CN102865744A - 一种导电铜水套及其铸造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于冶金炉、高温炉上的导电铜水套，其包括铜基体、铜基体内的冷却水道及与冷却水道连通的进水管、出水管；其中冷却水道、进水管、出水管与铜基体为一体式整体结构，避免了进水管、出水管与冷却水道及铜基体焊接的工序，杜绝了焊接漏水的问题，冷却水道一次成形，冷却水与铜基体直接接触，提交了冷却效果，延长了水套的使用寿命；铜基体中掺杂有磷、镁、砷、钇，有效增强了铜基体的致密度，细化了铜结晶，而且提高了铜的导电率和导热性能。

Description

一种导电铜水套及其铸造工艺

技术领域

 本发明属于冶金技术领域，涉及一种大功率冷却设备，尤其涉及一种用于冶金炉、高温炉上的导电铜水套，同时还涉及该导电铜水套的铸造工艺。

背景技术

目前应用于冶金矿热炉、高温炉上的导电铜水套，其内置冷却水道是采用在铜基体上钻孔制成或内置铜管铸造制成，这两种工艺生产的铜水套缺点在于：（1）打孔制成的铜水套冷却水道较小，拐角处都是直角状，存在水流死角，冷却水流量小，阻力大，水套温度高，散热性能差，使用过程中容易拉弧，影响导电率和使用寿命。（2）内置钢管，铜管铸造的水套，在浇注过程中降低了铜水的温度，导致了制成的水套基体与钢管铜管水道熔不成一体，从而产生气孔、砂眼等，密实度也差，在使用过程中容易出现开裂，掉块等现象，而且导电导热率差，使用寿命短。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种热传导效率高、使用寿命长，安全可靠的铜水套。

本发明的另一目的是提供一种铜水套的铸造工艺。

（一）铜水套的结构

本发明的铜水套，包括铜基体、铜基体内的冷却水道及与冷却水道连通的进水管、出水管。其中冷却水道、进水管、出水管与铜基体为一体式整体结构。铜基体是掺杂有磷、镁、砷、钇的铜合金。

所述冷却水道为“U”、“W”型，以增加水套的换热面积，从而提高换热效率。

所述冷却水道与进水管、出水管为一体式铸造结构，避免了进水管、出水管与冷却水道及铜基体焊接的工序，杜绝了焊接漏水的问题；冷却水道一次成形，冷却水与铜基体直接接触，提交了冷却效果，延长了水套的使用寿命。

所述铜水套的冷却水道拐角处均采用圆弧设计，水流畅通，无阻力，进一步提交冷却效果。

所述铜合金中掺杂成分的质量百分含量为：

磷铜：0.15-0.25%，镁：0.001-0.002%，砷：0.001-0.002%，钇：0.015-0.020%。

铜基体中磷、镁、砷、钇的加入，有效增强了铜基体的致密度，细化了铜结晶，而且提高了铜的导电率和导热性能。

（二）导电铜水套的铸造工艺

（1）砂型芯冷却水管的制备：采用粘土芯砂制备成“U” 型或“W”型的冷却水道，并在冷却水道外部涂刷耐高温铸造涂料。

（2）脱氧铜合金水的制备：先采用传统的“插木还原法”对熔融的铜水进行脱氧，再依次加入磷、镁、砷、钇，得到熔融的铜合金水；所述铜合金水中各掺杂成分的质量百分含量为：

磷铜：0.15-0.25%，镁：0.001-0.002%，砷：0.001-0.002%，钇：0.015-0.020%。

为了进一步提高铜合金水的品质，在熔炼铜水时，精炼炉内通入惰性气体，以去除铜水中的氧化物，硫化物和溶解性气体。

（3）铜水套的浇注：在砂型芯冷却水道的两端分别固定连接进水管和出水管，置于水套铸造腔内，向水套铸造腔内注入注入温度1120℃-1140℃的脱氧铜合金水，直至浇注完成；自然冷却后，用蛇形钻和空压泵清除铜基体内的水道砂型芯，冷却水道成形，铜水套制备完成。

附图说明

图1为本发明“U”形铜水套的结构示意图。

图2为本发明“W”形铜水套的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明铜水套的结构和铸造工艺作详细的说明。

（1）砂型芯冷却水管的制备：采用粘土芯砂制备成“U” 型或“W”型的冷却水道，并在冷却水道外部涂刷耐高温铸造涂料。

（2）脱氧铜合金水的制备：先采用传统的“插木还原法”对熔融的铜水进行脱氧，再依次加入磷、镁、砷、钇，得到熔融的铜合金水；所述铜合金水中各掺杂成分的质量百分含量为：

磷铜：0.15-0.25%，镁：0.001-0.002%，砷：0.001-0.002%，钇：0.015-0.020%。

为了进一步提高铜合金水的品质，在熔炼铜水时，精炼炉内通入惰性气体，以去除铜水中的氧化物，硫化物和溶解性气体。

（3）铜水套的浇注：在砂型芯冷却水管的两端分别固定连接进水管和出水管，置于水套铸造腔内，向水套铸造腔内注入注入温度1120℃-1140℃的脱氧铜合金水，直至浇注完成；自然冷却后，用蛇形钻和空压泵清除铜基体内的水道砂型芯，冷却水道成形，铜水套制备完成。

上述制备的铜水套，其结构包括铜基体1、铜基体内的冷却水道3及与冷却水道3连通的进水管2、出水管4，且冷却水道3、进水管2、出水管4与铜基体1为一体式整体结构。冷却水道为“U”型或“W” 型，增加了水套的换热面积，从而提高换热效率。

本发明铸造的铜水套（THZD型）的技术性能指标见表 1。

表1  本发明铸造的THZD型能铜水套的技术性能指标

Claims (8)

1.一种导电铜水套，包括铜基体（1）、铜基体（1）内的冷却水道（3）及与冷却水道（3）连通的进水管（2）、出水管（4）；其特征在于：所述冷却水道（3）、进水管（2）、出水管（4）与铜基体（1）为一体式整体结构。

2.如权利要求1所述的导电铜水套，其特征在于：所述铜基体（1）是掺杂有磷、镁、砷、钇的铜合金。

3.如权利要求1或2所述的导电铜水套，其特征在于：所述铜合金中掺杂成分的质量百分含量为：

磷铜：0.15-0.25%，镁：0.001-0.002%，砷：0.001-0.002%，钇：0.015-0.020%。

4.如权利要求1或2所述的导电铜水套，其特征在于：所述冷却水道（3）为“U”型。

5.如权利要求1或2所述的导电铜水套，其特征在于：所述冷却水道（3）为“W”型。

6.如权利要求1所述导电铜水套的铸造工艺，包括以下工艺步骤：

（1）砂型芯冷却水管的制备：采用粘土芯砂制备成“U” 型或“W”型的冷却水道，并在冷却水道外部涂刷耐高温铸造涂料；

（2）脱氧铜水的制备：先采用传统的“插木还原法”对熔融的铜水进行脱氧，再依次加入磷、镁、砷、钇，得到熔融的铜合金水；

（3）铜水套的浇注：在砂型芯冷却水道的两端分别固定连接进水管和出水管，置于水套铸造腔内，向水套铸造腔内注入温度1120℃-1140℃的脱氧铜合金水，浇注完成后使其自然冷却；清除铜基体内的水道砂型芯，冷却水道成形，铜水套浇注完成。

7.如权利要求6所述导电铜水套的铸造工艺，其特征在于：所述脱氧铜水中各掺杂成分的质量百分含量为：

磷铜：0.15-0.25%，镁：0.001-0.002%，砷：0.001-0.002%，钇：0.015-0.020%。

8.如权利要求6所述导电铜水套的铸造工艺，其特征在于：所述脱氧铜水的制备在氮气保护下进行。

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