專利名稱：焦?fàn)t護(hù)爐成套設(shè)備及制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
焦?fàn)t護(hù)爐成套設(shè)備及制作工藝，屬于焦?fàn)t成套設(shè)備設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
國(guó)外原7.63米焦化設(shè)備為德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的灰口鑄鐵GG～25材質(zhì)。缺點(diǎn)為1、抗熱疲勞性能差，在焦?fàn)t交變熱應(yīng)力作用下，易出現(xiàn)開(kāi)裂等缺陷。
2、抗氧化、生長(zhǎng)性差。
3、機(jī)械性低，抗拉強(qiáng)度僅為250MPa，延伸率為零。
4、壽命短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種機(jī)械性能好，耐熱疲勞性能好，抗氧化，塑性強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)(比灰口鑄鐵GG～25鑄件提高2～3倍)的焦?fàn)t護(hù)爐成套設(shè)備及制作工藝。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是焦?fàn)t護(hù)爐成套設(shè)備，其特征在于采用了基體組織珠光體與鐵素體混合基體的蠕墨鑄鐵材料，珠光體含量占70％～80％，鐵素體占20％～30％。
蠕墨鑄鐵材料的化學(xué)成分為(重量％)3.2～3.7、Si 2.3～2.8、Mn 0.3～1.0、P≤0.08、S≤0.025、Cr0.1～0.2。
護(hù)爐成套設(shè)備包括爐門、爐框、保護(hù)板、橋管、閥體、三孔蓋座。
焦?fàn)t護(hù)爐成套設(shè)備的制造工藝是，其特征在于首先對(duì)原鐵水熔煉，對(duì)鐵水進(jìn)行蠕化處理、樹(shù)脂砂造型，澆鑄鑄件，對(duì)澆鑄鑄件進(jìn)行冷卻，進(jìn)行熱處理1-2次，對(duì)熱處理后鑄件機(jī)械加工。
在熔煉過(guò)程中，添加0.1～0.2％的鉻元素。通過(guò)添加了鉻元素，提高了鑄件在高溫下的性能與抗氧化性能。
提高基體中珠光體的比例通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整五大元素的比例，即提高C量、Mn量、降低Si和量添加鉻Cr元素，提高基體中珠光體的比例在鑄造過(guò)程中采取反變技術(shù)；在熱處理過(guò)程中采用特殊的矯正技術(shù)；熱處理過(guò)程中，在金屬塑性變性溫度下，采用拉壓法形變，然后進(jìn)行消除應(yīng)力退火處理。
(4)采用樹(shù)脂砂造型。
抗熱疲勞性能是材質(zhì)在冷熱交變溫作用條件下，受循環(huán)應(yīng)力作用破壞的現(xiàn)象。影響材質(zhì)耐熱疲勞的因素可用下式表示RST=f(σb·δ·λ·ρE·d·ΔT·K)]]>式中RST---耐熱疲勞性能；σb----------抗拉強(qiáng)度；δ------延伸率；λ-----導(dǎo)熱率；P-----密度；E------彈性模量；a------熱膨脹系數(shù)；ΔT-----熱循環(huán)時(shí)溫度差；K------應(yīng)力集中系數(shù)。
由以上可知，材料若具有高的耐熱疲勞能力，必須具有以下性能(1)有較高的強(qiáng)度(室溫和高溫)，同時(shí)有一定的延伸率；(2)有較高的導(dǎo)熱性和較大的密度；(3)有較低的彈性模量和熱膨脹系數(shù)；(4)較小的應(yīng)力集中系數(shù)(主要取決于石墨的形態(tài))。
影響灰口鑄鐵和蠕墨鑄鐵熱疲勞性能的參數(shù)如表1所示表 1

由表1可知，灰口鑄鐵的導(dǎo)熱性能好、密度大、彈性模量低和熱膨脹系數(shù)小。但因其強(qiáng)度低、延伸率低、加之應(yīng)力集中系數(shù)大、組織穩(wěn)定性差，在受交變熱循環(huán)應(yīng)力時(shí)，易產(chǎn)生裂紋而失效。而蠕墨鑄鐵雖然導(dǎo)熱性和密度比灰口鑄鐵稍低些，彈性模量、熱膨脹系數(shù)稍大些，但由于強(qiáng)度高、延伸率大、應(yīng)力集中系數(shù)小、抗氧化性強(qiáng)。因此，蠕墨鑄鐵具有比灰口鑄鐵好的熱疲勞性能。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的焦?fàn)t蠕墨鑄鐵護(hù)爐成套設(shè)備及制作工藝所具有的有益效果是機(jī)械性能好抗拉強(qiáng)度≥350MPa，屈服強(qiáng)度不小于270MPa，延伸率1～2％。蠕化率70±10％，硬度170～240HB。
將蠕墨鑄鐵應(yīng)用到7.63米焦?fàn)t護(hù)爐設(shè)備鑄件上，在國(guó)內(nèi)外均屬空白。與灰口鑄鐵相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、性能高，抗拉強(qiáng)度≥350MPa，平均比灰口鑄鐵高出100～150MPa，且有一定的延伸率(而灰口鑄鐵沒(méi)有)。
2、熱疲勞性能好，是灰口鑄鐵的1～2倍。
3、耐磨性能好，比灰口鑄鐵高出HB 50個(gè)單位。
4、壽命長(zhǎng)，是灰口鑄鐵的2～3倍。灰口鑄鐵壽命僅為蠕墨鑄鐵材質(zhì)壽命的1/3～1/4。制作工藝簡(jiǎn)單，易操作。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例該焦?fàn)t護(hù)爐成套設(shè)備，是7.63米焦?fàn)t護(hù)爐成套設(shè)備鑄件包括爐門、爐框、保護(hù)板、橋管、閥體、三孔蓋座。
采用了基體組織珠光體與鐵素體混合基體的蠕墨鑄鐵材料，珠光體含量占70％～80％，鐵素體占20％～30％。
蠕墨鑄鐵材料的化學(xué)成分為(重量％)C 3.2～3.7、Si 2.3～2.8、Mn 0.3～1.0、P≤0.08、S≤0.025、Cr 0.1～0.2。
具體制作工藝如下原鐵水熔煉--對(duì)鐵水進(jìn)行蠕化處理、樹(shù)脂砂造型--扒渣--澆鑄--冷卻--清理--熱處理--二次熱處理--二次清理--機(jī)械加工--裝配--包裝。
原鐵水熔煉要求溫度達(dá)到≥1500℃，然后停留10分鐘左右，目的是消除遺傳因素，溫度降到1450℃～1480℃；熔煉過(guò)程中，添加0.1～0.2％的鉻元素。
直讀光譜分析，調(diào)整化學(xué)成分；對(duì)鐵水進(jìn)行蠕化處理溫度1450℃～1480℃；采用樹(shù)脂砂造型；扒渣，蠕化處理結(jié)束后扒渣、取樣、爐前三角試片檢驗(yàn)，目的是是否符合要求；澆鑄，熱分析合格后進(jìn)行澆鑄；冷卻，溫度降到一定要求后，為清理做準(zhǔn)備；清理，外形規(guī)整，各部符合圖紙要求，且無(wú)損傷之處。沒(méi)有加工的鑄造表面必須光滑平直，不得有蜂窩、灰渣、飛邊、凸凹等缺陷；熱處理，按照要求進(jìn)行處理其溫度為正火溫度920℃，保溫時(shí)間1.5～2.0小時(shí)，風(fēng)冷或霧冷回火溫度600℃，；二次清理，同第一次清理的要求一樣；機(jī)械加工，達(dá)到圖紙的要求，裝配，涂漆，包裝。
由于7.63米焦?fàn)t護(hù)爐設(shè)備鑄件壁厚相對(duì)較薄。屬長(zhǎng)大件，所以采用蠕墨鑄鐵鑄件，同時(shí)采取防治蠕墨鑄件變形的技術(shù)。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐及實(shí)驗(yàn)證明，用蠕墨鑄鐵代替灰口鑄鐵制造7.63米焦?fàn)t護(hù)爐設(shè)備，7.63米焦?fàn)t護(hù)爐成套設(shè)備鑄件化學(xué)成分與機(jī)械性能見(jiàn)下表3表3焦?fàn)t護(hù)爐成套設(shè)備化學(xué)成分與機(jī)械性能表

用蠕墨鑄鐵制作的焦?fàn)t爐門、爐框、保護(hù)板、橋管、閥體、三孔蓋座等焦化設(shè)備，與灰口鑄鐵相比，蠕墨鑄鐵件在反復(fù)加熱冷卻引起交變熱應(yīng)力的條件下工作時(shí)，開(kāi)裂的時(shí)間要長(zhǎng)的多，見(jiàn)下表4。
表4 灰口鑄鐵與蠕墨鑄鐵的耐開(kāi)裂性能比較表

權(quán)利要求
1.焦?fàn)t護(hù)爐成套設(shè)備，其特征在于采用了基體組織珠光體與鐵素體混合基體的蠕墨鑄鐵材料，珠光體含量占70％～80％，鐵素體占20％～30％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述焦?fàn)t護(hù)爐成套設(shè)備，其特征在于蠕墨鑄鐵材料的化學(xué)成分為(重量％)C 3.2～3.7、Si 2.3～2.8、Mn 0.3～1.0、P≤0.08、S≤0.025、Cr0.1～0.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述焦?fàn)t護(hù)爐成套設(shè)備的制造工藝，其特征在于首先對(duì)蠕墨鑄鐵原鐵水熔煉，對(duì)鐵水進(jìn)行蠕化處理、樹(shù)脂砂造型，澆鑄鑄件，對(duì)澆鑄鑄件進(jìn)行冷卻，進(jìn)行熱處理1-2二次，對(duì)熱處理后鑄件機(jī)械加工。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述焦?fàn)t護(hù)爐成套設(shè)備的制造工藝，其特征在于在熔煉過(guò)程中，添加0.1～0.2％的鉻元素。
全文摘要
焦?fàn)t護(hù)爐成套設(shè)備及制作工藝，屬于焦?fàn)t成套設(shè)備制造領(lǐng)域。其特征在于采用了基體組織包括珠光體與鐵素體混合基體的蠕墨鑄鐵材料，珠光體含量占70％~80％，鐵素體占20％~30％。制作工藝為首先對(duì)蠕墨鑄鐵原鐵水熔煉，對(duì)鐵水進(jìn)行蠕化處理、樹(shù)脂砂造型，澆鑄鑄件，對(duì)澆鑄鑄件進(jìn)行冷卻，進(jìn)行熱處理1－2二次，對(duì)熱處理后鑄件機(jī)械加工。與現(xiàn)有技術(shù)相比，抗疲勞性能高1－2倍；機(jī)械性能好，抗拉強(qiáng)度≥350MPa，屈服強(qiáng)度不小于270MPa，延伸率1～2％；蠕化率70±10％，硬度170～240HB。制作工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，將蠕墨鑄鐵應(yīng)用到7.63米焦?fàn)t護(hù)爐設(shè)備鑄件上，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
文檔編號(hào)C10B45/00GK101092567SQ200610044918
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2006年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月19日
發(fā)明者張躍成, 文景寶, 李光慶 申請(qǐng)人:張躍成, 文景寶, 李光慶