[发明专利]点阵式镶砖冷却壁及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于高炉冷却壁技术领域，尤其涉及一种点阵式镶砖冷却壁及其制备工艺。

背景技术

高炉镶砖冷却壁的结构形式为在冷却壁内壁即热面的通槽内镶嵌有耐火砖，当前的耐火砖如图1、2、3、4所示，冷却壁本体1设置有耐火砖2和冷却水管3，耐火砖2为条状排列，耐火砖2全部或局部镶入通槽内形成半覆盖镶砖冷却壁和全覆盖镶砖冷却壁。

冷却壁镶砖有两种工艺方法：

1、冷镶：在制造冷却壁时在冷却壁热面按照设计要求预留出通槽，然后用与耐火砖相匹配的耐火泥浆将符合尺寸及材质要求的耐火砖镶入通槽，形成冷镶砖冷却壁；

2、热镶：将符合尺寸及材质要求的耐火砖按设计要求排列在冷却壁铸件的型腔内，并采取适当工艺措施对耐火砖进行保护及固定，然后浇入熔融金属，冷却后形成热镶砖冷却壁；

无论是冷镶还是热镶，冷却壁内耐火砖的排列形式都为条状连续结构。此结构存在以下缺点：

1、采用热镶砖工艺时，在型腔内排列耐火砖时，砖与砖之间容易形成间隙，浇注时砖与砖之间会渗入铁水，使耐火砖出现裂纹，缩短了冷却壁的使用寿命。金属液浇注前，用纤维状硅酸铝材料对耐火砖进行保护，纤维状硅酸铝材料为绝热材料，导热性能极差，因此影响了冷却壁整体的导热性能；

2、采用冷镶砖工艺制造时，耐火砖与槽壁之间以及耐火砖与耐火砖之间需要填充与耐火砖相匹配的泥浆。泥浆的导热性及强度均较差，从而会影响冷却壁整体的导热性能，并且耐火砖容易松动和脱落；

3、由于冷却壁的耐火砖为条状排列结构，每块耐火砖只有上下两个侧面与冷却壁金属本体接触。由于耐火砖的导热系数仅为（1～15）w/(m·k)，与金属本体的接触面又覆盖有导热性能非常低的纤维状硅酸铝材料或耐火泥浆，因此耐火砖的散热条件很差。在高炉工况条件下，耐火砖温度会非常高，不利于在冷却壁的热面形成稳定的渣皮，严重影响了冷却壁的使用寿命；

4、由于冷却壁的耐火砖为条状排列结构，因此冷却壁热面形成的渣皮层如图12所示厚度不均匀，并且受炉料的冲击和摩擦后容易脱落，且脱落后要较长时间才能重新挂渣。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题就是提供一种耐火砖温度低、热面挂渣容易、渣皮稳定、使用寿命长的点阵式镶砖冷却壁。

为解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案为：包括冷却壁本体,冷却壁本体内壁镶嵌有耐火砖，所述耐火砖的镶嵌部分在冷却壁本体内壁呈矩阵交错式排列。

其附加技术特征为：所述耐火砖的镶嵌部分设置有缓冲涂层；

所述的耐火砖为梯形、矩形或凸字形；

所述的耐火砖与冷却壁本体内壁平齐或凸出冷却壁本体内壁10～200毫米；

所述的耐火砖为高铝砖、铝碳砖、碳化硅砖、粘土砖；

所述的冷却壁本体为灰铸铁、球墨铸铁、碳素铸钢、低合金铸钢、铸铜；

所述的耐火砖通过热镶方式镶嵌在冷却壁本体内壁。

本发明要解决的第二个技术问题就是提供一种点阵式镶砖冷却壁的制备工艺。

为解决上述第二个技术问题，本发明采用的技术方案包括下述步骤：

第一步  耐火砖制备

根据需要制备出梯形、矩形或凸字形的耐火砖；

第二步  耐火砖涂层

将1重量份粒度50～100目、材质与冷却壁本体相同或相近的铁粉、铜粉等金属粉末和0.2～0.6重量份密度1.2～1.5、模数2.0～2.8的水玻璃混合，然后在搅拌机内搅拌均匀；采用浸涂或刷涂工艺，在耐火砖的镶嵌部分涂刷金属粉末和水玻璃的混合液构成的缓冲材料，涂刷厚度1～2毫米，涂刷后在200～300℃的温度下烘干8～16小时；

第三步  耐火砖镶嵌

将耐火砖在冷却壁铸件型腔内呈矩阵交错式排列，用金属支撑件固定耐火砖，然后浇入熔融金属，冷却后形成热镶砖冷却壁。 

本发明所提供的点阵式镶砖冷却壁，耐火砖的镶嵌部分在冷却壁本体内壁呈矩阵交错式排列，这样的结构使得每个耐火砖镶砖点由整块砖实现。这种结构改变带来的优点如下：

1、消除了镶砖时耐火砖之间的间隙，避免了热镶时由于耐火砖之间钻铁导致的耐火砖裂纹；

2、消除了镶砖时耐火砖之间的间隙，避免了冷镶时由于耐火砖之间的泥浆导致的耐火砖松动和脱落；

3、由于耐火砖为点阵式排列，砖与砖之间没有紧密接触，因此对耐火砖的尺寸要求不严格，可以减少砖型种类，降低耐火砖的制造成本；