[发明专利]一种内置水冷通道铸钢件的制造方法

说明书

技术领域

本发明为一种一种内置水冷通道铸件的制造方法，适用于高炉冷却壁、炉喉钢砖等产品的水通道钢管铸入，连铸机冷床的水冷导轨，属于材料工程技术领域。

背景技术

在铸钢件内部铸入水通道，不但冷却性能好，并且强度、韧性及抗热冲击性能也都优于其它产品，但是，由于钢管铸入高温金属液未被解决，一直阻碍着铸钢件内置水冷通道产品的普遍应用。目前，国内已经有研究单位和生产厂家在从事内置水冷通道铸钢件的开发研究工作，如CN99246862.0给出一种由铸钢制成的基体和冷却水管组成的高炉铸钢冷却壁，但基体与水管之间仍有间隙，将钢管铸入1550～1600℃的钢水中，因其液体温度的影响，极易将钢管熔穿或使之变形，采取措施不当，将大大降低产品的导热性能。

发明内容

本发明的目的是给出一种内置水冷通道铸钢件的制造方法。本发明通过在钢管外部设置螺旋内冷铁，同时在浇注时向钢管吹入低温氮气，从而使钢管在铸入与其熔点相当的金属液体中时，钢管不熔穿、不变形，钢管与基体无间隙、无热阻层。

本发明的目的是这样实现的：

1、先将钢管外圆除锈；

2、在钢管外圆上缠绕两层螺旋内冷铁，第一层螺旋内冷铁用直径3～4mm的铁丝螺旋形缠绕而成，螺距为6～8mm，螺旋内径大于钢管外径2～3mm；第二层螺旋内冷铁用直径5～7mm的盘条螺旋形缠绕而成，螺距为10～15mm，螺旋内径大于所述第一层螺旋内冷铁外径3～4mm。第一层螺旋内冷铁缠绕在钢管上，第二层螺旋内冷铁缠绕在第一层螺旋内冷铁上；

3、将缠有螺旋内冷铁的钢管置入铸造砂型中，高温金属液体浇注温度为1550℃-1600℃，金属液注入到冒口处慢浇，一般到冒口1/3处，铸造砂型倾斜8～10度布置；

4、浇注金属液时向钢管内吹入低温氮气，低温氮气入口温度为-5～-10℃，吹入氮气的压力≤0.2Mpa，浇注完毕后，再吹低温氮气2～4分钟。

本发明由于在钢管外壁缠绕两层螺旋内冷铁，在浇注高温金属液体时，铁丝阻挡了高温金属液体对钢管的热冲击，铁丝本身具有蓄热和激冷能力，使高温金属液体在钢管的外表面迅速降温结壳，与铁丝一起紧紧地包覆在钢管外壁，防止了后续高温金属液体对钢管的冲刷，保证了钢管不熔穿、不变形。螺旋铁丝熔合后仍然以铁丝形态存在，它作为中间层，一方面促使金属液结壳，以保护内部钢管不被熔穿；另一方面，金属液体通过铁丝之间的缝隙进入内层与钢管外壁形成了良好融合，铁丝作为骨架促进了金属液与钢管表面的结合，保证了金属液与钢管之间的无间隙，无热阻层，从而保证了钢管与基体之间的高导热系数。同时在浇注时向钢管吹入低温氮气，作为冷却剂的低温低温氮气进入金属液中钢管内，带走钢管内热量，使用权钢管温度降低，也保护该钢管在高温条件下不被融化。

附图说明

下面结合附图对本发明进行详细描述：

图1为本发明铸钢冷却壁实施例的结构示意图。

图2为图1的A-A视图。

图3为钢管和缠绕在钢管上的两层螺旋内冷铁在铸钢基体中的剖视图。

图中：1-第二层螺旋内冷铁，2-第一层螺旋内冷铁，3-钢管，4-铸钢基体。

具体实施方式

1、将53mm的钢管3外圆除锈；

2、在钢管3外壁上缠绕两层螺旋内冷铁1、2，第一层螺旋内冷铁2用直径3mm的铁丝螺旋形缠绕而成，螺距为7mm，螺旋内径大于钢管外径2.5mm；第二层螺旋内冷铁1用直径6mm的盘条螺旋形缠绕而成，螺距为12mm，螺旋内径大于所述第一层螺旋内冷铁2外径3.5mm。第一层螺旋内冷铁2缠绕在钢管3上，第二层螺旋内冷铁1缠绕在第一层螺旋内冷铁2上。所述钢管3成U形铸入在金属基体4中，其U形两端伸出基体4外，在基体4铸入四根钢管，根据需要可增加或减少铸入的钢管根数。

3、将缠有螺旋内冷铁的钢管3置入铸造砂型中，高温铸钢液体浇注温度为1550℃，铸钢液注入到冒口1/3处慢浇，铸造砂型倾斜9度布置。

4、浇注钢水时向钢管3内吹入低温氮气，氮气入口温度为-8℃，吹入氮气的压力为0.15Mpa，浇注完毕后，再吹低温氮气3分钟。

将采用上述方法浇注得到的铸钢冷却壁进行检查、解剖，其结果如下：

1、通球率达到钢管内径的0.76倍；

2、解剖后钢管无熔穿、变形现象；

3、钢管、基体、螺旋内冷铁熔合良好，无间隙，无热阻层，因此导热系数基本上均为48W/m℃。

4、基体抗拉强度大于400N/mm²，延伸率达25％以上，且表面上与芯部差别不大。