简析炼铁高炉球铁冷却壁的铸造范文

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摘要：随着建筑、桥梁等行业的快速发展，很多铁质材料在施工中得到了广泛应用，铁质材料中杂质含量的多少也成为衡量其质量高低的重要标准。近年来我国的高炉炼铁工艺技术已经取得很大进步，炼铁流程主要包括选材、制模、熔炼等环节，下面针对冷却壁的铸造展开详细讨论，主要介绍其分类、造型工艺、砂型制造以及铁水熔炼工艺，希望为相关生产部门提供一定参考。现阶段高炉炼铁在具体生产过程中还存在一些不足，需要我们改进和完善。

关键词：高炉炼铁；冷却壁；熔炼工艺；铸造

高炉炼铁工艺中，球铁冷却壁对铁水的冷却在很大程度上影响着最终成型铁块的质量，因此对冷却壁的铸造工作必须重视起来。铸造前的准备必须充分，铸造中要根据国家标准严格执行相关生产步骤，铸造后要对其质量反复检验，合格后方可用于实际生产。冷却壁质量高，能够大大提高炼铁的工作效率同时提高精铁质量，相应的铁质材料用于工程建设时，对提高工程质量有非常大的帮助。

1冷却壁分类及要求概述

1.1分类相关介绍

冷却壁在加强高炉稳定性的同时大大延长其使用寿命。不同类型的冷却壁在使用周期和使用注意事项上各有差异，按照其结构可将冷却壁分为镶砖和光面冷却壁，按照铸造材料的不同可分为以下四类冷却壁：铸钢式、灰铸铁式、铸铜式以及球墨铸铁式。通常在铸造工艺中，光面冷却壁的铸造材料一般选用灰铸铁，两者搭配能使冷却壁性能得到很大提升。

1.2不同类型冷却壁的工艺要求

在镶砖冷却壁的制造工艺中，需要注意以下几方面的内容：对管接头的精度要求较高，在铸造时对其需重点监测；铁水熔炼及球化处理设施的选择要严格按照国家标准，采用最佳熔炼设备能够有效保证冷却壁的质量。对于光面冷却壁的制造没有过多的要求，对灰铸铁的材质要求较低，因此该类型冷却壁是工厂生产中的常规生产类型[1]。若想进一步提高光面冷却壁的质量，在生产时可利用数控机床进行自动化生产。

2冷却壁形状制造流程相关介绍

2.1对外形进行初步确定

在冷却壁进行造型时，通常采用的是强度等级为一级的木材，经过初步搭建制作出冷却壁模样，再用树脂砂材料作为冷却壁的主要组成材料，并在树脂砂中将冷却水管进行合理分布。冷却水管对球铁的凝固有较大影响，因此在设计时需要进行模拟试验，将凝固收缩量控制在合理范围内，收缩量值最好在0.5%左右波动。此外，为保证树脂砂在造型完成后能够与木材顺利脱落，需要在分模面上加上树脂板。

2.2冷却水管设计与安装概述

2.2.1弯制与收缩量相关介绍

冷却壁对铁水的冷却，主要依靠其内部的冷却水管对铁水进行冷却，在大幅度温差变化下水管会发生热胀冷缩现象，因此水管的收缩量必须控制在合理范围内。在进行收缩量确定时需要进行模拟试验，此时冷却壁需保持正常温度，由试验可知收缩量通常为0.5%。在确定收缩量后，需要对水管进行除锈处理，以确保冷却工作时水管中的水能正常流动。

2.2.2套管安装相关介绍

水管上套管的安装能对水管起到保护作用，防止冷却壁温度过高烧坏水管。在套管安装时，其外壁是焊在冷却壁上的，这样能够保证水管与冷却壁的热胀冷缩现象处于相同频率之下，有效促进冷却壁对铁水冷却工作的顺利进行。

2.2.3防渗处理相关介绍

对水管的防渗处理在除锈操作之后，主要是防止含碳物质渗透到水管当中，对冷却工作造成不利影响。KC202是工业生产中常见的防渗碳材料，在进行涂刷时厚度控制在0.3mm左右为宜。

2.2.4尺寸控制相关介绍

进行高炉熔炼时具有较高的温度，为保证熔炼过程的安全性，必须对熔炉安装精度和质量进行严格控制。数控切割技术的使用能够有效提高安装精度，该技术主要是实现对炉壳安装孔的精确定位，对冷却水管的直径要求也较高。工业制造上规定其误差不能超过3mm，同时对水管收缩量的控制不能局限于热胀冷缩的模拟试验，在设计时还需要预留出管道膨胀空间，防止管道与冷却壁直接接触。配箱的存在对控制管道偏差有着很大的辅助作用，其原理是通过对管头纵向和横向中心距的调节，合理控制管道偏差[2]。

2.3砂型制造相关介绍

2.3.1材料选择概述

目前通常选用树脂砂对冷却壁进行造型，采用此种砂作为造型材料能够使冷却壁面层有很好的光滑度，减小偏差的同时使冷却壁外形棱角分明。安装孔砂芯是采用钢板焊制的，有效避免清砂时出现粘砂现象，在一定程度上提高螺栓孔的精度，有效提高后期高炉炼铁的质量。

2.3.2镶砖注意事项

冷却壁进行镶砖操作时，考虑到其使用周期和工作效率，通常每一层段的镶砖材质都不同。镶砖表面是与铁水直接接触的，因此要做好砖与砖之间的密封工作，防止铁水渗透。此外还需要采用耐火石棉砖将其面层进行覆盖，可进一步保护镶砖不受铁水影响。

2.3.3直浇道与冒口设置介绍

冷却过程中，若铁水直接与冷却水管接触便极易破坏水管，因此冷却壁中设置多个冒口和直浇道防止铁水对冷却水管的直接冲刷。直浇道主要分布在冷却壁一侧，冒口分布在凸台上，直浇道可减缓铁水流速，冒口可集中铁渣便于后续排渣处理[3]。

3铁水熔炼工艺相关介绍

3.1熔炼材料相关介绍

目前工业生产中冷却壁额熔炼材料通常是球墨铸铁，这类型铸铁断面尺寸较厚，对球化处理有很大阻碍。冷却壁属于铸态铁素体，想要其具有较好的延展性就必须对铁素体的各项组成成分进行合理控制，经过研究人员的反复试验，对铁素体各项元素含量做出如下要求：碳的含量控制在3.5%左右；硅的含量需保持在2.5%左右；锰的含量必须保持在0.5%以下；磷含量保持在0.6%以下。此外尽量保证硫不出现在冷却壁中。对铸态冷却壁的配比原材料的选用，主要包括以下几部分：柳钢生铁，其在铸态铁中含量最多，在40%左右；河南林州生铁，其所占比例稍次之，在30%左右；废钢和回炉铁的比例相同，为15%。若原材料配比严格遵照上述标准，冷却壁的质量将得到很大提升。

3.2熔炼工艺相关介绍

在铁水熔炼中常采用的材料是球墨铸铁，该铸铁含铁量较高，熔炼出的精铁质量较好。但存在一个明显的缺陷即断面尺寸过厚，不利于熔炼工艺的进行。因此在对球墨铸铁进行熔炼时，需要冲天炉和中频炉配合使用，才能实现对铁的熔炼和精炼。

3.3铁水处理相关介绍

铁水球化工艺对最终铸态铁素体的质量有着非常大的影响，因此必须明确处理步骤并按步骤进行球化处理。主要工艺过程如下：将75SiFe粉碎成均匀大小并进行干燥处理，接着在铁水中放入一定比例的球化剂，使其与75SiFe反生反应。将反应产物用球铁专用剂进行覆盖，经过一系列操作后就可出铁水，每次出铁水都要留下1/3继续和球化剂反应。当铁水出完，采用球化孕育技术使其发生球化反应，球化反应越剧烈孕育出的石墨球精度就越高[4]。最后将球墨铸铁进行快速扒渣并浇注，同时需充入惰性气体进行保护，氩气是工业生产常用的惰性气体。

4结语

工业生产中，冶炼技术的不断提升为我国的各项建设事业提供了更加优质的原材料，同时加快了工业化进程的脚步。本文主要介绍高炉炼铁冷却壁的分类、造型工艺、砂型制造以及铁水熔炼工艺，使人们对高炉炼铁有了更加系统的认识。铁质材料在建筑施工上的使用特别广泛，炼铁工艺的不断改进和完善，对建筑质量的提高有很大帮助。

参考文献

[1]李文献.浅析炼铁高炉球铁冷却壁的铸造[J].南方农机,2018(11).

[2]洪军,左海滨,张建良等.高炉铸铁冷却壁结构优化[J].武汉科技大学学报(自然科学版),2015,(1):5-7,53.

[3]席立朋.邯宝炼铁厂2#高炉冷却壁维护与生产实践[J].河北冶金,2017,(4):29-31.

[4]洪军,左海滨,张建良,李峰光,沈猛,铁金艳.影响高炉冷却壁冷却性能的若干因素分析[J].冶金能源,2015,(2):13-15,29.

作者:靳亚涛 单位:河钢股份有限公司承德分公司炼铁事业部