[發明專利]一種碳化硅增強鑄銅冷卻構件的制備方法

有效

• 申請號: 201410329456.2
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104084562A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 陳建軍;王明明;廖欣;柳兆祥;丁麗娟
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B22D19/08
• 分類號: B22D19/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及鑄件造型，尤其是涉及一種碳化硅增強鑄銅冷卻構件的制備方法。

背景技術

隨著我國經濟的持續增長，國家對冶金行業環保、節能降耗要求日益提高。近年來各大鋼鐵廠和有色冶煉廠冶煉爐多在快速擴容和設備更新，為了延長大型冶煉成套設備的使用壽命，根據國外應用銅冷卻板的經驗，已將大量鑄銅水套、銅流槽和銅冷卻壁等（統稱鑄銅冷卻構件）廣泛的應用于雙閃爐、奧斯麥特爐、艾薩爐、富氧頂吹爐、鉛鋅冶煉爐、貧化電爐、基夫賽特爐、鎳鐵電爐、高爐等冶金爐窯中。鑄銅冷卻構件是鋼鐵和有色冶金行業重大裝備的關鍵部件之一，其性能和壽命決定冶煉爐的安全生產和經濟效益，因此受到冶金行業工作者廣泛關注。目前，在實際工業應用過程中，渣線鑄銅水套、熔液輸送銅流槽和流放口銅水套等部位鑄銅冷卻構件存在容易被高溫渣與金屬熔液沖刷和浸蝕產生孔洞啃食現象，嚴重影響了大型冶煉成套設備的使用壽命、安全生產和經濟效益。

針對銅水套和銅流槽損耗比較嚴重的情況，現有工藝通常在流放口和流槽表面堆焊一層耐磨、耐熱合金，雖一定程度上提高了使用壽命，但這種工藝耗時，合金成本高，工作環境惡劣，不適合大批量生產。

發明內容

針對純銅冷卻構件高溫強度和耐磨性能較差，易被沖刷和浸蝕，從而導致壽命短等問題。本發明的目的在于提供一種碳化硅增強鑄銅冷卻構件的制備方法，采用高強度耐磨碳化硅增強銅基復合材料提高鑄銅冷卻構件的抗沖刷和浸蝕能力。

本發明采用的技術方案如下：

一種碳化硅增強鑄銅冷卻構件的制備方法：

采用高溫粘結劑將表面具有金屬涂層的蜂窩狀碳化硅陶瓷薄片粘接固定在整個石墨鑄型的外表面，蜂窩狀碳化硅陶瓷薄片與石墨鑄型的表面留有1～10毫米的間隙；將冷卻水管道固定預埋在石墨鑄型內，將碳化硅陶瓷薄片預熱至100～300℃后，銅水直接澆注入石墨鑄型，并滲入蜂窩狀碳化硅陶瓷孔隙中，澆注溫度1100～1200℃，形成網格狀碳化硅增強鑄銅冷卻構件。

所述高溫粘結劑為耐溫1210-1730℃的硅鋁酸鹽無機粘結劑。

所述蜂窩狀碳化硅陶瓷薄片的厚度為3～10毫米，碳化硅陶瓷表面具有與碳化硅潤濕性較好的鎳、鈷、鐵或鎳鈦合金涂層。

所述鑄銅冷卻構件，包括應用于雙閃爐、奧斯麥特爐、艾薩爐、富氧頂吹爐、鉛鋅冶煉爐、貧化電爐、基夫賽特爐、鎳鐵電爐和高爐爐窯中的鑄銅水套、銅流槽和銅冷卻壁。

本發明與背景技術相比，具有的有益的效果是：

碳化硅具有高硬度、高熔點、高的熱穩定性和良好的導熱性等諸多優異性能，碳化硅增強銅基材料不僅可保持銅及銅合金優異的導電、導熱性能和工藝性能等特點，形成網格狀碳化硅增強鑄銅冷卻構件可大大改善銅及銅合金的強度低，耐磨性差，高溫下較易軟化變形等缺點，從而使鑄銅冷卻構件的耐高溫性、耐腐蝕性、耐磨性及耐沖蝕等性能大大提高，延長其使用壽命。與現有的冷卻構件表面耐磨、耐熱合金堆焊工藝相比較，本發明工藝簡單，成本低，適合大批量生產，對于改進埋管式鑄銅冷卻構件的性能，延長大型冶煉成套設備的使用壽命具有一定的經濟和社會效益。

具體實施方式

本發明通過采用蜂窩狀碳化硅陶瓷增強銅基復合材料提高鑄銅冷卻構件的抗沖刷和浸蝕能力。采用高溫粘結劑將表面具有金屬涂層的蜂窩狀碳化硅陶瓷薄片粘接固定在整個石墨鑄型的外表面，陶瓷薄片與石墨鑄型的表面留有1-10毫米的間隙；將冷卻水管道固定預埋在石墨鑄型內，將碳化硅陶瓷薄片預熱至100～300℃后，銅水直接澆注入石墨鑄型，并滲入蜂窩狀碳化硅陶瓷孔隙中，澆注溫度1100-1200℃，形成網格狀碳化硅增強鑄銅冷卻構件。

所述采用高溫粘結劑將表面具有金屬涂層的蜂窩碳化硅陶瓷薄片粘接固定在石墨鑄型的表面；是采用無機耐高溫粘結劑將蜂窩狀碳化硅陶瓷薄片粘接固定在石墨鑄型的外表面，避免澆注時松動。

所述碳化硅陶瓷表面具有與碳化硅潤濕性較好的鎳、鈷、鐵或鎳鈦合金涂層，是提高碳化硅界面與銅的潤濕性。

所述陶瓷薄片與石墨鑄型的表面留有1-10毫米的間隙，目的是確保銅水在石墨鑄型內好的流動性，及與蜂窩狀碳化硅陶瓷薄片的相互連通，及后續的鑄銅冷卻構件的表面加工。

所述對澆注工藝過程，是將冷卻水管道固定預埋在石墨鑄型內，預熱后，銅水直接澆注入石墨鑄型，并滲入蜂窩狀碳化硅陶瓷薄片孔隙中，澆注溫度1100-1200℃，形成網格狀碳化硅增強鑄銅冷卻構件。

實施例1：