銅質(zhì)冷卻壁鑄造工藝及組織與性能研究.pdf

1、冷卻壁（冷卻水套）是安裝在高爐（或者冶金爐）的爐襯和爐殼之間的重要水冷構(gòu)件，其突出特點就是具有良好的散熱性能，對延長高爐（或冶金爐）的壽命有著至關(guān)重要的作用。埋銅管式鑄銅冷卻壁屬于冷卻壁中的一種，由于其導(dǎo)熱性高、加工簡單、成本低、抗震性能和防漏性能好，已逐步成為高爐冷卻壁的重要發(fā)展方向。
　　本文根據(jù)已有失效的鑄銅冷卻壁，結(jié)合其失效機理及結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計了三種不同兩箱鑄造工藝，分別為砂型（加冷鐵）鑄造工藝、砂型-金屬型鑄造工藝、砂型

2、-石墨型鑄造工藝，并在部分銅管表面設(shè)計了鍍鎳保護措施。其中冷鐵、金屬型、石墨型設(shè)置在下型，對冷卻壁的凝固速度起到增加作用，防止預(yù)埋銅管被熔穿；砂型設(shè)置在上型，對冒口起到了相對保溫作用，發(fā)揮了冒口的最佳補縮作用，使冷卻壁趨向于順序凝固，減小冷卻壁出現(xiàn)鑄造缺陷傾向。
　　模擬了三種鑄造工藝下的冷卻壁的充型和凝固過程，制定出了不同鑄造工藝對應(yīng)的最佳澆注溫度及澆注工藝。結(jié)果表明，三種鑄造工藝的最佳澆注溫度分別為：砂型（加冷鐵）1100~1

3、150℃，砂型-金屬型1100~1150℃，砂型-石墨型1150~1200℃，可以使預(yù)埋銅管達到“熔而不穿”的目的；澆注時鑄型傾斜10~15°時，銅液充型平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)飛濺、卷氣、渦流等現(xiàn)象，銅液流動方向與銅管方向一致，沒有直接沖刷銅管，另外，充型時，銅液自下而上逐步充滿，有利于型腔氣體的排出，充型結(jié)束后冷卻壁鑄件沒有出現(xiàn)明顯的憋氣傾向。
　　根據(jù)所設(shè)計的鑄造工藝，制備了兩批預(yù)埋銅管鑄銅冷卻壁，每批分別對應(yīng)著三種不同鑄造工藝，其中

4、第一批預(yù)埋銅管表面沒有鍍鎳，第二批預(yù)埋銅管表面采取了鍍鎳保護措施。最后深入地分析了每件冷卻壁的性能，研究對比了不同鑄造工藝及參數(shù)對冷卻壁成品率的影響。結(jié)果表明：
　　(1)采用砂型-石墨型復(fù)合工藝，澆注溫度1150℃左右，無論預(yù)埋銅管表面是否鍍鎳，都能保證銅管暢通，且與基體能達到很好冶金結(jié)合，冷卻壁基體組織致密，沒有出現(xiàn)明顯的縮松、縮孔、氧化夾雜等鑄造缺陷；
　　(2)采用砂型-金屬型復(fù)合工藝，澆注溫度1140℃左右，若預(yù)埋