专利名称：以铬锆铜为材质的高炉风口小套及其生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及高炉风口套部件，尤其涉及一种以铬锆铜为材质的高炉风口小套及其生产工艺。
高炉风口套为高炉送风系统中关键部件之一，助燃的空气通过它进入炉内。风口的前端伸入炉内，工作时承受高热负荷和物料的磨损以及铁水、熔渣的冲刷，工作条件十分恶劣，经常被烧坏，此外，喷煤管喷煤也会造成风口小套磨穿。这些因素造成休风更换，给高炉操作带来很多困难，影响高炉生产率。如何提高风口套使用寿命是炼铁厂和风口套生产厂家十分关注的问题。为了提高风口套换热性能，人们对风口套的结构研究较多，已从最早的单腔式、双腔式改进为目前的贯流式，结构趋于合理，风口套的使用寿命有所提高，但仍不能满足高炉生产要求。现有的风口小套采用紫铜铸造(ZCuSn2)，抗拉强度低、硬度低、导热率低、高温软化温度低是造成风口小套烧坏磨损的主要原因。为此，从材质选用上进一步提高风口套的使用寿命，是人们今后研究的一个方向。
本发明的目的是提供一种导热性好、强度高、硬度高、高温性能好的以铬锆铜为材质的高炉风口小套及其生产工艺，以提高高炉风口小套的使用寿命。
据发明人所知，现有铸造风口小套的材质成分(重量％)及性能见表1表1
注导电率与导热率成正比，因导电率检测较方便，通常导热率可用导电率表示，无氧纯紫铜导电率为100％；高温软化温度表示硬度下降20％时的温度。
其生产工艺为电解铜→熔化→加磷铜初脱氧→加锡合金化→加磷铜终脱氧→浇注→成形。从表1中可以看出，形成的铜合金是ZCuSn2。现有生产工艺采用加磷铜终脱氧，熔炼过程中很难控制磷的残留量不超过0.03％，一般在0.05～0.10％范围内。磷含量超标，大大降低了紫铜的导电性，故其导热性也大大降低。此外，熔炼工艺中加锡是为了改善铜液的流动性，以提高风口套的铸造性能，消除铸造缺陷，但因此也降低了紫铜的导热性。
针对上述存在的不足之处，本发明选用铬锆铜来代替现有的铜合金ZCuSn2，用于铸造风口小套，其成分(重量％)及性能见表2。
表2
其生产工艺是电解铜→熔化→加磷铜初脱氧→加铬铜合金化→加LOGAS50除气块除氢→加铍铜终脱氧→加锆→浇注→成形 箱式炉内固熔处理 井式炉内时效。LOGAS50除气块是一种化学物品，与铜液一接触就会发生分解，而释放出连续性的非反应性气流，能将铜液中氢气冲洗干净。福士科国际有限公司1994年第10版《福士科铸工手册》P136页有介绍。
本发明与现有技术相比，其优点是1、从材质上比较，铬锆铜比ZCuSn2铜合金强度提高至少0.83倍，硬度至少提高1.12倍，导电率即导热率至少提高10％，高温软化温度至少提高0.71倍，提高了风口端头的导热性、强度、耐磨性和高温性能，延长了风口小套的使用寿命。
2、从生产工艺上比较，(1)本发明不采用加磷铜而是加铍铜终脱氧，这种做法的好处是①防止杂质磷的超标，而降低铜合金的导热性；②加铍铜不仅对铜有脱氧作用，还能提高铜合金的高温抗氧化性能、导热性能、强度以及铸造性能。(2)不加锡而是加铬锆，提高了铜合金的导热性、强度。(3)采用LOGAS50除气块除氢，降低了铜合金氢含量，避免铸造缺陷。
以上措施提高了风口小套的内在质量。
下面通过实施例进一步说明本发明。
常规风口小套由铸造本体和铸造端头两部分组合焊接而成，其生产工艺步骤如下1、选用中频或工频感应电炉作为熔炼设备；2、将电解铜在所述电炉中熔炼；3、待电解铜全部熔化后，加磷铜搅拌预脱氧；4、加铬铜合金搅拌均匀合金化；5、用钟罩压LOGAS50除气块至炉底2分钟，分解产生气流除氢；6、加铍铜搅拌终脱氧；7、加锆搅拌调整成分或在浇包内加入锆，在铜液冲入时熔化搅拌均匀。
8、备好风口本体、端头浇注硬模；9、浇注成形；10、取出本体、端头清理后放入箱式炉内升温至960℃保温1小时、或升温至940℃保温2小时、或升温至920℃保温3小时后取出，迅速水淬固熔处理；11、再放入井式炉内升温至460℃保温6小时、或升温至470℃保温5小时、或升温至480℃保温4小时后取出，空冷时效处理。
12、清理检验
13、铸造端头与铸造本体组合焊接成风口小套；14、水压检验入库。
采用上述工艺制造的风口小套，其材质是铬锆铜，成分(重量％)如下Cu≥98.5％；Cr0.65～0.95％；Zr0.03～0.10％；Be0.02～0.10％；余量为Sn、Zn、Pb、Ni、Fe、Al、Mn、Si由电解铜带入。
实验证明，采用铬锆铜铸造的高炉风口小套，其使用寿命提高1倍以上。
权利要求
1.一种以铬锆铜为材质的高炉风口小套，其特征在于，铬锆铜成分(重量％)包含Cu≥98.5％，Cr0.65～0.95％，Zr0.03～0.10％，Be0.02～0.10％。
2.一种生产权利要求1的产品的生产工艺，其特征在于生产工艺为电解铜→熔化→加磷铜初脱氧→加铬铜合金化→加LOGAS50除气块除氢→加铍铜终脱氧→加锆→浇注→成形 箱式炉内固熔处理 井式炉内时效。
全文摘要
本发明公开了一种以铬锆铜为材质的高炉风口小套及其生产工艺,属高炉送风系统关键部件,其成分是Cu:≥98.5%；Cr:0.65～0.95%；Zr:0.03～0.10%；Be:0.02～0.10%。生产工艺采用加铍铜终脱氧固熔时效处理。本发明提高了风口小套的高温抗氧化性能、导热性能、耐磨性及铸造性能,提高风口小套寿命1倍以上。
文档编号C21B7/00GK1422968SQ0114300
公开日2003年6月11日 申请日期2001年11月28日 优先权日2001年11月28日
发明者周水军 申请人:周水军