鑄入的冷卻水管外壁間為冶金熔合的鑄鋼冷卻壁，該冷卻壁的鑄造方法是採用對冷卻水管內壁冷卻的一次鑄造成型方法和兩次增厚鑄造成型的方法。該申請案在冷卻壁與冷卻水管之間不塗裹防滲碳塗層，在一定程度上能夠提高冷卻壁整體的導熱性能。此外，中國專利申請號：03113465.3，申請日：2003-05-12，發明創造名稱為：一種金屬基體冷卻壁的鑄造方法公開的技術方案。中國專利申請號：94112599.8，申請日：1994-11-02，發明創造名稱為：一種高爐用鑄鋼冷卻壁的鑄造方法公開的技術方案。這些申請案都是從保護冷卻水管“熔而不穿”的角度進行設計改進的，但是其實際使用的效果有待進一步完善。
發明內容
專利目的
《一種高爐用鑄鋼冷卻壁及其製造方法》的目的在於克服2014年10月之前技術中鑄鋼冷卻壁鑄造工藝的不足，提供了一種高爐用鑄鋼冷卻壁及其製造方法，採用該發明的技術方案，能夠使得鑄鋼冷卻壁的廢品率達到最低，且在鑄鋼冷卻壁的鑄造過程中，能夠有效防止冷卻水管熔穿，並使其達到“熔而不化”且“無縫隙熔合”的技術效果。
技術方案
《一種高爐用鑄鋼冷卻壁及其製造方法》提供的技術方案為：
其一，該發明的一種高爐用鑄鋼冷卻壁的製造方法，其步驟為：
步驟一：冷卻水管的處理
將彎管前的冷卻水管的一端用木塞堵住，從冷卻水管的另一端向冷卻水管內部裝填耐高溫填料；將裝填耐高溫填料後的冷卻水管在彎管機上按彎頭順序進行冷彎操作，並對彎管後的冷卻水管進行尺寸復檢，復檢後對彎管後的冷卻水管進行尺寸校正；
步驟二：型砂的準備
型砂的準備包括面砂和背砂的準備，面砂的組分按如下質量份組成：複合原砂100～110份、硬化劑0.35份和粘結劑3～4份；背砂的組分按如下質量份組成：廢砂100～105份、陶土8～10份和波美度為40°Be′的水玻璃3～4份；
步驟三、造型並熔煉澆注
利用步驟一的冷卻水管和步驟二的型砂，根據鑄造工藝選擇砂箱，並安置好澆注系統，利用型砂進行造型；鑄鋼冷卻壁的澆注鋼水包括如下質量百分含量的成分：C：0.20～0.30％、Si：0.20～0.50％、Mn：0.50～0.90％、P：≤0.04％、S：≤0.04％，其餘是Fe和不可避免的雜質元素；鋼水出鋼溫度控制在1610～1620℃，澆注溫度控制在1550～1560℃之內； 步驟四、後續處理。
更進一步地，步驟一中耐高溫填料由鉻鐵礦砂、鋁粉、石墨粉、珍珠岩粉、石灰粉、高爐瓦斯灰、金紅石型鈦白粉和無鈣鉻渣組成，各組分按如下質量份組成：鉻鐵礦砂80～83份、鋁粉9～13份、石墨粉5～6份、珍珠岩粉3～4份、石灰粉2～3份、高爐瓦斯灰6～9份、金紅石型鈦白粉2～3份、無鈣鉻渣7～10份，其中：鉻鐵礦砂由粒度為20～30目、30～40目、40～50目粉料組成，其中粒徑在20～30目的粉料占鉻鐵礦砂總質量的11％，粒徑在30～40目的粉料占鉻鐵礦砂總質量的80％，粒徑在40～50目的粉料占鉻鐵礦砂總質量的9％；石墨粉、
石灰粉、金紅石型鈦白粉的粒度均為100～120目，珍珠岩粉、鋁粉、高爐瓦斯灰、無鈣鉻渣的粒度均為80～100目。
更進一步地，步驟二中的複合原砂由如下質量百分比的成分組成：57％鉻鐵礦砂、14％石英砂、13％寶珠砂和16％天然矽砂，其中：所述的鉻鐵礦砂由粒徑為≤104微米、104～140微米、140～180微米、180～200微米、200～400微米粉料組成，其中粒徑為≤104微米的粉料占鉻鐵礦砂總質量的3％，粒徑為104～140微米的粉料占鉻鐵礦砂總質量的25％，粒徑為140～180微米的粉料占鉻鐵礦砂總質量的40％，粒徑為180～200微米的粉料占鉻鐵礦砂總質量的27％，粒徑為200～400微米的粉料占鉻鐵礦砂總質量的5％。
更進一步地，步驟四後續處理的過程具體如下：步驟三澆注完成後，鑄鋼冷卻壁在澆注後一個小時進行松箱，讓鑄鋼冷卻壁自由收縮，松箱八個小時後開蓋箱，讓鑄鋼冷卻壁自由冷卻，開蓋箱十二個小時以後取出鑄鋼冷卻壁並將鑄鋼冷卻壁外表浮砂清乾淨；對鑄鋼冷卻壁的冷卻水管進行清砂處理，採用壓縮風管從冷卻水管一端進行管內清砂，將冷卻水管內部裝填的耐高溫填料清空；將鑄鋼冷卻壁進行低溫退火，退火溫度小於600℃；退火之後進行試壓試驗、通球試驗、拋丸、鑲磚處理後即得鑄鋼冷卻壁。
更進一步地，步驟一中耐高溫填料中的鉻鐵礦砂的密度為4.0～4.8克/立方厘米，莫氏硬度為5.5～6.0級，耐火度大於2000℃。
更進一步地，步驟二中的硬化劑採用有機酯MDT-901，PH值為7～8；粘結劑由波美度為40°Be＇和波美度為51°Be′的水玻璃複合調整而成的波美度為47°Be＇水玻璃。
其二，該發明的一種高爐用鑄鋼冷卻壁，採用上述的一種高爐用鑄鋼冷卻壁的製造方法製作而成。
其三，該發明的一種高爐用鑄鋼冷卻壁製造用的耐高溫填料，該耐高溫填料由鉻鐵礦砂、鋁粉、石墨粉、珍珠岩粉、石灰粉、高爐瓦斯灰、金紅石型鈦白粉和無鈣鉻渣組成。 更進一步地，該耐高溫填料中各組分按如下質量份組成：鉻鐵礦砂80～83份、鋁粉9～13份、石墨粉5～6份、珍珠岩粉3～4份、石灰粉2～3份、高爐瓦斯灰6～9份、金紅石型鈦白粉2～3份、無鈣鉻渣7～10份，其中：鉻鐵礦砂由粒度為20～30目、30～40目、40～50目粉料組成，其中粒徑在20～30目的粉料占鉻鐵礦砂總質量的11％，粒徑在30～40目的粉料占鉻鐵礦砂總質量的80％，粒徑在40～50目的粉料占鉻鐵礦砂總質量的9％；石墨粉、石灰粉、金紅石型鈦白粉的粒度均為100～120目，珍珠岩粉、鋁粉、高爐瓦斯灰、無鈣鉻渣的粒度均為80～100目。鉻鐵礦砂的密度為4.0～4.8克/立方厘米，莫氏硬度為5.5～6.0級，耐火度大於2000℃。
改善效果
《一種高爐用鑄鋼冷卻壁及其製造方法》具有如下顯著效果：
該發明的一種高爐用鑄鋼冷卻壁的製造方法，將彎管前的冷卻水管的一端用木塞堵住，從冷卻水管的另一端向冷卻水管內部裝填耐高溫填料，該發明配置的耐高溫填料裝填在冷卻水管內部能夠保證冷卻水管在冷彎操作過程中不變形，此外，由於耐高溫填料的作用並配合恰當合適的澆注工藝，使得冷卻水管與鑄鋼冷卻壁本體無縫隙熔合在一起，在高溫鋼水包熔下冷卻水管的管壁也不會熔穿，成功達到“熔而不化”而“無縫隙”的效果，使得鑄鋼冷卻壁的冷卻水管通球率達100％，冷卻水管經水壓試驗合格率達100％，大大提高了鑄鋼冷卻壁整體質量，使企業效益得到了良好的提升。
技術領域
《一種高爐用鑄鋼冷卻壁及其製造方法》屬於高爐冷卻壁技術領域，更具體地說，涉及一種高爐用鑄鋼冷卻壁及其製造方法。
權利要求
1.《一種高爐用鑄鋼冷卻壁及其製造方法》步驟為：步驟一：冷卻水管的處理將彎管前的冷卻水管的一端用木塞堵住，從冷卻水管的另一端向冷卻水管內部裝填耐高溫填料；耐高溫填料由鉻鐵礦砂、鋁粉、石墨粉、珍珠岩粉、石灰粉、高爐瓦斯灰、金紅石型鈦白粉和無鈣鉻渣組成，各組分按如下質量份組成：鉻鐵礦砂80～83份、鋁粉9～13份、石墨粉5～6份、珍珠岩粉3～4份、石灰粉2～3份、高爐瓦斯灰6～9份、金紅石型鈦白粉2～3份、無鈣鉻渣7～10份；將裝填耐高溫填料後的冷卻水管在彎管機上按彎頭順序進行冷彎操作，並對彎管後的冷卻水管進行尺寸復檢，復檢後對彎管後的冷卻水管進行尺寸校正；步驟二：型砂的準備型砂的準備包括面砂和背砂的準備，面砂的組分按如下質量份組成：複合原砂100～110份、硬化劑0.35份和粘結劑3～4份；背砂的組分按如下質量份組成：廢砂100～105份、陶土8～10份和波美度為40°Be′的水玻璃3～4份；步驟三、造型並熔煉澆注利用步驟一的冷卻水管和步驟二的型砂，根據鑄造工藝選擇砂箱，並安置好澆注系統，利用型砂進行造型；鑄鋼冷卻壁的澆注鋼水包括如下質量百分含量的成分：C：0.20～0.30％、Si：0.20～0.50％、Mn：0.50～0.90％、P：≤0.04％、S：≤0.04％，其餘是Fe和不可避免的雜質元素；鋼水出鋼溫度控制在1610～1620℃，澆注溫度控制在1550～1560℃之內；步驟四、後續處理。
2.根據權利要求1所述的一種高爐用鑄鋼冷卻壁的製造方法，其特徵在於：步驟一中耐高溫填料由鉻鐵礦砂、鋁粉、石墨粉、珍珠岩粉、石灰粉、高爐瓦斯灰、金紅石型鈦白粉和無鈣鉻渣組成，各組分按如下質量份組成：鉻鐵礦砂80～83份、鋁粉9～13份、石墨粉5～6份、珍珠岩粉3～4份、石灰粉2～3份、高爐瓦斯灰6～9份、金紅石型鈦白粉2～3份、無鈣鉻渣7～10份，其中：鉻鐵礦砂由粒度為20～30目、30～40目、40～50目粉料組成，其中粒徑在20～30目的粉料占鉻鐵礦砂總質量的11％，粒徑在30～40目的粉料占鉻鐵礦砂總質量的80％，粒徑在40～50目的粉料占鉻鐵礦砂總質量的9％；石墨粉、石灰粉、金紅石型鈦白粉的粒度均為100～120目，珍珠岩粉、鋁粉、高爐瓦斯灰、無鈣鉻渣的粒度均為80～100目。
3.根據權利要求1所述的一種高爐用鑄鋼冷卻壁的製造方法，其特徵在於：步驟二中的複合原砂由如下質量百分比的成分組成：57％鉻鐵礦砂、14％石英砂、13％寶珠砂和16％天然矽砂，其中：所述的鉻鐵礦砂由粒徑為≤104微米、104～140微米、140～180微米、180～200微米、200～400微米粉料組成，其中粒徑為≤104微米的粉料占鉻鐵礦砂總質量的3％，粒徑為104～140微米的粉料占鉻鐵礦砂總質量的25％，粒徑為140～180微米的粉料占鉻鐵礦砂總質量的40％，粒徑為180～200微米的粉料占鉻鐵礦砂總質量的27％，粒徑為200～400微米的粉料占鉻鐵礦砂總質量的5％。
4.根據權利要求1所述的一種高爐用鑄鋼冷卻壁的製造方法，其特徵在於：步驟四後續處理的過程具體如下：
步驟三澆注完成後，鑄鋼冷卻壁在澆注後一個小時進行松箱，讓鑄鋼冷卻壁自由收縮，松箱八個小時後開蓋箱，讓鑄鋼冷卻壁自由冷卻，開蓋箱十二個小時以後取出鑄鋼冷卻壁並將鑄鋼冷卻壁外表浮砂清乾淨；對鑄鋼冷卻壁的冷卻水管進行清砂處理，採用壓縮風管從冷卻水管一端進行管內清砂，將冷卻水管內部裝填的耐高溫填料清空；將鑄鋼冷卻壁進行低溫退火，退火溫度小於600℃；退火之後進行試壓試驗、通球試驗、拋丸、鑲磚處理後即得鑄鋼冷卻壁。
5.根據權利要求2所述的一種高爐用鑄鋼冷卻壁的製造方法，其特徵在於：步驟一中耐高溫填料中的鉻鐵礦砂的密度為4.0～4.8克/立方厘米，莫氏硬度為5.5～6.0級，耐火度大於2000℃。
6.根據權利要求3所述的一種高爐用鑄鋼冷卻壁的製造方法，其特徵在於：步驟二中的硬化劑採用有機酯MDT-901，pH值為7～8；粘結劑由波美度為40°Be＇和波美度為51°Be′的水玻璃複合調整而成的波美度為47°Be＇水玻璃。
7.一種高爐用鑄鋼冷卻壁，其特徵在於，採用權利要求1-6中任意一項所述的一種高爐用鑄鋼冷卻壁的製造方法製作而成。
實施方式
- 實施例1
該實施例的一種高爐用鑄鋼冷卻壁的製造方法，其具體步驟為：
步驟一：冷卻水管的處理
將彎管前的冷卻水管的一端用木塞堵住，從冷卻水管的另一端向冷卻水管內部裝填耐高溫填料。該實施例中的耐高溫填料由鉻鐵礦砂、鋁粉、石墨粉、珍珠岩粉、石灰粉、高爐瓦斯灰、金紅石型鈦白粉和無鈣鉻渣組成，各組分按如下質量份組成：鉻鐵礦砂82份、鋁粉11份、石墨粉5份、珍珠岩粉3份、石灰粉3份、高爐瓦斯灰8份、金紅石型鈦白粉3份、無鈣鉻渣8份。其中，鉻鐵礦砂要求滿足如下條件：鉻鐵礦砂的密度為4.0～4.8克/立方厘米，莫氏硬度為5.5～6.0級，耐火度大於2000℃，具體該實施例採用的鉻鐵礦砂的密度為4.7克/立方厘米，莫氏硬度為5.5級，耐火度為2100℃。此外，鉻鐵礦砂由粒度為20～30目、30～40目、40～50目三級粉料組成，其中粒徑在20～30目的粉料占鉻鐵礦砂總質量的11％，粒徑在30～40目的粉料占鉻鐵礦砂總質量的80％，粒徑在40～50目的粉料占鉻鐵礦砂總質量的9％。石墨粉、石灰粉、金紅石型鈦白粉的粒度均為100～120目，珍珠岩粉、鋁粉、高爐瓦斯灰、無鈣鉻渣的粒度均為80～100目，該實施例中的無鈣鉻渣是利用當前最先進的無鈣焙燒工藝技術生產鉻鹽過程中排放的一種工業廢渣，無鈣鉻渣既是有害廢渣，又是可利用的二次資源，其無害化處理和綜合利用技術的開發已迫在眉睫。該實施例中的耐高溫填料是該發明的關鍵，其粒徑為80～100目的鋁粉、高爐瓦斯灰等材料可以用於填充填料的空隙，且鉻鐵礦砂由粒度為20～30目、30～40目、40～50目三級粉料組成，保證了冷卻水管的內部填實緊密，使冷卻水管在冷彎操作過程中不變形；該實施例中耐高溫填料的組分及其配比決定了冷卻水管在高溫鋼液包熔下也不會熔穿管壁戓被鋼液擠壓變形；而且該實施例中耐高溫填料的成分設計，使得耐高溫填料耐高溫，不易燒結，使得後期方便從冷卻水管內部將耐高溫填料清出，而不粘管壁，清出的耐高溫填料仍可復用。該實施例採用鉻鐵礦砂、鋁粉、石墨粉、珍珠岩粉、石灰粉、高爐瓦斯灰、金紅石型鈦白粉和無鈣鉻渣的混合物，作為冷卻水管內部填料使用，進行反覆試製，終於將鑄鋼冷卻壁試驗成功，成功實現了“熔而不化”而“無縫隙”的效果。通過試驗發現，如果冷卻水管在冷彎加工前管內未加填充耐高溫填料，冷卻水管經冷彎時容易變型，而且幾乎不通球。如果冷卻水管內的填料採用普通石英砂，則冷卻水管在清砂時發現石英砂在管腔內有燒結塊難以清出，且個別點有熔穿現象。
將裝填耐高溫填料後的冷卻水管在彎管機上按彎頭順序進行冷彎操作，並對彎管後的冷卻水管進行尺寸復檢，復檢後對彎管後的冷卻水管進行尺寸校正。
步驟二：型砂的準備
型砂的準備包括面砂和背砂的準備，面砂是特殊配製的在造型時與模樣接觸的一層型砂，具有較好的性能；背砂是在模樣上覆蓋面砂後，填充砂箱用的型砂。面砂的組分按如下質量份組成：複合原砂105份、硬化劑0.35份和粘結劑4份；背砂的組分按如下質量份組成：廢砂103份、陶土9份和波美度為40°Be′的水玻璃3份。該實施例中複合原砂由如下質量百分比的成分組成：57％鉻鐵礦砂、14％石英砂、13％寶珠砂和16％天然矽砂，其中：所述的鉻鐵礦砂由粒徑為≤104微米、104～140微米、140～180微米、180～200微米、200～400微米粉料組成，
其中粒徑為≤104微米的粉料占鉻鐵礦砂總質量的3％，粒徑為104～140微米的粉料占鉻鐵礦砂總質量的25％，粒徑為140～180微米的粉料占鉻鐵礦砂總質量的40％，粒徑為180～200微米的粉料占鉻鐵礦砂總質量的27％，粒徑為200～400微米的粉料占鉻鐵礦砂總質量的5％。該實施例中特殊配置的面砂具有很好的透氣性和冷卻性，對鑄鋼冷卻壁的鑄造工藝順利進行具有重要作用，尤其是其粒度的合理配置，有利於澆注過程的控制，為實現了“熔而不化”而“無縫隙”的效果奠定了基礎。此外，硬化劑採用有機酯MDT-901，PH值為7～8均可；粘結劑由波美度為40°Be＇和波美度為51°Be′的水玻璃複合調整而成的波美度為47°Be＇水玻璃。 步驟三、造型並熔煉澆注
利用步驟一的冷卻水管和步驟二的型砂，根據鑄造工藝選擇砂箱，並安置好澆注系統，利用型砂進行造型。鑄鋼冷卻壁的澆注鋼水包括如下質量百分含量的成分：C：0.26％、Si：0.40％、Mn：0.70％、P：0.03％、S：0.03％，其餘是Fe和不可避免的雜質元素；鋼水出鋼溫度為1615℃，澆注溫度控制在1550～1560℃之內均可。該實施例中鑄鋼冷卻壁本體與冷卻水管的材質相近，採用該實施例特殊的澆注工藝使得冷卻水管的外壁與鑄鋼冷卻壁本體熔合為一體無縫隙，而冷卻水管的內壁不熔化、不變形，能從根本上消除球墨鑄鐵冷卻壁與冷卻壁水管之間的氣隙和夾層，用機械解剖和金相顯微鏡觀察熔合交界區域無氣隙和夾層，其組織為冶金結合組織。
步驟四、後續處理
步驟三澆注完成後，鑄鋼冷卻壁在澆注後一個小時進行松箱，讓鑄鋼冷卻壁自由收縮，松箱八個小時後開蓋箱，讓鑄鋼冷卻壁自由冷卻，開蓋箱十二個小時以後取出鑄鋼冷卻壁並將鑄鋼冷卻壁外表浮砂清乾淨。對鑄鋼冷卻壁的冷卻水管進行清砂處理，採用壓縮風管從冷卻水管一端進行管內清砂，將冷卻水管內部裝填的耐高溫填料清空。將鑄鋼冷卻壁進行低溫退火，退火溫度小於600℃均可；退火之後進行試壓試驗、通球試驗、拋丸、鑲磚處理後即得鑄鋼冷卻壁。
採用該實施例的一種高爐用鑄鋼冷卻壁的製造方法製作而成的一種高爐用鑄鋼冷卻壁，對其分別進行試壓試驗和通球試驗，具體要求為：水壓試驗壓力為1.5Mpa，保壓30分鐘後，壓降＜3％，在保壓時間內用0.75千克手錘敲擊冷卻壁各部位，不允許漏水冒汗現象，試壓完畢後，用壓縮空氣吹乾；通球直徑為水管內徑的0.76倍，選用金屬或木質球均可，通球直徑為水管內徑的0.76倍作為通球直徑的標準球，將通球直徑的標準球放進冷卻壁一端管頭內，用高壓風管從冷卻壁放球一端進行通風過球，通球直徑的標準球將會從管頭叧一端飛出即為合格。該實施例的鑄鋼冷卻壁的冷卻水管通球率達100％，冷卻水管經水壓試驗合格率達100％。通過實踐證明：該實施例的鑄鋼冷卻壁完全可取代歷史上球墨鑄鐵冷卻壁和鑄銅冷卻壁，鑄鋼冷卻壁可安全安裝在高爐的任何部位，有望將高爐一代爐齡由原來的6～8年，提高到15～20年以上的先進水平。
- 實施例2
該實施例的一種高爐用鑄鋼冷卻壁的製造方法基本過程同實施例1，其具體步驟如下：
步驟一：冷卻水管的處理
將彎管前的冷卻水管的一端用木塞堵住，從冷卻水管的另一端向冷卻水管內部裝填耐高溫填料。該實施例中的耐高溫填料由鉻鐵礦砂、鋁粉、石墨粉、珍珠岩粉、石灰粉、高爐瓦斯灰、金紅石型鈦白粉和無鈣鉻渣組成，各組分按如下質量份組成：鉻鐵礦砂80份、鋁粉13份、石墨粉6份、珍珠岩粉4份、石灰粉2份、高爐瓦斯灰6份、金紅石型鈦白粉2份、無鈣鉻渣7份。
將裝填耐高溫填料後的冷卻水管在彎管機上按彎頭順序進行冷彎操作，並對彎管後的冷卻水管進行尺寸復檢，復檢後對彎管後的冷卻水管進行尺寸校正。
步驟二：型砂的準備
型砂的準備包括面砂和背砂的準備，面砂的組分按如下質量份組成：複合原砂100份、硬化劑0.35份和粘結劑3份；背砂的組分按如下質量份組成：廢砂100份、陶土8份和波美度為40°Be′的水玻璃4份。
步驟三、造型並熔煉澆注
利用步驟一的冷卻水管和步驟二的型砂，根據鑄造工藝選擇砂箱，並安置好澆注系統，利用型砂進行造型；鑄鋼冷卻壁的澆注鋼水包括如下質量百分含量的成分：C：0.20％、Si：0.50％、Mn：0.50％、P：0.04％、S：0.04％，其餘是Fe和不可避免的雜質元素；鋼水出鋼溫度控制在1610℃，澆注溫度控制在1550～1560℃之內均可。
步驟四、後續處理。該實施例中未詳細說明的部分均同實施例1，在此不再贅述。
- 實施例3
該實施例的一種高爐用鑄鋼冷卻壁的製造方法基本過程同實施例1，其具體步驟如下：
步驟一：冷卻水管的處理
將彎管前的冷卻水管的一端用木塞堵住，從冷卻水管的另一端向冷卻水管內部裝填耐高溫填料。該實施例中的耐高溫填料由鉻鐵礦砂、鋁粉、石墨粉、珍珠岩粉、石灰粉、高爐瓦斯灰、金紅石型鈦白粉和無鈣鉻渣組成，各組分按如下質量份組成：鉻鐵礦砂83份、鋁粉9份、石墨粉5.5份、珍珠岩粉3.6份、石灰粉2.5份、高爐瓦斯灰9份、金紅石型鈦白粉2.5份、無鈣鉻渣10份。
將裝填耐高溫填料後的冷卻水管在彎管機上按彎頭順序進行冷彎操作，並對彎管後的冷卻水管進行尺寸復檢，復檢後對彎管後的冷卻水管進行尺寸校正。
步驟二：型砂的準備
型砂的準備包括面砂和背砂的準備，面砂的組分按如下質量份組成：複合原砂110份、硬化劑0.35份和粘結劑3.4份；背砂的組分按如下質量份組成：廢砂105份、陶土10份和波美度為40°Be′的水玻璃3.5份。
步驟三、造型並熔煉澆注
利用步驟一的冷卻水管和步驟二的型砂，根據鑄造工藝選擇砂箱，並安置好澆注系統，利用型砂進行造型；
鑄鋼冷卻壁的澆注鋼水包括如下質量百分含量的成分：C：0.30％、Si：0.20％、Mn：～0.90％、P：0.04％、S：0.04％，其餘是Fe和不可避免的雜質元素；鋼水出鋼溫度控制在1620℃，澆注溫度控制在1550～1560℃之內。
步驟四、後續處理。該實施例中未詳細說明的部分均同實施例1。
榮譽表彰
2019年5月16日，《一種高爐用鑄鋼冷卻壁及其製造方法》獲得安徽省第六屆專利獎優秀獎。
