魯志武，胡祥永，徐素峰

（太原重工特種鑄造分公司，山西 太原 030024）

加壓氣化爐是一種進(jìn)行煤氣轉(zhuǎn)化的比較先進(jìn)的節(jié)能裝置。山西省最早是山西化肥廠（天脊集團(tuán)）從國(guó)外引進(jìn)的。

加壓氣化爐由煤鎖、爐體和灰鎖三部分組成（見(jiàn)圖1）。爐體設(shè)在加壓氣化爐的中部，爐體內(nèi)裝有爐篦，它的主要作用是支撐爐內(nèi)燃料層，均勻地將氣化劑分布到加壓氣化爐橫截面上，維持爐內(nèi)料層的移動(dòng)，將氣化后的灰渣破碎并排除，所以爐篦是保證加壓氣化爐正常連續(xù)生產(chǎn)的重要裝置。

圖1 加壓氣化爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

爐篦分為5層，從下到上逐層疊合固定在底座上，如圖2。爐篦底層的下面設(shè)有3個(gè)刮灰刀安裝口，刮灰刀的安裝數(shù)量由氣化原料煤的灰分含量來(lái)決定，灰分含量較少時(shí)可安裝1～2把刮刀，灰分含量較高時(shí)安裝3把刮刀。支撐爐篦的止推軸承體上開(kāi)有兩個(gè)注油孔，由外部高壓注油泵通過(guò)油管注入止推軸承面進(jìn)行潤(rùn)滑。爐篦的傳動(dòng)采用電動(dòng)或液壓（采用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)）進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，具有調(diào)速方便、工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。

爐篦由62種零件（其中鑄件23種）重疊組裝成金字塔式的大型錐體，最大直徑約3400mm（圖2），其受熱溫度約1000℃，由此可見(jiàn)其工作環(huán)境的惡劣和結(jié)構(gòu)之繁雜，有較高的技術(shù)難度。構(gòu)成爐篦的鑄件的質(zhì)量是爐篦能否順利工作的保證。組成爐篦的各鑄件見(jiàn)表1。

煤化工設(shè)備是太原重工的主要產(chǎn)品之一。為了使該產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化，生產(chǎn)出更符合我國(guó)實(shí)際情況的加壓氣化爐，太原重工集中了設(shè)計(jì)、工藝和制造的技術(shù)人員組成了我們，進(jìn)行認(rèn)真分析、廣泛的調(diào)研、多次的試驗(yàn)，克服了重重困難，攻克了各個(gè)難關(guān)，歷經(jīng)一年多的奮戰(zhàn)，生產(chǎn)出爐篦上用的鑄件，并加工組裝成功，最終生產(chǎn)出符合我國(guó)國(guó)情的加壓氣化爐整機(jī)，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并在一部分廠礦生產(chǎn)中應(yīng)用，效果良好，鑄件的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)測(cè)試報(bào)告（報(bào)告從略）。爐篦的鑄件明細(xì)見(jiàn)表1。

圖2 爐篦

1 試制生產(chǎn)過(guò)程

1.1 產(chǎn)品分析

我們對(duì)組成爐篦的23種鑄件逐一進(jìn)行了分析，明確了關(guān)鍵點(diǎn)。

表1 爐篦鑄件明細(xì)

1）爐篦的工作環(huán)境

爐篦上的各鑄件工作環(huán)境為與高溫的爐灰直接接觸，由于使用時(shí)可能受較大的溫度波動(dòng)，所以應(yīng)有足夠的耐熱、耐磨和耐疲勞強(qiáng)度。

2）材質(zhì)及熔煉

爐篦由56個(gè)鑄件組成，其材質(zhì)為耐熱鋼，最高受熱溫度為1000℃，國(guó)外的此種耐熱鋼牌號(hào)為G-X22CrMoV121、G-X25CrNiSi20-14、G-S35Cr－MoV104、 G-X165CrMoV12、G-S17CrMo55 等，其化學(xué)成分及力學(xué)性能見(jiàn)表2、表3。我國(guó)和其成分相近的鋼號(hào)也有，但我廠生產(chǎn)較少，對(duì)材料的性能及鑄造工藝性了解不多。

特別是G-X22CrMoV121是一個(gè)關(guān)鍵，原材料G-X22CrMoV121的成分給的范圍很窄，據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)介紹，熱處理有特殊要求，而且補(bǔ)焊性能很差，因此對(duì)鋼水的要求是要確保成分正確，其中碳元素給出的含量范圍很窄，該元素對(duì)性能影響很大，必須進(jìn)行試驗(yàn)。特別是要保證鋼水的清潔度，評(píng)價(jià)耐熱鋼冶金質(zhì)量的指標(biāo)之一是鋼中夾雜的數(shù)量、類(lèi)型和分布狀況，這是非常重要的。而且要嚴(yán)格控制出鋼及澆注溫度，否則達(dá)不到力學(xué)性能的要求。所以嚴(yán)格控制G-X22CrMoV121其鋼水質(zhì)量，保證清潔度和控制成分是一個(gè)關(guān)鍵。

3）鑄件結(jié)構(gòu)

爐篦上有23種共計(jì)56件鑄件，其優(yōu)勢(shì)壁厚大都在35mm～45mm之間，屬薄壁件。薄壁件生產(chǎn)中的問(wèn)題是變形和裂紋，特別是轉(zhuǎn)角處的裂紋傾向更大。如何防止變形和裂紋是工藝上的關(guān)心問(wèn)題。在這些鑄件中內(nèi)環(huán)段更是一個(gè)關(guān)鍵鑄件，一是它的材料是G-X22CrMoV121，二是外形及內(nèi)腔復(fù)雜，如圖3。鑄件加工后三件組裝成一個(gè)約φ3100mm的圈，如圖2，必須保證其各部尺寸和外形的正確，否則影響加工及裝配。裂紋的傾向嚴(yán)重，防裂紋和變形是鑄造的難點(diǎn)。

圖3 內(nèi)環(huán)圖

4）熱處理

根據(jù)零件的服役狀況，組成爐篦的各個(gè)鑄件選用不同成分的耐熱鋼，其化學(xué)成分及力學(xué)性能見(jiàn)表2、表3。G-X22CrMoV121的熱處理及焊補(bǔ)是十分困難的，對(duì)成分和溫度非常敏感。

表2 爐篦鑄件化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）

表3 材料的力學(xué)性能

G-X22CrMoV121耐熱鋼鑄件應(yīng)按其要求制定正確的熱處理工藝，保證其力學(xué)性能，防止裂紋和變形，這是很重要的。一些國(guó)家不再選用此材質(zhì)，但是該材質(zhì)高溫強(qiáng)度高、抗蠕度性能好、產(chǎn)品壽命長(zhǎng)，所以美、蘇、德等工業(yè)技術(shù)先進(jìn)國(guó)家仍在繼續(xù)選用。

從上述分析不難看出對(duì)爐篦上的各個(gè)主要鑄件（特別是內(nèi)環(huán)段）要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)有很大的難度。

1.2 爐篦的生產(chǎn)特點(diǎn)

1）生產(chǎn)中的幾個(gè)重要環(huán)節(jié)根據(jù)上述分析，就爐篦的生產(chǎn)注意以下幾點(diǎn)：①煉鋼必須認(rèn)真采取技術(shù)措施，提供符合標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)鋼水。

②鑄造工藝上必須制定穩(wěn)妥的方案，杜絕裂紋、變形，尺寸形狀應(yīng)準(zhǔn)確，保證生產(chǎn)出符合質(zhì)量要求及方便裝備的鑄件。

③制定比較完善的熱處理工藝。

④加工中應(yīng)采取措施，必須保證各部尺寸和幾何形狀，使得組裝順利。

2）生產(chǎn)爐篦的主要設(shè)備

①熔煉澆注設(shè)備：0.75 t及1 t的中頻電爐，1.5 t漏包。

②造型設(shè)備：用樹(shù)脂礦生產(chǎn)線（堿性自硬）。

③清理設(shè)備：落砂床、拋丸室、拋光砂輪機(jī)。

④熱處理設(shè)備：用帶有自動(dòng)溫控的電加熱爐和有循環(huán)設(shè)備的淬火池。

⑤檢測(cè)設(shè)備：磁粉探傷、超聲探傷、快速測(cè)溫?zé)犭娕肌?/p>

⑥加工進(jìn)行外協(xié)。

3）研究和生產(chǎn)過(guò)程

①精煉劑的研制

我公司的熔煉設(shè)備主要是中頻爐。從煉鋼的角度上講，中頻爐熔煉爐篦鑄件用鋼水是不行的：一是鋼水的清潔度達(dá)不到要求；二是很窄的化學(xué)成分不好控制。為此我們花了較長(zhǎng)時(shí)間研究出了一種多元復(fù)合專(zhuān)用精煉劑，效果十分滿意，解決了鋼水的質(zhì)量和控制化學(xué)成分的難題，保證了GX22CrMoV121內(nèi)環(huán)段等鑄件的生產(chǎn)。

②鑄造生產(chǎn)

對(duì)23種鑄件我們都認(rèn)真編制工藝，進(jìn)行多次修改獲得成功，其中內(nèi)環(huán)段的工藝較為復(fù)雜，造型有3層芯子共22塊。

在木模制作方面，我們主要采用了模框定位保證了尺寸精度。

在鑄造上特別應(yīng)指出的是，設(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)的防裂芯骨和特制樣板，保證了內(nèi)環(huán)段的質(zhì)量。

4）鑄件的熱處理

G-X22CrMoV121屬馬氏體型耐熱鋼，熱處理對(duì)鑄件性能影響很大，因此要特別注意兩點(diǎn)：一是防變形，二是達(dá)到要求力學(xué)性能。我們制定了熱處理工藝和裝爐防變形措施，其熱處理工藝如圖4。

圖3 內(nèi)環(huán)段熱處理工藝曲線

除了正確的工藝外，專(zhuān)用墊鐵的設(shè)計(jì)使用也是保證力學(xué)性能和不變形的一個(gè)關(guān)鍵。

鑄件經(jīng)檢驗(yàn)，表面質(zhì)量、粗糙度達(dá)到Ra15 μm～Ra25 μum，精度達(dá)到 CT11～12，尺寸符合圖紙要求，探傷檢查合格。

2 技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

公司生產(chǎn)的全部爐篦鑄件進(jìn)行了嚴(yán)格的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果如表4。

表4 鑄件檢驗(yàn)結(jié)果

3 存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施

3.1 存在的問(wèn)題

組成爐篦的鑄件大部分為薄壁件，在生產(chǎn)中變形時(shí)有發(fā)生，影響加工，需要矯正，從而增加了費(fèi)用。

國(guó)外產(chǎn)品一般的使用壽命為2 d～3 d，我廠生產(chǎn)的爐篦據(jù)用戶反饋和我們的跟蹤服務(wù)，最長(zhǎng)的用戶已安全運(yùn)轉(zhuǎn)了半年，使用壽命尚待驗(yàn)證。

3.2 改進(jìn)措施

1）完善鑄造工藝，加強(qiáng)生產(chǎn)管理，防止鑄件變形，達(dá)到圖紙要求。

2）在用材方面，特別是鑄件的材質(zhì)上進(jìn)一步國(guó)產(chǎn)化，向國(guó)際靠攏。

3）根據(jù)用戶反饋信息進(jìn)一步改進(jìn)整體質(zhì)量，在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，每臺(tái)設(shè)備正常連續(xù)運(yùn)行兩年的目標(biāo)。我們?cè)O(shè)想將這種設(shè)備在全國(guó)各大煤礦推廣。

4 結(jié)束語(yǔ)

碎煤加壓氣化爐爐篦是加壓氣化爐的主要裝置，對(duì)爐篦上各鑄件的鑄造成功、加工裝配達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求、用戶反應(yīng)良好，將加快該裝置國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程，為進(jìn)一步推廣該產(chǎn)品創(chuàng)造了條件、奠定了基礎(chǔ)。下一步將進(jìn)一步完善各項(xiàng)工藝，加強(qiáng)管理、提高質(zhì)量，保證碎煤加壓氣化爐質(zhì)量的穩(wěn)定性！