專利名稱：以鉻鋯銅為材質(zhì)的高爐風(fēng)口小套及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高爐風(fēng)口套部件，尤其涉及一種以鉻鋯銅為材質(zhì)的高爐風(fēng)口小套及其生產(chǎn)工藝。
高爐風(fēng)口套為高爐送風(fēng)系統(tǒng)中關(guān)鍵部件之一，助燃的空氣通過它進入爐內(nèi)。風(fēng)口的前端伸入爐內(nèi)，工作時承受高熱負(fù)荷和物料的磨損以及鐵水、熔渣的沖刷，工作條件十分惡劣，經(jīng)常被燒壞，此外，噴煤管噴煤也會造成風(fēng)口小套磨穿。這些因素造成休風(fēng)更換，給高爐操作帶來很多困難，影響高爐生產(chǎn)率。如何提高風(fēng)口套使用壽命是煉鐵廠和風(fēng)口套生產(chǎn)廠家十分關(guān)注的問題。為了提高風(fēng)口套換熱性能，人們對風(fēng)口套的結(jié)構(gòu)研究較多，已從最早的單腔式、雙腔式改進為目前的貫流式，結(jié)構(gòu)趨于合理，風(fēng)口套的使用壽命有所提高，但仍不能滿足高爐生產(chǎn)要求?，F(xiàn)有的風(fēng)口小套采用紫銅鑄造(ZCuSn2)，抗拉強度低、硬度低、導(dǎo)熱率低、高溫軟化溫度低是造成風(fēng)口小套燒壞磨損的主要原因。為此，從材質(zhì)選用上進一步提高風(fēng)口套的使用壽命，是人們今后研究的一個方向。
本發(fā)明的目的是提供一種導(dǎo)熱性好、強度高、硬度高、高溫性能好的以鉻鋯銅為材質(zhì)的高爐風(fēng)口小套及其生產(chǎn)工藝，以提高高爐風(fēng)口小套的使用壽命。
據(jù)發(fā)明人所知，現(xiàn)有鑄造風(fēng)口小套的材質(zhì)成分(重量％)及性能見表1表1
注導(dǎo)電率與導(dǎo)熱率成正比，因?qū)щ娐蕶z測較方便，通常導(dǎo)熱率可用導(dǎo)電率表示，無氧純紫銅導(dǎo)電率為100％；高溫軟化溫度表示硬度下降20％時的溫度。
其生產(chǎn)工藝為電解銅→熔化→加磷銅初脫氧→加錫合金化→加磷銅終脫氧→澆注→成形。從表1中可以看出，形成的銅合金是ZCuSn2?，F(xiàn)有生產(chǎn)工藝采用加磷銅終脫氧，熔煉過程中很難控制磷的殘留量不超過0.03％，一般在0.05～0.10％范圍內(nèi)。磷含量超標(biāo)，大大降低了紫銅的導(dǎo)電性，故其導(dǎo)熱性也大大降低。此外，熔煉工藝中加錫是為了改善銅液的流動性，以提高風(fēng)口套的鑄造性能，消除鑄造缺陷，但因此也降低了紫銅的導(dǎo)熱性。
針對上述存在的不足之處，本發(fā)明選用鉻鋯銅來代替現(xiàn)有的銅合金ZCuSn2，用于鑄造風(fēng)口小套，其成分(重量％)及性能見表2。
表2
其生產(chǎn)工藝是電解銅→熔化→加磷銅初脫氧→加鉻銅合金化→加LOGAS50除氣塊除氫→加鈹銅終脫氧→加鋯→澆注→成形 箱式爐內(nèi)固熔處理 井式爐內(nèi)時效。LOGAS50除氣塊是一種化學(xué)物品，與銅液一接觸就會發(fā)生分解，而釋放出連續(xù)性的非反應(yīng)性氣流，能將銅液中氫氣沖洗干凈。福士科國際有限公司1994年第10版《福士科鑄工手冊》P136頁有介紹。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點是1、從材質(zhì)上比較，鉻鋯銅比ZCuSn2銅合金強度提高至少0.83倍，硬度至少提高1.12倍，導(dǎo)電率即導(dǎo)熱率至少提高10％，高溫軟化溫度至少提高0.71倍，提高了風(fēng)口端頭的導(dǎo)熱性、強度、耐磨性和高溫性能，延長了風(fēng)口小套的使用壽命。
2、從生產(chǎn)工藝上比較，(1)本發(fā)明不采用加磷銅而是加鈹銅終脫氧，這種做法的好處是①防止雜質(zhì)磷的超標(biāo)，而降低銅合金的導(dǎo)熱性；②加鈹銅不僅對銅有脫氧作用，還能提高銅合金的高溫抗氧化性能、導(dǎo)熱性能、強度以及鑄造性能。(2)不加錫而是加鉻鋯，提高了銅合金的導(dǎo)熱性、強度。(3)采用LOGAS50除氣塊除氫，降低了銅合金氫含量，避免鑄造缺陷。
以上措施提高了風(fēng)口小套的內(nèi)在質(zhì)量。
下面通過實施例進一步說明本發(fā)明。
常規(guī)風(fēng)口小套由鑄造本體和鑄造端頭兩部分組合焊接而成，其生產(chǎn)工藝步驟如下1、選用中頻或工頻感應(yīng)電爐作為熔煉設(shè)備；2、將電解銅在所述電爐中熔煉；3、待電解銅全部熔化后，加磷銅攪拌預(yù)脫氧；4、加鉻銅合金攪拌均勻合金化；5、用鐘罩壓LOGAS50除氣塊至爐底2分鐘，分解產(chǎn)生氣流除氫；6、加鈹銅攪拌終脫氧；7、加鋯攪拌調(diào)整成分或在澆包內(nèi)加入鋯，在銅液沖入時熔化攪拌均勻。
8、備好風(fēng)口本體、端頭澆注硬模；9、澆注成形；10、取出本體、端頭清理后放入箱式爐內(nèi)升溫至960℃保溫1小時、或升溫至940℃保溫2小時、或升溫至920℃保溫3小時后取出，迅速水淬固熔處理；11、再放入井式爐內(nèi)升溫至460℃保溫6小時、或升溫至470℃保溫5小時、或升溫至480℃保溫4小時后取出，空冷時效處理。
12、清理檢驗
13、鑄造端頭與鑄造本體組合焊接成風(fēng)口小套；14、水壓檢驗入庫。
采用上述工藝制造的風(fēng)口小套，其材質(zhì)是鉻鋯銅，成分(重量％)如下Cu≥98.5％；Cr0.65～0.95％；Zr0.03～0.10％；Be0.02～0.10％；余量為Sn、Zn、Pb、Ni、Fe、Al、Mn、Si由電解銅帶入。
實驗證明，采用鉻鋯銅鑄造的高爐風(fēng)口小套，其使用壽命提高1倍以上。
權(quán)利要求
1.一種以鉻鋯銅為材質(zhì)的高爐風(fēng)口小套，其特征在于，鉻鋯銅成分(重量％)包含Cu≥98.5％，Cr0.65～0.95％，Zr0.03～0.10％，Be0.02～0.10％。
2.一種生產(chǎn)權(quán)利要求1的產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，其特征在于生產(chǎn)工藝為電解銅→熔化→加磷銅初脫氧→加鉻銅合金化→加LOGAS50除氣塊除氫→加鈹銅終脫氧→加鋯→澆注→成形 箱式爐內(nèi)固熔處理 井式爐內(nèi)時效。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以鉻鋯銅為材質(zhì)的高爐風(fēng)口小套及其生產(chǎn)工藝,屬高爐送風(fēng)系統(tǒng)關(guān)鍵部件,其成分是Cu:≥98.5%；Cr:0.65～0.95%；Zr:0.03～0.10%；Be:0.02～0.10%。生產(chǎn)工藝采用加鈹銅終脫氧固熔時效處理。本發(fā)明提高了風(fēng)口小套的高溫抗氧化性能、導(dǎo)熱性能、耐磨性及鑄造性能,提高風(fēng)口小套壽命1倍以上。
文檔編號C21B7/00GK1422968SQ0114300
公開日2003年6月11日 申請日期2001年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月28日
發(fā)明者周水軍 申請人:周水軍