CN102393144A - 一种埋双层纯铜管铸铜水套及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于冷却大型镍铁电炉炉身的埋双层纯铜管铸铜水套及其制造方法，包括安装在弧形壁体内的四根双层错位冷却管道，各冷却管道的进水导管、出水导管均位于弧形壁体的外圆弧面上；各进水导管、出水导管的出头均设有护管凸台，可防止炉壳热胀冷缩剪切导管根部；弧形壁体上端面设有安装孔。本发明采用上述技术方案后，制造出的埋双层纯铜管铸铜水套不仅冷却性能好，抗热震性能好，防漏性能好，而且设备有效工作容积利用率高，制造成本低。使用寿命长，为镍铁电炉直接冶炼红土矿生产镍铁工艺奠定了基础。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于冷却大型镍铁电炉炉身的埋双层纯铜管铸铜水套及其制造方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，以及人们对不锈钢抗腐蚀、耐高温、强度高、表面精美等优良特性的逐步认识，我国不锈钢消费量的快速增长，目前，我国已经发展成为世界上最大的不锈钢生产国和消费国。不锈钢产量的增加带来了原料（主要是镍、铬资源）的紧张。由于我国是一个镍、铬资源短缺的国家，不锈钢产能的大发展必然带来原材料等资源的紧张。近年来镍价的飞涨，与中国不锈钢的快速发展有直接的关系，这也是发展不锈钢面临的一个重要问题。中国的现代化红土矿冶炼镍铁技术处于快速发展阶段，目前生产低镍生铁的小高炉和小矿热炉工艺由于高能耗、高污染，高成本在激烈的市场竞争下正逐渐退出历史舞台。
生产成本和环保的压力近年来国内镍铁原料生产企业都在开工建设大型镍铁电炉直接冶炼红土矿生产镍铁。因该工艺不用焦炭，原料适应性比广泛，镍铁电炉出来含镍量在9～13％之间，直接可以浇铸普通不锈钢管和轧制不锈钢薄板，省去转炉精炼兑铁水工序，与传统工艺相比非常节能、环保及生产成本低。大型镍铁电炉烟气余热可回收用于烘干矿粉或者发电，且经过烟气脱硫满足环保要求后排入大气，炉渣水淬后成为建筑工业原材料，烘干烟气余热回收蒸汽，整个过程产中，全封闭循环利用。该工艺是以低成本高效率地生产镍铁。但是该工艺普遍存在问题就是炉身寿命短，一般在3-12个月就得大修。主要原因是火法炼镍铁，炉温高达1600℃，且镍铁的比重大，高温下流动性好，长时间的洗刷炉衬耐火砖，易穿透炉墙产生镍铁水泄漏，存在较大的安全隐患。当炉衬损坏到一定程度，就必须停炉大修，更换损坏的耐火材料，以确保冶炼炉的安全运行。一座大型镍铁电炉大修一次耗资几千万，消耗耐火材料上1000吨，停产耗时1-2个月，频繁的大修和检修，对企业的生产经营影响极大，因此延长大型镍铁电炉炉身寿命技术已成为镍铁冶炼企业急需要解决的课题。
发明内容
本发明针对上述问题，目的在于提供一种能延长大型镍铁电炉炉身寿命的埋双层纯铜管铸铜水套及其制造方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种埋双层纯铜管铸铜水套，包括安装在弧形壁体内的四根双层错位冷却管道，各冷却管道的进水导管、出水导管均位于弧形壁体的外圆弧面上；各进水导管、出水导管的出头均设有护管凸台，可防止炉壳热胀冷缩剪切导管根部；弧形壁体上端面设有安装孔。冷却管道呈U形或蛇形。冷却管道、进水导管、出水导管的截面孔型呈圆状。
一种埋双层纯铜管铸铜水套的制造方法，包括在弧形壁体内部预埋四根双层错位冷却管道；各冷却管道的进水导管、出水导管均位于弧形壁体的外圆弧面上；各进水导管、出水导管的出头均设有护管凸台；弧形壁体上端面设有安装孔；所有构件采用石墨铸型一次性铸造成型；
其中，各对应的冷却管道、进水导管、出水导管均采用一根整根式的热挤压纯铜管弯制而成；弯制成形铜管经酸洗去锈打磨处理，在铜管的内腔填充树脂砂和酚醛树脂，铜管铸型内铜管卡定位，浇注系统采用补缩通道加阶梯浇注，浇注铜采用Cu≥99.95%，熔炼采用中频电炉炉底通惰性气体除气和除渣来提纯度，铜水出炉温度控制在1220-1250℃，浇注温度控制在1120-1150℃，开箱温度控制在670-760℃。
弯制成形铜管经酸洗去锈打磨处理，在铜管的内腔填充树脂砂加一定比例的酚醛树脂，利用酚醛树脂交联反应提高铜管的强度，预处理好的铜管安装管卡定位装置预埋在石墨铸型内，然后采用在铸型中设置补缩通道和阶梯浇注系统进行浇注，控制浇注温度来保证铜管外表面与浇注铜水熔合。浇注铜采用Cu≥99.95%，且熔炼纯铜时为了提高铜水的纯度采用炉内精炼通还原性或惰性气体来除去铜水中的氧化物、硫化物、氮化物和铜水中的溶解性气体来提高铜水的纯度。铜水出炉温度控制在1220-1250℃，浇注温度控制在1120-1150℃，开箱温度控制在670-760℃。
作为上述方案的进一步设置，所述树脂砂与酚醛树脂之间的重量比为100：0.6~0.8。
所述整根式的热挤压纯铜管，其规格均为Ø49×6。
所述铜水出炉温度控制在1230-1250℃，浇注温度控制在1145-1150℃，开箱温度控制在720-760℃。
所述铜水出炉温度控制在1225-1240℃，浇注温度控制在1125-1135℃，开箱温度控制在700-730℃。
所述铜水出炉温度控制在1242℃，浇注温度控制在1148℃，开箱温度控制在750℃。
所述铜水出炉温度控制在1228℃，浇注温度控制在1130℃，开箱温度控制在700℃。
本发明采用上述技术方案后，其积极效果在于:
（1）利用石墨的高导热性能加阶梯浇注系统，使浇注的铜水能梯次快速充满型腔结晶，实现埋双层纯铜管铸铜水套一次铸造成型。
（2）熔炼纯铜时为了提高铜水的纯度采用中频电炉炉底通惰性气体来除去铜水中的氧化物、硫化物、氮化物和铜水中的溶解性气体来提高铜水的纯度。
（3）埋管采用整根热挤压纯铜管弯制而成，弯制成形铜管经酸洗去锈打磨处理，在铜管的内腔填充树脂砂加一定比例的酚醛树脂，利用酚醛树脂交联反应提高铜管的强度有效防止铜管被熔穿，铜水出炉温度控制在1220-1250℃，浇注温度控制在1120-1150℃，使铜管外表面与浇注铜水熔合，而且保留一定的壁厚的完整铜管。当产品在长期使用过程中，特别是炉墙耐火材料脱落完后，熔渣和高温溶液复周期作用下，此时由于埋管的存在而具有很高的防漏性能，消除使用安全隐患。
（4）埋双层纯铜管铸铜水套采用铸造方法制造，大型镍铁电炉炉身冷却系统整体结构可以根据炉形需要来设计，双层冷却通道可以下上错位布置成蛇形或其它形状，结构优化便于捣打炉料和建炉时设备的安装。
（5）与原大型镍铁电炉全部耐火砖炉墙结构相比（原炉墙厚1.3米，采用本发明后炉墙减薄至0.36米），在冶炼炉壳不变的前提下，采用本发明后有效工作容积可增加20%左右，减少25%-30%的热量损失，减少20%-30%水流量，使用寿命由原来的3～12月延长到8年以上。为企业带来显著的经济和社会效益。
总之，本发明采用上述技术方案后，制造出的埋双层纯铜管铸铜水套不仅冷却性能好，抗热震性能好，防漏性能好，而且设备有效工作容积利用率高，制造成本低。使用寿命长，为镍铁电炉直接冶炼红土矿生产镍铁工艺奠定了基础。
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的A-A向剖面结构示意图；
图3为图1的右视结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，本发明一种埋双层纯铜管铸铜水套，包括安装在弧形壁体11内的双层错位冷却管道6、7、8、9，冷却管道6的进水导管1、出水导管12和冷却管道7的进水导管4、出水导管14均位于弧形壁体11的外圆弧面下端；冷却管道8的进水导管2、出水导管13和冷却管道9的进水导管3、出水导管15均位于弧形壁体11的外圆弧面上端；进水导管1、出水导管12、进水导管4、出水导管14、进水导管2、出水导管13、进水导管3、出水导管15的出头均设有护管凸台5；弧形壁体11上端面设有安装孔10。其中，冷却管道6、7、8、9均呈U形或蛇形。
下面通过具体实施例对本发明的制造方法作进一步说明，但本发明并不受以下实施例所限定。
实施例1
先将冷却管道6、7、8、9四根Ø49×6整根热挤压纯铜管弯制成型。弯制好的铜管经酸洗去锈打磨处理，然后在铜管的内腔填充树脂砂加一定比例的酚醛树脂，其中树脂砂与酚醛树脂之间的重量比为100：0.6。预处理好的铜管安装管卡定位装置并预埋在石墨铸型内，在铸型中设置补缩通道和阶梯浇注系统。然后将配好型箱推进烘房快速升温至540℃保温4小时，出烘房将温度降至100℃，将熔炼好的含Cu≥99.95%的铜水通过浇注系统注入型箱内，铜水出炉温度控制在1228℃，浇注温度控制在1130℃；当温度降至700℃时开箱清理铸件，然后用空压泵清除4根铜管内填充料。
实施例2
先将冷却管道6、7、8、9四根Ø49×6整根热挤压纯铜管弯制成型。弯制好的铜管经酸洗去锈打磨处理，然后在铜管的内腔填充树脂砂加一定比例的酚醛树脂，其中树脂砂与酚醛树脂之间的重量比为100：0.8。预处理好的铜管安装管卡定位装置并预埋在石墨铸型内，在铸型中设置补缩通道和阶梯浇注系统。然后将配好型箱推进烘房快速升温至550℃保温4小时，出烘房将温度降至110℃，将熔炼好的含Cu≥99.95%的铜水通过浇注系统注入型箱内，铜水出炉温度控制在1242℃，浇注温度控制在1148℃；当温度降至750℃时开箱清理铸件，然后用空压泵清除4根铜管内填充料。
实施例3
先将冷却管道6、7、8、9四根Ø49×6整根热挤压纯铜管弯制成型。弯制好的铜管经酸洗去锈打磨处理，然后在铜管的内腔填充树脂砂加一定比例的酚醛树脂，其中树脂砂与酚醛树脂之间的重量比为100：0.7。预处理好的铜管安装管卡定位装置并预埋在石墨铸型内，在铸型中设置补缩通道和阶梯浇注系统。然后将配好型箱推进烘房快速升温至530℃保温4小时，出烘房将温度降至90℃，将熔炼好的含Cu≥99.95%的铜水通过浇注系统注入型箱内，铜水出炉温度控制在1225℃，浇注温度控制在1125℃；当温度降至700℃时开箱清理铸件，然后用空压泵清除4根铜管内填充料。
实施例4
先将冷却管道6、7、8、9四根Ø49×6整根热挤压纯铜管弯制成型。弯制好的铜管经酸洗去锈打磨处理，然后在铜管的内腔填充树脂砂加一定比例的酚醛树脂，其中树脂砂与酚醛树脂之间的重量比为100：0.8。预处理好的铜管安装管卡定位装置并预埋在石墨铸型内，在铸型中设置补缩通道和阶梯浇注系统。然后将配好型箱推进烘房快速升温至540℃保温4小时，出烘房将温度降至100℃，将熔炼好的含Cu≥99.95%的铜水通过浇注系统注入型箱内，铜水出炉温度控制在1240℃，浇注温度控制在1135℃；当温度降至730℃时开箱清理铸件，然后用空压泵清除4根铜管内填充料。
实施例5
先将冷却管道6、7、8、9四根Ø49×6整根热挤压纯铜管弯制成型。弯制好的铜管经酸洗去锈打磨处理，然后在铜管的内腔填充树脂砂加一定比例的酚醛树脂，其中树脂砂与酚醛树脂之间的重量比为100：0.6。预处理好的铜管安装管卡定位装置并预埋在石墨铸型内，在铸型中设置补缩通道和阶梯浇注系统。然后将配好型箱推进烘房快速升温至545℃保温4小时，出烘房将温度降至105℃，将熔炼好的含Cu≥99.95%的铜水通过浇注系统注入型箱内，铜水出炉温度控制在1230℃，浇注温度控制在1145℃；当温度降至720℃时开箱清理铸件，然后用空压泵清除4根铜管内填充料。
实施例6
先将冷却管道6、7、8、9四根Ø49×6整根热挤压纯铜管弯制成型。弯制好的铜管经酸洗去锈打磨处理，然后在铜管的内腔填充树脂砂加一定比例的酚醛树脂，其中树脂砂与酚醛树脂之间的重量比为100：0.8。预处理好的铜管安装管卡定位装置并预埋在石墨铸型内，在铸型中设置补缩通道和阶梯浇注系统。然后将配好型箱推进烘房快速升温至545℃保温4小时，出烘房将温度降至108℃，将熔炼好的含Cu≥99.95%的铜水通过浇注系统注入型箱内，铜水出炉温度控制在1250℃，浇注温度控制在1150℃；当温度降至760℃时开箱清理铸件，然后用空压泵清除4根铜管内填充料。
实施例7
先将冷却管道6、7、8、9四根Ø49×6整根热挤压纯铜管弯制成型。弯制好的铜管经酸洗去锈打磨处理，然后在铜管的内腔填充树脂砂加一定比例的酚醛树脂，其中树脂砂与酚醛树脂之间的重量比为100：0.8。预处理好的铜管安装管卡定位装置并预埋在石墨铸型内，在铸型中设置补缩通道和阶梯浇注系统。然后将配好型箱推进烘房快速升温至535℃保温4小时，出烘房将温度降至98℃，将熔炼好的含Cu≥99.95%的铜水通过浇注系统注入型箱内，铜水出炉温度控制在1220℃，浇注温度控制在1120℃；当温度降至670℃时开箱清理铸件，然后用空压泵清除4根铜管内填充料。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种埋双层纯铜管铸铜水套，其特征在于：包括安装在弧形壁体（11）内的双层错位冷却管道（6）、（7）、（8）、（9），冷却管道（6）的进水导管（1）、出水导管（12）和冷却管道（7）的进水导管（4）、出水导管（14）均位于弧形壁体（11）的外圆弧面下端；冷却管道（8）的进水导管（2）、出水导管（13）和冷却管道（9）的进水导管（3）、出水导管（15）均位于弧形壁体（11）的外圆弧面上端；进水导管（1）、出水导管（12）、进水导管（4）、出水导管（14）、进水导管（2）、出水导管（13）、进水导管（3）、出水导管（15）的出头均设有护管凸台（5）；弧形壁体（11）上端面设有安装孔（10）。
2.如权利要求1所述一种埋双层纯铜管铸铜水套，其特征在于：所述冷却管道（6）、（7）、（8）、（9）呈U形或蛇形。
3.如权利要求1所述一种埋双层纯铜管铸铜水套的制造方法，其特征在于：包括在弧形壁体（11）内部预埋双层错位冷却管道（6）、（7）、（8）、（9）；冷却管道（6）的进水导管（1）、出水导管（12）和冷却管道（7）的进水导管（4）、出水导管（14）均位于弧形壁体（11）的外圆弧面下端；冷却管道（8）的进水导管（2）、出水导管（13）和冷却管道（9）的进水导管（3）、出水导管（15）均位于弧形壁体（11）的外圆弧面上端；进水导管（1）、出水导管（12）、进水导管（4）、出水导管（14）、进水导管（2）、出水导管（13）、进水导管（3）、出水导管（15）的出头均设有护管凸台（5）；弧形壁体（11）上端面设有安装孔（10）；所有构件采用石墨铸型一次性铸造成型；
其中，冷却管道（6）、进水导管（1）、出水导管（12）采用一根整根式的热挤压纯铜管弯制而成，冷却管道（7）、进水导管（4）、出水导管（14）采用一根整根式的热挤压纯铜管弯制而成，冷却管道（8）、进水导管（2）、出水导管（13）采用一根整根式的热挤压纯铜管弯制而成，冷却管道（9）、进水导管（3）、出水导管（15）采用一根整根式的热挤压纯铜管弯制而成；
弯制成形铜管经酸洗去锈打磨处理，在铜管的内腔填充树脂砂和酚醛树脂，铜管铸型内铜管卡定位，浇注系统采用补缩通道加阶梯浇注，浇注铜采用Cu≥99.95%，熔炼采用中频电炉炉底通惰性气体除气和除渣来提纯度，铜水出炉温度控制在1220-1250℃，浇注温度控制在1120-1150℃，开箱温度控制在670-760℃。
4.如权利要求3所述一种埋双层纯铜管铸铜水套的制造方法，其特征在于：所述树脂砂与酚醛树脂之间的重量比为100：0.6~0.8。
5.如权利要求3所述一种埋双层纯铜管铸铜水套的制造方法，其特征在于：所述整根式的热挤压纯铜管，其规格均为Ø49×6。
6.如权利要求3所述一种埋双层纯铜管铸铜水套的制造方法，其特征在于：所述铜水出炉温度控制在1230-1250℃，浇注温度控制在1145-1150℃，开箱温度控制在720-760℃。
7.如权利要求3所述一种埋双层纯铜管铸铜水套的制造方法，其特征在于：所述铜水出炉温度控制在1225-1240℃，浇注温度控制在1125-1135℃，开箱温度控制在700-730℃。
8.如权利要求6所述一种埋双层纯铜管铸铜水套的制造方法，其特征在于：所述铜水出炉温度控制在1242℃，浇注温度控制在1148℃，开箱温度控制在750℃。
9.如权利要求7所述一种埋双层纯铜管铸铜水套的制造方法，其特征在于：所述铜水出炉温度控制在1228℃，浇注温度控制在1130℃，开箱温度控制在700℃。
10.如权利要求3所述一种埋双层纯铜管铸铜水套的制造方法，其特征在于：所述冷却管道（6）、（7）、（8）、（9）呈U形或蛇形。
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