[发明专利]一种铜基体内置钢管的双金属强化冷却板生产方法

说明书

技术领域：

本发明涉及冶金冷却板技术领域，更具体地说涉及一种铜基体内置钢管的双金属强化冷却板生产方法。

背景技术：

冷却板是冶金行业常用的冷却设备，在服役过程中，冷却板借助一定压力和流量的冷却水，将冶金行业中高温炉窑产生的热量及时带走，保证高温炉窑长期处于安全可靠的使用温度之下，因而冷却板对传热性能和高温条件下长期服役的要求较高。热阻是传热过程中的阻力，热阻越大传热阻力越大。对于冷却板而言，其热阻主要包括冷却板基体、冷却水管、基体与水管间的气隙等。经过数据分析，常用的57mm厚的铸铜冷却板的总热阻是120mm厚的传统的铸铁冷却板的1/49。因此，铜基体是冷却板的最佳选择。

然而，当冷却板的基体和冷却水管都采用金属铜时，也存在如下不足：（1）冷却水管也采用金属铜，进一步抬高了生产成本；（2）铜质冷却水管在铸造过程中容易发生熔穿和变形，生产过程成品率低；（3）铜基体在实际使用过程中由于强度低，在反复的受热膨胀、变形过程中，容易破损，进而发生漏水事故，造成安全隐患。

另外，也有个别学者提出采用轧制纯铜作为基体的冷却板，然后通过钻孔的方式加工冷却通道。然而也存在如下不足：（1）铸造而成的铜基体需要经过轧制，进一步抬高了生产成本。（2）钻孔过程中往往发生偏孔的问题，造成冷却通道不对中，增加冷却水输入阻力，造成冷却水输送问题。（3）以钻孔的方式加工冷却通道，不能加工有拐角的通道，在冷却通道的拐角处，仍需采用焊接的方式。焊缝处容易发生前述的渗漏问题，也存在安全隐患。

发明内容：

本发明的目的就在于提供一种铜基体内置钢管的双金属强化冷却板生产方法，它提升了冷却板的冷却能力，进而可以降低冷却水的使用量而且它还可以提高生产效率同时还降低了生产成本。

为实现上述目的，本发明的一种铜基体内置钢管的双金属强化冷却板生产方法，它包括如下步骤：第一、将无氧铜作为基体并在基体内铸入经过轧制的钢管：（1）、采用中频感应炉冶炼铜水，在冶炼铜水末期，分二次加入成渣剂，使其均匀覆盖在铜水表面；（2）、在铜水出炉前，在感应炉内一次性添加粒度为30-40mm的硅铁合金块，采用机械喷入的方式添加；（3）、配制复合固体冷却介质，配制好后，将复合固体冷却介质在大气环境下，进行高温灼烧，灼烧温度控制在900-1300℃，去除烧结成块的粘结物；（4）、配备可循环利用的液态冷却介质；（5）、将用轧制钢管制得的U型冷却水管按要求放入浇注模型中，在U型冷却水管的两端通过耐高温的软管外接高压水泵，高压水泵的压力为5-15Mpa；在铜水浇注前，预先在U型冷却水管内通入循环的液态冷却介质，在铜水浇注过程中，将复合固体冷却介质加入到循环的液态冷却介质中，以保证U型冷却水管表面微熔；（6）、用加入硅铁合金块的铜水浇注冷却板基体，将U型冷却水管的中部浇注在冷却板基体中，两端从基体内伸出，控制铜水过热度在40-80℃范围；（7）、在造型过程中，让浇注模型横卧，冒口偏重一侧造型，模型合箱后将模型冒口一侧垫高，使整体砂箱与地面成10-15度；在浇注过程中采用上下两层内浇口进行阶梯浇注，两层内浇口的间隔为10-50cm，据此控制新型冷却板的凝固过程，促使其形成顺序凝固；（8）、冷却，卸掉模型，新型冷却板制成。

第二、加工铜基体外置的铸钢板部分：（1）、采用中频感应炉冶炼钢水水，在冶炼钢水末期，分二次加入成渣剂，使其均匀覆盖在铜水表面；（2）、在钢水出炉前，在感应炉内一次性添加粒度为30-40mm的硅铁合金块，采用机械喷入的方式添加；（3）、融合二级阶梯浇注和倾斜浇注的优势，即在造型过程中，让浇注模型横卧，冒口偏重一侧造型，模型合箱后将模型冒口一侧垫高，使整体砂箱与地面成10-15度；在浇注过程中采用上下两层内浇口进行阶梯浇注（两层内浇口的间隔为10-50cm），据此控制凝固过程，促使其形成顺序凝固；（4）、冷却，卸掉模型，完成的铜基体外置铸钢板的部分。