本發(fā)明涉及有色金屬技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種無(wú)埋管澆鑄銅水套的生產(chǎn)工藝、用于生產(chǎn)工藝的模芯及制得的澆鑄件。

背景技術(shù)：

銅水套（water jackt）是我國(guó)冶金行業(yè)普遍采用的換熱冷卻部件。黑色行業(yè)稱(chēng)冷卻壁，有色行業(yè)稱(chēng)銅水套。目前水套分埋管水套和鉆孔水套兩種。由于使用場(chǎng)地溫度不同，埋管水套僅限于有色行業(yè)，一般溫度為1200℃。鉆孔水套用于黑色行業(yè)，一般溫度為1500℃。埋管水套完全靠埋管保證密封和熱交換。熱能通過(guò)水套本體傳到銅管，再由銅管傳到水中。水套本體與銅管是接觸式傳遞。埋管水套本體與銅管澆鑄時(shí)無(wú)法真正熔融。理想的接觸面也只能達(dá)到80%。它的特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本不高。鉆孔水套為了致密，按2.5的軋制比軋制，確保軋制后的連鑄坯無(wú)內(nèi)在缺陷方可鉆孔。其成本是埋管水套的3倍。它的特點(diǎn)是熱能在同一介質(zhì)中傳導(dǎo)。傳導(dǎo)效率較埋管高達(dá)100%。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種無(wú)埋管澆鑄銅水套的生產(chǎn)工藝、用于生產(chǎn)工藝的模芯及制得的澆鑄件。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是無(wú)埋管澆鑄銅水套的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：

步驟a：往不銹鋼軟管中灌入樹(shù)脂砂，將灌滿(mǎn)樹(shù)脂砂的不銹鋼軟管套在陶瓷纖維管套內(nèi)部形成初始模芯。

步驟b：將所述初始模芯放到加熱爐中加熱至所述樹(shù)脂砂表面的樹(shù)脂熔化。然后冷卻至所述樹(shù)脂凝固，得到澆鑄模芯；

步驟c：將所述澆鑄模芯固定到無(wú)埋管澆鑄銅水套的模具上，閉模，開(kāi)始澆鑄銅水；

步驟d：澆鑄完成后進(jìn)行冷卻，開(kāi)模，取出澆鑄件；

步驟e：將不銹鋼軟管中的樹(shù)脂砂吹出，拉出不銹鋼軟管，得到無(wú)埋管澆鑄銅水套。

于本發(fā)明一實(shí)施例中，所述不銹鋼軟管為不銹鋼蛇皮管。所述不銹鋼蛇皮管外表面為螺紋狀，冷卻通道壁因陶瓷纖維套織造螺紋爾形成相應(yīng)的螺紋。增加了流體冷卻交換的雷諾系數(shù)。較埋管法和鉆孔法提高了熱傳導(dǎo)效率。是此項(xiàng)發(fā)明與較埋管法和鉆孔法主要特點(diǎn)。

于本發(fā)明一實(shí)施例中，所述樹(shù)脂砂的目數(shù)為60-80目。樹(shù)脂砂的目數(shù)過(guò)高會(huì)影響樹(shù)脂炭化時(shí)所生產(chǎn)氣體的排放，目數(shù)過(guò)低則不利于樹(shù)脂砂起到定型作用。

于本發(fā)明一實(shí)施例中，所述樹(shù)脂砂為外表面包覆有樹(shù)脂的石英砂。專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)覆模砂。市場(chǎng)有售。

于本發(fā)明一實(shí)施例中，步驟b中所述加熱爐內(nèi)的加熱溫度為170-220℃，加熱時(shí)間為30-50min。步驟b中所述的冷卻時(shí)間為1-2h。樹(shù)脂砂被加熱達(dá)到熔點(diǎn)后樹(shù)脂砂表面的樹(shù)脂熔化，變成粘稠狀，經(jīng)過(guò)冷卻呈凝固狀，將原呈顆粒狀的樹(shù)脂砂凝固一起，緊貼蛇皮管的內(nèi)表面，起到對(duì)不銹鋼軟管的定型作用，進(jìn)而起到澆鑄時(shí)作為冷卻水道芯膜的作用。

于本發(fā)明一實(shí)施例中，步驟d中的冷卻時(shí)間為8-15min。冷卻時(shí)間過(guò)短起不到凝固作用，不利于起模，冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)銅澆鑄液會(huì)繼續(xù)收縮受阻，會(huì)引起裂痕導(dǎo)致報(bào)廢。

于本發(fā)明一實(shí)施例中，步驟e的樹(shù)脂砂碳化后通過(guò)壓縮空氣吹出。澆鑄銅水時(shí)銅水的溫度約為1110-1200℃，此時(shí)不銹鋼軟管內(nèi)的樹(shù)脂砂中的樹(shù)脂被炭化，樹(shù)脂砂潰散。陶瓷纖維套變成絮狀物，其比重輕，也通過(guò)壓縮空氣吹出。爾后抽出不銹鋼蛇皮管。

于本發(fā)明一實(shí)施例中，灌滿(mǎn)樹(shù)脂砂后的不銹鋼軟管的內(nèi)表面與所述樹(shù)脂砂之間無(wú)間隙，所述不銹鋼軟管與所述陶瓷纖維耐熱管套之間緊密套合。裝填樹(shù)脂砂時(shí)，要確保不銹鋼軟管內(nèi)腔灌滿(mǎn)樹(shù)脂砂，不留接觸間隙，這樣當(dāng)樹(shù)脂熔化然后冷卻使得樹(shù)脂砂顆粒凝固一起時(shí)才能“撐起”包裹在其外面的不銹鋼軟管，起到有效的定型作用，在澆鑄時(shí)不變形移動(dòng)。

用于上述生產(chǎn)工藝的澆鑄模芯，包括：樹(shù)脂砂、不銹鋼軟管和耐熱管套；所述耐熱管套為陶瓷纖維耐熱管套，所述樹(shù)脂砂位于所述不銹鋼軟管的內(nèi)部，所述樹(shù)脂砂填滿(mǎn)所述不銹鋼軟管的內(nèi)部空間；所述耐熱管套套設(shè)在所述不銹鋼軟管外周，所述耐熱管管套與所述不銹鋼軟管相貼合；所述樹(shù)脂砂為60-80目；所述耐熱管套為陶瓷纖維管套。不銹鋼軟管為蛇皮管，其耐高溫，起到隔離澆鑄液和樹(shù)脂砂的作用，銅澆鑄液不至于會(huì)直接鉆入不銹鋼軟管表面導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)獲得冷卻通道的目的；同時(shí)起到作為澆鑄模芯的主骨架的作用，澆鑄時(shí)澆鑄液的高溫也不會(huì)使其熔化。

上述生產(chǎn)工藝制得的澆鑄件，包括銅水套及澆鑄模芯，所述銅水套上設(shè)置有冷卻通道，所述澆鑄模芯位于所述冷卻通道內(nèi)；所述澆鑄模芯可從所述銅水套中取出；待澆鑄件冷卻后，所述澆鑄模芯與所述銅水套之間存在間隙，所述陶瓷纖維耐熱管套為比重輕的絮狀物；所述不銹鋼軟管可抽取出銅水套。所述冷卻通道通過(guò)直接澆鑄形成，澆鑄時(shí)澆鑄液通過(guò)澆注口進(jìn)入模具內(nèi)，澆鑄液根據(jù)銅水套模具的形狀流向模腔內(nèi)的各個(gè)角落，位于冷卻通道內(nèi)的澆鑄模芯外表面與形成的銅水套緊密結(jié)合。在高溫澆鑄過(guò)程中，所述模芯的外層材料陶瓷纖維管套會(huì)被炭化，從而耐熱管“降解”成“不連續(xù)狀、碎片化”的物質(zhì)，這樣在澆鑄完畢冷卻后所述澆鑄模芯與銅水套之間就會(huì)出現(xiàn)間隙，當(dāng)炭化后的樹(shù)脂砂被吹出后就能很容易地將不銹鋼軟管從銅水套內(nèi)拉出，原來(lái)牢固套在不銹鋼軟管外的耐熱管已經(jīng)不復(fù)存在原貌，兩者的連接關(guān)系由緊變松，呈易脫離狀態(tài)。

本發(fā)明具有以下有益效果：

位于不銹鋼軟管內(nèi)腔的樹(shù)脂砂在加熱至樹(shù)脂熔化后能夠起到定型作用，與套在最外層的陶瓷纖維管套一起形成澆鑄模芯，當(dāng)澆鑄銅水時(shí)澆鑄模芯起到形成冷卻通道的作用。不銹鋼軟管是不銹鋼制成，熔點(diǎn)高，高溫的澆鑄液不會(huì)使其熔化，起到澆鑄模芯的骨架支撐作用；同時(shí)，不銹鋼軟管起到隔離銅水與樹(shù)脂砂的作用，避免銅水滲到樹(shù)脂砂內(nèi)，導(dǎo)致無(wú)法形成冷卻通道。

耐熱管套采用耐熱無(wú)機(jī)纖維與化纖“編織”而成，在澆鑄液的1200℃以上的高溫環(huán)境下其化纖部分會(huì)發(fā)生炭化得到 “散落”狀的無(wú)機(jī)纖維，便于冷卻后耐熱管套與不銹鋼軟管之間產(chǎn)生間隙，使不銹鋼軟管便于拉出。另一方面，耐熱管套也起到隔離澆鑄時(shí)銅水與不銹鋼軟管的作用，使兩者不直接接觸，避免澆鑄時(shí)不銹鋼軟管與銅水粘到一起，導(dǎo)致后期不銹鋼軟管無(wú)法拉出。

本發(fā)明制得的無(wú)埋管澆鑄銅水套，克服了現(xiàn)有技術(shù)中銅水套熱傳導(dǎo)效率低，不能很好地對(duì)爐襯進(jìn)行冷卻，提高了爐襯的使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中埋管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中的X處的放大圖；

圖3是本發(fā)明澆鑄件的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中Y處的放大圖；

圖5是本發(fā)明銅水套的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明澆鑄模芯的的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

1、樹(shù)脂砂；2、不銹鋼軟管；3、陶瓷纖維管套； 4、澆鑄件；5、銅水套；6、冷卻通道；62、出水口；61、進(jìn)水口；7、澆鑄模芯； 8、埋管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖（1至6）對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

無(wú)埋管澆鑄銅水套的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：

步驟a：往不銹鋼軟管2中灌入60-80目的樹(shù)脂砂1，將灌滿(mǎn)樹(shù)脂砂的不銹鋼軟管套在陶瓷纖維管套3內(nèi)部形成初始模芯；陶瓷纖維管套3還可以替換為高硅氧管套，不銹鋼軟管為不銹鋼蛇皮管，采用不銹鋼制成，熔點(diǎn)高達(dá)1400-1455℃，高溫時(shí)不易熔化，起到隔離的作用；同時(shí)，拉出不銹鋼蛇皮管時(shí)，帶有螺紋的管可提高熱交換效率。

步驟b：將所述初始模芯放到加熱爐中加熱至所述樹(shù)脂砂表面的樹(shù)脂熔化，加熱爐內(nèi)的加熱溫度設(shè)置為180-200℃，加熱30-40min，然后冷卻1-2h使樹(shù)脂凝固，得到澆鑄模芯。

步驟c：將所述澆鑄模芯固定到無(wú)埋管澆鑄銅水套的模具上，閉模，開(kāi)始澆鑄銅水；

步驟d：澆鑄完成后冷卻8-15min，開(kāi)模，取出澆鑄件4；此時(shí)由于澆鑄液高溫的作用使得陶瓷纖維管套3化纖部分炭化，炭化后的陶瓷纖維管套3的無(wú)機(jī)纖維呈“斷續(xù)、散落狀態(tài)”，陶瓷纖維管套3與蛇皮管之間就不再是緊密相套狀態(tài)，而是出現(xiàn)了間隙，這樣就便于后期蛇皮管從銅水套中拉出。

步驟e：用壓縮空氣將不銹鋼軟管2內(nèi)炭化反應(yīng)后的樹(shù)脂砂1吹出，然后拉出不銹鋼軟管，得到無(wú)埋管澆鑄銅水套。澆鑄時(shí)銅水的溫度為1200-1700℃，此時(shí)不銹鋼軟管2內(nèi)的樹(shù)脂砂1中的樹(shù)脂被炭化，繼而呈現(xiàn)出絮狀，比重輕，易于通過(guò)風(fēng)吹出。

用于上述生產(chǎn)工藝的澆鑄模芯7，包括：樹(shù)脂砂1、不銹鋼軟管2和耐熱管套；所述耐熱管套為陶瓷纖維管套3，所述樹(shù)脂砂1位于所述不銹鋼軟管2的內(nèi)部，所述樹(shù)脂砂1填滿(mǎn)所述不銹鋼軟管2的內(nèi)部空間；所述陶瓷纖維管套3套設(shè)在所述不銹鋼軟管2外周，所述陶瓷纖維管套3與所述不銹鋼軟管2表面相貼合；所述樹(shù)脂砂1為60-80目。不銹鋼軟管2為不銹鋼蛇皮管，起到隔離澆鑄液和樹(shù)脂砂的作用，銅澆鑄液不至于會(huì)直接鉆入樹(shù)脂砂內(nèi)導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)獲得冷卻通道的目的；同時(shí)起到作為澆鑄模芯的主骨架的作用，澆鑄時(shí)澆鑄液的高溫也不會(huì)使其熔化。

上述生產(chǎn)工藝制得的澆鑄件4，包括銅水套5及澆鑄模芯7，所述銅水套5上設(shè)置有冷卻通道6，所述澆鑄模芯7位于所述冷卻通道6內(nèi)；冷卻通道6包括進(jìn)水口61和出水口62，所述冷卻通道6通過(guò)直接澆鑄形成，澆鑄時(shí)澆鑄液通過(guò)澆注口進(jìn)入模具內(nèi)，澆鑄液根據(jù)水套5模具的形狀流向模腔內(nèi)的各個(gè)角落，位于冷卻通道內(nèi)的模芯外表面與形成的水套5緊密結(jié)合。在高溫澆鑄過(guò)程中，所述模芯的外層材料陶瓷纖維管套或高硅氧管套中的化纖復(fù)合物會(huì)被炭化，從而耐熱管“降解”成“不連續(xù)狀、碎片化”的物質(zhì)，這樣在澆鑄完畢冷卻后所述模芯與銅水套之間就會(huì)出現(xiàn)間隙，當(dāng)炭化后的樹(shù)脂砂1被吹出后就能很容易地將不銹鋼軟管2從水套內(nèi)拉出形成銅水套5。

實(shí)質(zhì)是，在澆鑄成型銅水套5的過(guò)程中，澆鑄模芯7充當(dāng)了掩體的作用，即現(xiàn)有技術(shù)中的埋管8是直接位于銅水套5的冷卻通道6內(nèi)的，而本發(fā)明通過(guò)預(yù)埋掩體，澆鑄完畢后再清除掉掩體的方式實(shí)現(xiàn)了得到無(wú)埋管的銅水套5，即得到無(wú)埋管澆鑄銅水套。

上述具體實(shí)施例只是用來(lái)解釋說(shuō)明本發(fā)明，而非是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的宗旨和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明做出的任何不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的替換和改變，皆落入本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍。