[發明專利]一種銅基體內置鋼管的雙金屬強化冷卻壁生產方法

在審

• 申請號: 201310676736.6
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN104707974A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 王志斌;陳和平;潘宏偉;程樹森;邢濤
• 申請（專利權）人: 江蘇聯興成套設備制造有限公司
• 主分類號: B22D19/16
• 分類號: B22D19/16;B22D19/02
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域：

本發明涉及冶金冷卻壁技術領域，更具體地說涉及一種銅基體內置鋼管的雙金屬強化冷卻壁生產方法。

背景技術：

冷卻壁是冶金行業常用的冷卻設備，在服役過程中，冷卻壁借助一定壓力和流量的冷卻水，將冶金行業中高溫爐窯產生的熱量及時帶走，保證高溫爐窯長期處于安全可靠的使用溫度之下，因而冷卻壁對傳熱性能和高溫條件下長期服役的要求較高。熱阻是傳熱過程中的阻力，熱阻越大傳熱阻力越大。對于冷卻壁而言，其熱阻主要包括冷卻壁基體、冷卻水管、基體與水管間的氣隙等。經過數據分析，常用的57mm厚的鑄銅冷卻壁的總熱阻是120mm厚的傳統的鑄鐵冷卻壁的1/49。因此，銅基體是冷卻壁的最佳選擇。

然而，當冷卻壁的基體和冷卻水管都采用金屬銅時，也存在如下不足：（1）冷卻水管也采用金屬銅，進一步抬高了生產成本；（2）銅質冷卻水管在鑄造過程中容易發生熔穿和變形，生產過程成品率低；（3）銅基體在實際使用過程中由于強度低，在反復的受熱膨脹、變形過程中，容易破損，進而發生漏水事故，造成安全隱患。

另外，也有個別學者提出采用軋制純銅作為基體的冷卻壁，然后通過鉆孔的方式加工冷卻通道。然而也存在如下不足：（1）鑄造而成的銅基體需要經過軋制，進一步抬高了生產成本。（2）鉆孔過程中往往發生偏孔的問題，造成冷卻通道不對中，增加冷卻水輸入阻力，造成冷卻水輸送問題。（3）以鉆孔的方式加工冷卻通道，不能加工有拐角的通道，在冷卻通道的拐角處，仍需采用焊接的方式。焊縫處容易發生前述的滲漏問題，也存在安全隱患。

發明內容：

本發明的目的就在于提供一種銅基體內置鋼管的雙金屬強化冷卻壁生產方法，它提升了冷卻壁的冷卻能力，進而可以降低冷卻水的使用量而且它還可以提高生產效率同時還降低了生產成本。

為實現上述目的，本發明的一種銅基體內置鋼管的雙金屬強化冷卻壁生產方法，它包括如下步驟：第一、將無氧銅作為基體并在基體內鑄入經過軋制的鋼管：（1）、采用中頻感應爐冶煉銅水，在冶煉銅水末期，分二次加入成渣劑，使其均勻覆蓋在銅水表面；（2）、在銅水出爐前，在感應爐內一次性添加粒度為30-40mm的硅鐵合金塊，采用機械噴入的方式添加；（3）、配制復合固體冷卻介質，配制好后，將復合固體冷卻介質在大氣環境下，進行高溫灼燒，灼燒溫度控制在900-1300℃，去除燒結成塊的粘結物；（4）、配備可循環利用的液態冷卻介質；（5）、將用軋制鋼管制得的冷卻水管按要求放入澆注模型中，在冷卻水管的兩端通過耐高溫的軟管外接高壓水泵，高壓水泵的壓力為5-15Mpa；在銅水澆注前，預先在冷卻水管內通入循環的液態冷卻介質，在銅水澆注過程中，將復合固體冷卻介質加入到循環的液態冷卻介質中，以保證冷卻水管表面微熔；（6）、用加入硅鐵合金塊的銅水澆注冷卻壁基體，將冷卻水管的中部澆注在冷卻壁基體中，兩端從基體內伸出，控制銅水過熱度在40-80℃范圍；（7）、在造型過程中，讓澆注模型橫臥，冒口偏重一側造型，模型合箱后將模型冒口一側墊高，使整體砂箱與地面成10-15度；在澆注過程中采用上下兩層內澆口進行階梯澆注，兩層內澆口的間隔為10-50cm，據此控制新型冷卻壁的凝固過程，促使其形成順序凝固；（8）、冷卻，卸掉模型，新型冷卻壁制成。

第二、加工銅基體外置的鑄鋼板部分：（1）、采用中頻感應爐冶煉鋼水水，在冶煉鋼水末期，分二次加入成渣劑，使其均勻覆蓋在銅水表面；（2）、在鋼水出爐前，在感應爐內一次性添加粒度為30-40mm的硅鐵合金塊，采用機械噴入的方式添加；（3）、融合二級階梯澆注和傾斜澆注的優勢，即在造型過程中，讓澆注模型橫臥，冒口偏重一側造型，模型合箱后將模型冒口一側墊高，使整體砂箱與地面成10-15度；在澆注過程中采用上下兩層內澆口進行階梯澆注（兩層內澆口的間隔為10-50cm），據此控制凝固過程，促使其形成順序凝固；（4）、冷卻，卸掉模型，完成的銅基體外置鑄鋼板的部分。