煉鐵高爐用鑲嵌復(fù)合高鉻鑄鐵爐喉鋼磚的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種煉鐵高爐用鑲嵌復(fù)合高鉻鑄鐵爐喉鋼磚，包括碳鋼或低合金鋼鑄造的鋼磚基體以及抗磨高鉻鑄鐵鑄造的抗磨鑲塊，在鋼磚基體工作面上鑄有燕尾榫槽；用耐火材料將鑲塊鑲嵌在基體燕尾榫槽中，構(gòu)成復(fù)合高鉻鑄鐵爐喉鋼磚，抗磨鑲塊的高度高出鋼磚基體工作面形成凹凸間隔分別的結(jié)構(gòu)，有效保護(hù)鋼磚基體。這種復(fù)合爐喉鋼磚既具有碳鋼、低合金鋼的強(qiáng)韌性，又具有高鉻抗磨鑄鐵的高抗磨性，提高復(fù)合爐喉鋼磚的服役壽命。
【專利說明】煉鐵高爐用鑲嵌復(fù)合高鉻鑄鐵爐喉鋼磚
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種鋼磚，特別涉及一種由抗磨高鉻鑄鐵鑲塊與普碳鋼或低合金鑄鋼基體復(fù)合組成的煉鐵聞爐用鍵嵌復(fù)合聞絡(luò)鑄鐵爐喉鋼磚。
【背景技術(shù)】
[0002]高爐是鋼鐵企業(yè)煉鐵生產(chǎn)的至關(guān)重要的設(shè)備，關(guān)系到企業(yè)的規(guī)模、效益、環(huán)保等。高爐爐喉處于高爐上部，是高爐爐料進(jìn)入高爐的必經(jīng)之路，而爐喉鋼磚是安裝在高爐爐喉處用來保護(hù)高爐爐體和保證高爐正常運(yùn)行的重要高爐部件。
[0003]高爐入爐爐料是由鐵、鈣、硅、鎂、鋁等很多種元素的氧化物以及焦炭等物料組成的，硬度高，形狀有粉狀，球團(tuán)狀，塊狀。高爐煉鐵是大規(guī)模連續(xù)性生產(chǎn)，通過爐喉加入高爐的爐料的流量是很大的，以1080m3高爐為例，利用系數(shù)2.4時(shí)，每小時(shí)經(jīng)過爐喉鋼磚的爐料大約215噸左右，而且是長期的，連續(xù)不斷的。因爐料經(jīng)過爐喉鋼磚時(shí)具有一定的速度，對爐喉鋼磚造成不斷地沖擊與沖刷磨損，所以要求爐喉鋼磚具有較高的強(qiáng)度、韌性和耐磨性；另一方面，爐喉鋼磚在不斷地受到爐料沖刷以外，同時(shí)受到來自下方爐身部分冶煉過程中化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的高溫爐氣的熏烤和沖蝕，正常情況下經(jīng)過鋼磚時(shí)爐氣的溫度在240°C左右，非正常情況下，即爐況異常時(shí)，短時(shí)溫度可達(dá)700-800之間，爐氣溫度的波動變化達(dá)到4000C飛00°C，這種環(huán)境條件要求爐喉鋼磚應(yīng)該具有良好的耐熱性，既要有良好的抗高溫氧化性，也要具有良好的抗熱震性能。
[0004]由以上分析可知:爐喉鋼磚應(yīng)當(dāng)具有一定的強(qiáng)度、韌性，良好的抗磨性，以及抗氧化性和抗熱震性能。而高爐煉鐵是一個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)過程，在一個(gè)設(shè)計(jì)的檢修期內(nèi)是不能隨便停產(chǎn)更換備件的，所以要求備品備件的服役壽命必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求，也就是說備品備件的安全可靠性也是必須具備的。
[0005]目前國內(nèi)外煉鐵高爐上，爐喉段所用的備件，也就是爐喉鋼磚是單一材質(zhì)鑄造的，通常是采用普通鑄鋼或低合金鑄鋼，這些鑄鋼件強(qiáng)度高，韌性好，不會發(fā)生早期突發(fā)失效事故，具有安全可靠性，但是抗磨損性能差，抗高溫氧化性與抗熱震性能差，因而服役壽命較短，有的不到一年就需要更換，制約了高爐的生產(chǎn)效率。在制造爐喉鋼磚所用材料中，有些鑄鐵材料具有較高的耐磨性，但是強(qiáng)度低、韌性差，耐熱性不良，例如一些低合金耐磨鑄鐵，不能制作爐喉鋼磚；有些高鉻系列抗磨鑄鐵雖然具有很高的抗磨性，很高的抗高溫氧化性能，硬度很高，但是韌性很差，抗熱震性能不高，也難以制作爐喉鋼磚。一些合金鑄鋼，如模具鋼，經(jīng)淬火回火熱處理后，具有高強(qiáng)度，高硬度，較好的耐磨性能，足夠的韌性，但是爐喉鋼磚用量大，規(guī)格尺寸大，鑄造困難，熱處理更加困難，因而也不適宜用以制造爐喉鋼磚。
[0006]可見，目前使用單一材質(zhì)來制作爐喉鋼磚，要么材質(zhì)不耐磨，壽命不長；要么脆性高，安全性差；要么因鑄造、熱處理等工藝問題，不適宜用以制造爐喉鋼磚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有爐喉鋼磚的耐磨性能低、使用壽命低的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一種煉鐵高爐用鑲嵌復(fù)合高鉻鑄鐵爐喉鋼磚，本實(shí)用新型將鑄鋼的高強(qiáng)度和高韌性之長與高鉻鑄鐵的耐磨性和耐熱性之長通過鑲嵌有機(jī)地組合為一體，形成新型復(fù)合爐喉鋼磚；與現(xiàn)有技術(shù)相比，既具有高耐熱性、高耐磨性，又具有高強(qiáng)韌性的優(yōu)點(diǎn)，使得爐體的安全性、可靠性和服役壽命大大提高。
[0008]為達(dá)到上述目的，本技術(shù)方案如下:
[0009]—種煉鐵聞爐用鍵嵌復(fù)合聞絡(luò)鑄鐵爐喉鋼磚，包括鋼磚基體，其特征在于:鋼磚基體的工作面上設(shè)有抗磨鑲塊。
[0010]進(jìn)一步的，鋼磚基體在工作面上間隔開設(shè)有燕尾榫槽，每個(gè)燕尾榫槽內(nèi)鑲嵌有一個(gè)抗磨鑲塊鑲嵌。
[0011]進(jìn)一步的，所述的抗磨鑲塊投影為等腰梯形，等腰梯形較大的底邊鑲嵌在燕尾榫槽內(nèi)。
[0012]進(jìn)一步的，所述抗磨鑲塊在嵌入端初始處設(shè)有倒角。
[0013]進(jìn)一步的，所述抗磨鑲塊的高大于燕尾榫槽槽深，相鄰兩抗磨鑲塊之間存有間隙。
[0014]進(jìn)一步的，燕尾鑲塊高于鋼磚基體工作面20-50_。
[0015]進(jìn)一步的，抗磨鑲塊與鋼磚基體之間填充有耐火材料。
[0016]進(jìn)一步的，所述的鋼磚基體為普碳鋼或者低合金材料。
[0017]進(jìn)一步的，所述抗磨鑲塊為高鉻鑄鐵材料。
[0018]本實(shí)用新型的工作原理及工作過程如下:
[0019]本實(shí)用新型主要包括鋼磚基體以及與抗磨鑲塊，兩者復(fù)合而成且抗磨鑲塊復(fù)合在鋼磚基體的工作面；鋼磚基體保證爐體的成型以及耐溫性能，而位于鋼磚基體外的耐磨鑲塊則保證了爐體的耐磨性能。
[0020]鋼磚基體的工作面沿鋼磚基體寬度延伸方向上設(shè)有多個(gè)燕尾榫槽，此些燕尾榫槽沿鋼磚基體的長度方向由一側(cè)到另一側(cè)間隔設(shè)置，每個(gè)燕尾榫槽內(nèi)均鑲嵌一個(gè)抗磨鑲塊，在兩者的空間內(nèi)填充有耐火材料。通過本結(jié)構(gòu)，一方面如果抗磨鑲嵌用耐火材料有所損壞損失，由于抗磨鑲塊與燕尾榫槽尺寸的設(shè)計(jì)，使得看抗磨鑲塊不會從燕尾榫槽中脫落；另一方面，爐料粉塵的沉積作用將會起到補(bǔ)充作用，使得高鉻抗磨鑄鐵鑲塊牢牢地鑲嵌在爐喉鋼磚基體的燕尾榫槽中，而不會脫落。
[0021]鋼磚基體的工作表面低于鑲塊表面，鑲塊之間存有縫隙，這樣抗磨鑲塊首先受到?jīng)_擊，有效保護(hù)鋼磚基體。
[0022]鋼磚基體采用高強(qiáng)度、高韌性鑄鋼的低合金鑄鋼，如ZG20MnSi等，可以滿足爐喉鋼磚基體對強(qiáng)度和韌性的要求；抗磨鑲塊則采用強(qiáng)度高、硬度高、而韌性較好的高鉻鑄鐵，如KmTBCr2tlMo2Cu，它在淬火/回火狀態(tài)下HRC ^ 58，沖擊韌性達(dá)到5~15J/cm2，抗磨損性能為碳鋼的:3-6倍。
[0023]綜上，由于它是由高強(qiáng)韌性鑄鋼基體與抗磨耐熱高鉻鑄鐵鑲塊鑲嵌組合而成的，這種結(jié)構(gòu)技術(shù)特征使它既具有普通鑄鋼的強(qiáng)韌性，又具有抗磨高鉻鑄鐵的高耐磨性、耐熱性，因而帶來了提高使用壽命的有益效果；另一方面，抗磨鑲塊分布使得復(fù)合爐喉鋼磚工作面形成凹凸面，爐料首先沖刷磨損的是凸出的高耐磨性的高鉻鑄鐵鑲塊，而鑲塊具有很高的抗磨性；爐料也會沉積在凹面基體上，沉積的爐料與后進(jìn)入的爐料形成料磨料，改變了磨損的形式，延緩了磨損，提高復(fù)合爐喉鋼磚的服役壽命，也就提高了高爐的生產(chǎn)效率?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖；
[0025]圖1為鋼磚基體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為抗磨鑲塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為復(fù)合后鋼磚結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖中:A1為燕尾槽底部槽寬、A2為燕尾槽上口槽寬、A3為抗磨鑲塊底厚、Hl為燕尾榫槽槽深、H2為抗磨鑲塊的高度。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面未述及的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容均可采用或借鑒現(xiàn)有技術(shù)。
[0030]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實(shí)施例中的附圖，對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾堉械膶?shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。
[0031]一種煉鐵高爐用鑲嵌復(fù)合高鉻鑄鐵爐喉鋼磚，包括鋼磚基體，鋼磚基體的工作面上設(shè)有抗磨鑲塊。
[0032]所述的鋼磚基體如圖1所示，采用高強(qiáng)度、高韌性鑄鋼，如ZG20MnSi等材料鑄成，沿鋼磚基體長度方向在鋼磚基體作面上間隔開設(shè)有多個(gè)燕尾榫槽，如圖1所示，燕尾榫槽沿鋼磚寬度方向延伸，上下間隔均勻設(shè)置，每個(gè)燕尾榫槽內(nèi)鑲嵌有一個(gè)抗磨鑲塊。
[0033]所述的抗磨鑲塊如圖2所示，采用強(qiáng)度高、硬度高、而韌性較好的高鉻鑄鐵鑄成，如KmTBCr2tlMo2Cu,抗磨鑲塊投影為等腰梯形，等腰梯形較大的底邊鑲嵌在燕尾榫槽內(nèi)，嵌入端初始處設(shè)有倒角。
[0034]抗磨鑲塊的長度由爐喉鋼磚基體的寬度來決定，鋼磚基體的燕尾榫槽內(nèi)可設(shè)有一個(gè)抗磨鑲塊，當(dāng)然也可以設(shè)有若干抗磨鑲塊，若干抗磨鑲塊的長度加起來的總長度應(yīng)該等于爐喉鋼磚的寬度；圖1中鋼磚基體上燕尾槽底部槽寬為Al、燕尾槽上口槽寬為A2、燕尾榫槽槽深為Hl ;抗磨鑲塊底厚為A3、抗磨鑲塊的高度為H2。
[0035]所述抗磨鑲塊的高度H2大于燕尾榫槽槽深H1，抗磨鑲塊高于鋼磚基體工作面20-50mm ;抗磨鑲塊底厚A3小于燕尾槽底部槽寬Al，大于燕尾槽上部槽寬A2，使鑲塊從側(cè)面放入燕尾榫槽后，即便是不填充耐火材料澆注料，也不會從榫槽中在工作面方向取出。
[0036]相鄰兩燕尾榫槽抗磨鑲塊之間存有間隙，整體形成凹凸形狀。
[0037]鑲嵌組合好的復(fù)合爐喉鋼磚如圖3所示，已經(jīng)將抗磨高鉻鑄鐵鑲塊鑲嵌于鑄鋼基體的燕尾榫槽中，在抗磨高鉻鑄鐵鑲塊與鑄鋼基體燕尾榫槽壁之間形成的等厚間隙中，填充有耐火材料鑲嵌料。
[0038]制備時(shí)，首先鑄造爐喉鋼磚基體，并清理鑄鋼基體燕尾榫槽，將槽內(nèi)的粘砂、飛邊、夾渣等清除干凈；鑄造高鉻鑄鐵抗磨鑲塊，并打磨清理高鉻鑄鐵鑲塊梯形部分的外表面，將粘砂、飛邊、夾渣等清除干凈。
[0039]配制鑲嵌用耐火材料，將不同目數(shù)、不同材質(zhì)的耐火材料干混均勻，加入粘結(jié)劑再次混合均勻，制成耐火材料澆注料；耐火材料粒度目數(shù)從40#到200#按一定比例配制，耐火材料材質(zhì)包括A1203、Si02、MgO等材料。
[0040]用配制好的耐火材料澆注料填充到鋼磚基體燕尾榫槽底部至一定厚度度，將打磨好的高鉻鑄鐵抗磨鑲塊放到燕尾榫槽中，并使抗磨鑲塊與燕尾榫槽兩壁間距相等，從鑲塊兩側(cè)再填入耐火材料澆注料，震動搗打結(jié)實(shí)，耐火材料澆注料填充至基體工作面高度為止。逐塊逐槽地將抗磨高鉻鑄鐵鑲塊鑲嵌好，如附圖3所示，就制成了復(fù)合爐喉鋼磚。
[0041]以上所述僅是本申請的優(yōu)選實(shí)施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本申請。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本申請將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種煉鐵聞爐用鍵嵌復(fù)合聞絡(luò)鑄鐵爐喉鋼磚，包括鋼磚基體，其特征在于:鋼磚基體的工作面上設(shè)有抗磨鑲塊；鋼磚基體在工作面上間隔開設(shè)有燕尾榫槽，每個(gè)燕尾榫槽內(nèi)鑲嵌有一個(gè)抗磨鑲塊鑲嵌。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鐵高爐用鑲嵌復(fù)合高鉻鑄鐵爐喉鋼磚，其特征在于:所述的抗磨鑲塊投影為等腰梯形，等腰梯形較大的底邊鑲嵌在燕尾榫槽內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煉鐵高爐用鑲嵌復(fù)合高鉻鑄鐵爐喉鋼磚，其特征在于:所述抗磨鑲塊在嵌入端初始處設(shè)有倒角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鐵高爐用鑲嵌復(fù)合高鉻鑄鐵爐喉鋼磚，其特征在于:所述抗磨鑲塊的高大于燕尾榫槽槽深，相鄰兩抗磨鑲塊之間存有間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煉鐵高爐用鑲嵌復(fù)合高鉻鑄鐵爐喉鋼磚，其特征在于:燕尾鑲塊高于鋼磚基體工作面20_50mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鐵高爐用鑲嵌復(fù)合高鉻鑄鐵爐喉鋼磚，其特征在于:抗磨鑲塊與鋼磚基體之間填充有耐火材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鐵高爐用鑲嵌復(fù)合高鉻鑄鐵爐喉鋼磚，其特征在于:所述的鋼磚基體為普碳鋼或者低合金材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煉鐵高爐用鑲嵌復(fù)合高鉻鑄鐵爐喉鋼磚，其特征在于:所述抗磨鑲塊為高鉻鑄鐵材料。
【文檔編號】C21B7/08GK203559062SQ201320489355
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】周傳祿 申請人:萊蕪市天銘冶金設(shè)備有限公司