本發(fā)明涉及一種冶金結(jié)合鑄造工藝，尤其涉及一種純銅埋異質(zhì)金屬管冷卻壁冶金結(jié)合鑄造工藝，其屬于冷卻壁技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

高爐銅冷卻壁有軋制鉆孔和鑄造埋管兩種形式。目前國(guó)內(nèi)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(zhì)及質(zhì)量。鑄造埋管冷卻壁水道即為埋入水管的內(nèi)腔，其冷卻效果取決于管材材料的導(dǎo)熱性及管與本體之間的熔合情況。埋管根據(jù)管材質(zhì)不同有三種：銅－銅管、銅－Monel鎳/銅管、銅－鋼管。

埋管材質(zhì)為銅管時(shí)，因鑄入管與本體是相同材料，熔點(diǎn)相同，對(duì)鑄造工藝要求非常高，控制不恰當(dāng)會(huì)出現(xiàn)銅管的熔穿現(xiàn)象，并且純銅管對(duì)冷卻水的水質(zhì)要求比較高，否則銅高的導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)致冷卻水水溫度高，水管內(nèi)容易結(jié)垢，大大降低冷卻壁的冷卻性能，還可能在結(jié)垢部位造成溫度過(guò)高，損壞銅管。這種冷卻壁在國(guó)內(nèi)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(kāi)裂隱患、對(duì)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。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種純銅埋異質(zhì)金屬管冷卻壁冶金結(jié)合鑄造工藝。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：

一種純銅埋異質(zhì)金屬管冷卻壁冶金結(jié)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(zhì)管；

B、按照?qǐng)D紙要求對(duì)異質(zhì)管進(jìn)行彎制；

C、對(duì)異質(zhì)管進(jìn)行表面清潔處理；

D、模型制作完成后進(jìn)行造型，對(duì)異質(zhì)管進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)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(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，采用蓄熱介質(zhì)在對(duì)異質(zhì)管進(jìn)行預(yù)熱處理；在預(yù)熱時(shí)，采用Ti125熱成像儀對(duì)異質(zhì)管的溫度進(jìn)行測(cè)量與控制；在澆注時(shí)，采用熱電偶對(duì)澆注溫度進(jìn)行測(cè)量和控制。

本發(fā)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(wú)限互溶體，再加上Monel管熔點(diǎn)高，澆注時(shí)不容易熔穿，得到的鑄件成品率高。在銅水套服役的過(guò)程中，在質(zhì)地較軟的鑄銅基體上可能形成的任何裂紋，不會(huì)影響比鑄銅基體強(qiáng)度和硬度高的多的Monel合金管.雖然Monel合金的導(dǎo)熱性能比純銅低，但由于其管壁較薄，因面對(duì)冷卻壁熱面的溫度影響不大。

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

嚴(yán)格控制澆注溫度和金屬管的預(yù)熱溫度，使得鑄造本體與管之間達(dá)到無(wú)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(fù)雜形狀，加上鑄造可制造復(fù)雜形狀特點(diǎn)，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(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

一種純銅埋異質(zhì)金屬管冷卻壁冶金結(jié)合鑄造工藝，包括如下步驟：

1、選擇埋入異質(zhì)管：Monel鎳/銅管、鋼管；

2、按圖紙要求對(duì)異質(zhì)管進(jìn)行彎制；

3、對(duì)異質(zhì)管進(jìn)行表面處理；

4、模型制作完成后，進(jìn)行造型，澆注前對(duì)異質(zhì)管進(jìn)行預(yù)熱處理，管子預(yù)熱溫度控制在40-80℃；

5、澆注成品，澆注溫度控制在1180-1250℃。

本發(fā)明在進(jìn)行過(guò)程中，異質(zhì)管的加熱采用蓄熱介質(zhì)，異質(zhì)管溫度的測(cè)量與控制采用Ti125熱成像儀；澆注溫度用熱電偶測(cè)量和控制。

成品后取樣做拉伸試驗(yàn)，拉伸試驗(yàn)結(jié)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(dǎo)，同時(shí)，從微觀角度來(lái)說(shuō)，由于冷卻壁較厚，有充足的熱量和時(shí)間使界面進(jìn)行原子的互擴(kuò)散，從而在本體與管之間形成一個(gè)成分過(guò)渡層。這個(gè)擴(kuò)散過(guò)渡層寬度達(dá)到40-60μm，導(dǎo)致界面形成冶金結(jié)合，至使界面結(jié)合強(qiáng)度大于本體的強(qiáng)度，拉伸斷裂位置處于非交界面。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。