[实用新型]带水冷的合金炉喉钢砖

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高温冷却装置，具体讲是涉及一种用于冶金高温炉窑的带水冷的合金炉喉钢砖，属于冶金炼铁技术领域。

背景技术

炉喉钢砖是为冶金高温炉窑提供冷却和保护的装置，能够保护冶金高温炉窑免受炉体内高温流体的侵蚀和机械磨损，延长冶金高温炉窑寿命，保证其安全稳定生产，所以，炉喉钢砖的寿命决定冶金高温炉窑的寿命，是冶金高温炉窑长寿、高效、节能的重要保证。

当前国内外冶金工业普遍采用的炉喉钢砖的材质以铸铁为主，但是，铸铁炉喉钢砖存在诸多不足，以使用最广泛的球墨铸铁炉喉钢砖为例：(1)球墨铸铁炉喉钢砖必须在冷却通道外附加防渗碳涂层，使通道与基体之间形成气隙，而气隙使得炉喉钢砖传热阻力显著增加，恶化了炉喉钢砖的传热效果，增加了炉喉钢砖的工作面温度，加速了炉喉钢砖的破损；(2)球墨铸铁基体上布满了大小不同的球状石墨(粒径0.025～0.150mm)，球状石墨被氧化后相当于形成了无数微小的孔洞，构成了发生裂缝和裂纹的发源地，加速了裂缝和裂纹的扩展，从而导致炉喉钢砖使用寿命变短，增加资源消耗，不利于炉喉钢砖长寿、节能；(3)在浇铸大型球墨铸件时，C、S、P在柱状结晶过程中容易被推向液态区，在中心等轴晶区形成一个偏析物富集区，使铸件表面和中心的延伸率存在较大差异，表面延伸率大于中心部位一倍以上，促进了球墨铸铁裂缝或裂纹的产生和扩展，不利于炉喉钢砖长寿；(4)球墨铸铁的线膨胀系数在600℃以下变化较平稳，但在600℃以上则随温度的升高而发生急剧的不可逆“生长”，当温度大于709℃时基体组织发生了相变，膨胀系数和内应力急剧增长，其破损速度加快；(5)球墨铸铁导热性和抗热震性能都较差，其导热系数仅为30w·m^-2·K^-1，不利于炉喉钢砖的高效冷却。

从国内外对炉喉钢砖的研究情况来看，国外对带水冷的合金炉喉钢砖在冶金工业的应用问题研究较少，而国内因为冶金工业对炉喉钢砖需求很大，因此对带水冷的合金炉喉钢砖进行了初步研究，国内个别企业对带水冷的合金炉喉钢砖的生产进行了实践，但结果却不甚理想，主要原因包含五个方面，第一，在浇注冷却壁过程中，冷却水管极易被高温钢水熔穿，废品率高；第二，在浇注过程中，在冷却水管外表面焊接大量冷铁，冷铁熔化不完全，破坏冷却水管和冷却壁基体的整体机械性能，并促使气隙产生，严重恶化冷却壁传热性能；第三，在浇注过程中，冷却通道内部易发生氧化，产品质量大大降低；第四，钢水洁净化技术在铸钢冷却壁一次浇注成型过程中缺乏系统研究，产品性能不稳定；第五，冶金工业的冷却壁属于厚大铸件，而厚大铸件的气孔、疏松、偏析等质量缺陷在铸造行业一直尚未完全解决。另外，针对铸钢冷却壁的热处理工艺缺乏系统研究，尚未提出热处理规范。因此，带水冷的合金炉喉钢砖成品率不高，性能不佳，寿命不长。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种使用寿命长、高效、节能的带水冷的合金炉喉钢砖，实现常温抗拉强度为650N/mm²以上，Hs硬度大于35，冲击功大于18J/cm²，使用寿命达到15年。

为达到上述目的，本实用新型是通过以下的技术方案来实现的：

一种带水冷的合金炉喉钢砖，包括钢砖基体、冷却水管，其特征在于所述的钢砖基体为合金材料，冷却水管材料为铸钢，钢砖基体为U形，冷却水管位于钢砖基体内，与钢砖基体以表面微熔的方式紧密结合，其两端从U形钢砖基体的两个端部伸出。

前述的带水冷的合金炉喉钢砖，其特征在于所述的冷却水管的横截面为椭圆形。

前述的带水冷的合金炉喉钢砖，其特征在于所述的冷却水管短轴和长轴的长度之比为0.5～0.7。

前述的带水冷的合金炉喉钢砖，其特征在于所述的冷却水管端部的外表面上还设置有保护套管。

前述的带水冷的合金炉喉钢砖，其特征在于所述的冷却水管为多根，在铸造过程中只发生表明微熔，基本不发生重熔和再结晶，保持着冷却水管原有的良好轧制性能。

前述的带水冷的合金炉喉钢砖，其特征在于还包括定位螺栓孔和十字测温孔。

前述的带水冷的合金炉喉钢砖，其特征在于所述的定位螺栓孔为多个，便于与高温炉窑稳固接触。

前述的带水冷的合金炉喉钢砖，其特征在于所述的合金材料的主要元素为：C％：0.1％-0.5％，Mn：5-15％，Cr：15-20％，Ni：2-8％，Mo：0.1-1％，其余为Fe。