[發明專利]純銅埋異質金屬管冷卻壁冶金結合鑄造工藝

在審

• 申請號: 201710052783.1
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106735093A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 王福興;高春鷹;姜全;李云;崔崗;曹義奎
• 申請（專利權）人: 煙臺魯寶有色合金有限公司
• 主分類號: B22D19/00
• 分類號: B22D19/00;C21B7/10
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司37212
• 代理人: 耿霞

技術領域

本發明涉及一種冶金結合鑄造工藝，尤其涉及一種純銅埋異質金屬管冷卻壁冶金結合鑄造工藝，其屬于冷卻壁技術領域。

背景技術

高爐銅冷卻壁有軋制鉆孔和鑄造埋管兩種形式。目前國內以軋制鉆孔形式為主。軋制鉆孔形成的冷卻水道，其冷卻效果主要取決于軋制坯的材質及質量。鑄造埋管冷卻壁水道即為埋入水管的內腔，其冷卻效果取決于管材材料的導熱性及管與本體之間的熔合情況。埋管根據管材質不同有三種：銅－銅管、銅－Monel鎳/銅管、銅－鋼管。

埋管材質為銅管時，因鑄入管與本體是相同材料，熔點相同，對鑄造工藝要求非常高，控制不恰當會出現銅管的熔穿現象，并且純銅管對冷卻水的水質要求比較高，否則銅高的導熱系數導致冷卻水水溫度高，水管內容易結垢，大大降低冷卻壁的冷卻性能，還可能在結垢部位造成溫度過高，損壞銅管。這種冷卻壁在國內高爐用的非常少。

純銅軋制鉆孔冷卻壁存在如下缺陷：冷卻水管與本體之間的焊接存在焊縫開裂隱患、對水道的路徑有局限、外形受加工工藝限制和材料利用率低等。

發明內容

本發明針對上述現有技術中存在的不足，提供一種純銅埋異質金屬管冷卻壁冶金結合鑄造工藝。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種純銅埋異質金屬管冷卻壁冶金結合鑄造工藝，包括如下步驟：

A、選擇Monel(即鎳/銅)管或鋼管作為埋入冷卻壁的異質管；

B、按照圖紙要求對異質管進行彎制；

C、對異質管進行表面清潔處理；

D、模型制作完成后進行造型，對異質管進行預熱處理，預熱溫度控制在40-80℃；

E、澆注冷卻壁，將熔化好的銅液澆注到含有金屬管的型腔中，澆注溫度控制在1180-1250℃。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，采用蓄熱介質在對異質管進行預熱處理；在預熱時，采用Ti125熱成像儀對異質管的溫度進行測量與控制；在澆注時，采用熱電偶對澆注溫度進行測量和控制。

本發明的有益效果是：Monel(Ni-Cu合金)管中大約含有62％的鎳和35％的銅，由于銅與鎳可以形成無限互溶體，再加上Monel管熔點高，澆注時不容易熔穿，得到的鑄件成品率高。在銅水套服役的過程中，在質地較軟的鑄銅基體上可能形成的任何裂紋，不會影響比鑄銅基體強度和硬度高的多的Monel合金管.雖然Monel合金的導熱性能比純銅低，但由于其管壁較薄，因面對冷卻壁熱面的溫度影響不大。

鋼管具有高熔點，良好的綜合機械性能，同時克服了純銅管強度低容易發生變形和可能被熔穿的缺點，而且提高了冷卻壁的成品率.而且鋼管比銅管廉價，可降低生產成本。

嚴格控制澆注溫度和金屬管的預熱溫度，使得鑄造本體與管之間達到無間隙熔合，拉伸試棒斷裂位置處于鑄入管與本體交界面之外，提高埋管冷卻壁的冷卻效率；由于管可以彎制復雜形狀，加上鑄造可制造復雜形狀特點，解決了軋制冷卻壁形狀及水路限制的局限；鑄造埋管冷卻壁工藝出品率高，制造成本比軋制的低，降低了高爐投資成本。

具體實施方式

以下對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。

一種純銅埋異質金屬管冷卻壁冶金結合鑄造工藝，包括如下步驟：

1、選擇埋入異質管：Monel鎳/銅管、鋼管；

2、按圖紙要求對異質管進行彎制；

3、對異質管進行表面處理；

4、模型制作完成后，進行造型，澆注前對異質管進行預熱處理，管子預熱溫度控制在40-80℃；

5、澆注成品，澆注溫度控制在1180-1250℃。

本發明在進行過程中，異質管的加熱采用蓄熱介質，異質管溫度的測量與控制采用Ti125熱成像儀；澆注溫度用熱電偶測量和控制。

成品后取樣做拉伸試驗，拉伸試驗結果斷裂位置處于鑄入管與本體交界面之外。

熔化好的銅液澆注到含有金屬管的型腔中，管的周圍被熔融的銅金屬液包覆，在固液交界面形成很大的溫度梯度，從而有熱量的傳導，同時，從微觀角度來說，由于冷卻壁較厚，有充足的熱量和時間使界面進行原子的互擴散，從而在本體與管之間形成一個成分過渡層。這個擴散過渡層寬度達到40-60μm，導致界面形成冶金結合，至使界面結合強度大于本體的強度，拉伸斷裂位置處于非交界面。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。