CN103801671A - 一种氧枪喷头毛坯的制造方法及模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氧枪喷头毛坯的制造方法，包括以下步骤：1）制可溶芯；2）可溶芯的芯表面喷涂料；3）预热可溶芯；4）安装氧孔芯；5）保护浇注铜液；6）安放水腔芯；7）合模锁模；8）加压充型和保压凝固；9）取件脱芯。本发明公开了了一种用于氧枪喷头毛坯的制造的模具、可溶芯、涂料和制造工艺，本发明工艺出品率高；喷头组织细密；性能高，使用寿命长，本发明的氧枪喷头在炼钢厂使用，寿命可以达到400炉以上，原铸造喷头寿命只有200炉左右；环保绿色：本发明制造过程没有沙尘污染，环保绿色。

Description

一种氧枪喷头毛坯的制造方法及模具

技术领域

本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种氧枪喷头毛坯的制造方法及模具。

背景技术

氧枪是转炉炼钢必须的设备，它由枪管和氧枪喷头两部分组成，其中氧枪喷头在炼钢过程中将受钢液和炉渣的强烈热辐射，工作温度在1200-2000℃范围。喷头的类型按出氧孔形状可分为拉瓦尔型、直筒型和螺旋型等。按喷头吹氧孔数可分为单孔和多孔喷头。按吹入的物质可分为氧气喷头和氧气—燃料喷头。它们的共同之处是都需要有端盘、分水盘和分氧盘三个盆状部分，这三个盆状部分通过吹氧管连接为一体，三个盘之间的空隙为冷却水腔。使用时，氧枪喷头的端盘、分水盘和分氧盘分别与氧枪的外管、中管和内管对应焊在一起成为整个氧枪。冷却水从中管进入，从外管流出；氧气从内管进入，通过吹氧孔出来。

氧枪喷头材质为纯铜，由于其有复杂的冷却内腔，氧枪喷头毛坯的整体成形一直是个难题。现有技术制造氧枪喷头毛坯的方法有铸造、锻焊组合、铸锻焊组合和挤焊组合四种。采用铸造方法可以一次整体成形氧枪喷头毛坯，冷却水腔已经成型，但氧孔为实心，需要采用切削加工方法得到。其工艺步骤是制砂芯－合箱-铜熔炼－脱气、脱氧－铜水出炉－浇注－开箱清砂－切冒口-清飞边－机械加工。这种方法制造的氧枪喷头内部经常存在缩孔、缩松和砂眼、气孔等铸造缺陷，加之其微观组织晶粒粗大且不均匀，因此，铸造氧枪喷头的使用寿命不高，一般只有150-200炉，且质量波动很大。

为了提高氧枪喷头的质量，提高使用寿命，人们发明了锻焊组合喷头，这种喷头的端盘与外管采用氩弧焊焊接，除中管与分水盘采用螺纹连接外，其余件均采用钎焊连接。其工艺过程是：首先以电解铜棒为原料，用模锻方法分别制出端盘、分水盘和分氧盘的毛坯，然后采用去除加工方法加工出各盘的冷却水腔和氧孔，最后将它们与喉管、分水盘一起焊接。这种方法制造的氧枪喷头致密度高，导热性、导电性、焊接性、加工性等各项性能均好于铸造氧枪喷头。但是其冷却水腔和氧孔无法直接成形，三层盆状盘需要借助焊接方法连接在一起。这些焊接接头很容易出现焊接裂纹，导致使用寿命不稳定，存在安全隐患。

铸锻焊组合喷头，其端盘采用电解铜棒模锻成形，而其分氧盘、喉管、分水盘采用铸造方法铸成一体，然后采用钎焊方法焊接在一起。这种氧枪喷头的制造方法的优点是上部的分氧盘、分水盘及喉管可以采用铸钢或紫铜，降低了材料成本，但焊接质量缺陷发生率更高，同样存在焊接接头多、焊接质量难以保证，存在安全隐患的问题。

挤焊组合喷头制造方法是，将氧枪喷头分为上下两部分，分别挤压成型后焊接在一起。首先以紫铜棒为原料，将喉管与喷头分氧盘采用紫铜两工步精密成型，挤压成一体（上部），经多道工艺步骤精密挤压成形喷头端盘（下部），然后再将它们焊接在一起。这种方法的优点是生产效率较高，但同样不能直接成形冷却水腔和氧孔，仍然没有摆脱焊接接头多、焊接质量难以保证、存在安全隐患的问题。

为了解决铸造喷头内部致密度不足、使用寿命短的问题，也为了解决锻焊组合、挤焊组合、铸锻焊组合喷头毛坯焊缝多，焊接质量难以保证、使用寿命波动大、安全可靠性低、存在安全隐患的问题，提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术生产喷头的焊缝多、质量波动性大、存在安全隐患的问题，提供一种使用高强度可溶芯来形成冷却水腔和氧孔，采用加压铸造方法实现氧枪喷头的一次浇注、整体成型；通过对浇入模腔的铜液施加一定压力进行高压凝固来细化组织，消除铸造缺陷，得到致密组织，提高使用寿命和安全可靠性的氧枪喷头毛坯的制造方法。

本发明提供的技术方案是：一种氧枪喷头毛坯的制造方法，包括以下步骤：

1）制可溶芯，使用高强度可溶芯一次形成整个冷却水腔，包括氧孔芯和冷却水腔芯，氧孔芯用来形成氧孔，通过上部的芯头安装在上模内；冷却水腔芯用来形成整个冷却水腔，通过下部的芯头安装在下模上平面上，氧孔芯与冷却水腔芯之间的间隙形成氧孔的壁厚；氧孔芯和冷却水腔芯同轴；高强度可溶芯由粒度为100-200目工业用盐粉末和粘结剂组成，利用粉末冶金方法制成，在100℃以下的水中可以溶解，在500℃温度的抗压强度为2-10MPa；水腔芯外形为一圆台体，下部圆周上设有一圈高度3-20mm的定位芯头，外表面斜度2-5°，顶部位置和安装面上开设直径

-2mm的排气道，以便铜液充填时，气体能够顺利排出；氧孔芯上部为一圆盘形芯头，圆盘芯头下部连接有与氧孔数量相同的圆柱，用来形成氧孔，圆盘直径小于75mm，芯头高度30-50mm，芯头上设有直径5-10mm的水平孔，利用插销插入水平孔固定氧孔芯。冷却水腔和氧孔均已成形的毛坯中，端盘底部有一个随浇注量波动而变化的圆台，在去除加工部位留有1-10mm的加工余量，其中氧孔4加工余量2-10mm，端盘外表面加工余量1-2mm，分氧盘顶部加工余量5-10mm，不设冒口和浇口。

2）可溶芯的芯表面喷涂料，在可溶芯的表面喷涂防熔芯涂料0.3-0.5mm，防止铜液流过时将其熔化或污染铜液；所述的防熔芯涂料化学组成质量百分数配比是：每100重量份硅藻土，加入凹凸棒土2份，CMC0.3份，磷酸二氢铝15份。

3）预热可溶芯，将涂有防熔芯涂料的高强度可溶芯放入保温炉内加热至150-400℃，保温30-60分钟；

4）安装氧孔芯，将氧孔芯上部的芯头插入上模相应的芯座内，将插销插入上模内，穿过氧孔芯芯头上的水平孔，使氧孔芯定位并固定；

5）保护浇注铜液，将温度为1110-1210℃的铜液在气体保护下浇入下模中央的压室内至设定高度，保护气体是氮气或氩气；

6）安放水腔芯，将水腔芯放入下模的芯座内，安放牢固；

7）合模锁模，扣上上模，氧孔芯插入水腔芯内，形成完整的可溶芯，并对上模施加500-1500吨的压力将上下模压紧；

8）加压充型和保压凝固，合模压力达到要求值后，随即用压头将压室内的铜液以10-100mm/s的速度挤入模腔，包裹住高强度可溶芯，并充满整个模腔，增大压力使铜液内形成30-100MPa的压强并保持，直至铜液完全凝固；

9）取件脱芯，打开模具，取出包裹有高强度可溶芯的氧枪喷头，将可溶芯溶解或击碎使可溶芯与喷头分离，得到氧枪喷头毛坯。

本发明还提供了一种用于氧枪喷头毛坯的制造方法的模具，模具包括上模、下模、压室和压头四大部分，分模面位于喷头端盘的焊接坡口上端，上模在液锻机主缸带动下做垂直上下运动，下模固定在液锻机工作台上，与上模同轴，其中央设有压室安装孔；压室是壁厚为60-100mm的圆筒，其内径100-150mm，圆筒内安装压头，外壁相间绕有用来调节温度的矩形电热管和冷却水管，用热作模具钢3Cr2W8V或H13钢制成，安装在下模中央安装孔内；压头为圆柱体，直径方向与压室之间的间隙0.1-0.15mm，压头上端面距压室顶面高度120-180mm，压头下端面与下缸活塞杆连接牢固，在下缸带动下做垂直上下运动，挤压铜液或抽回复位；所有与铜液接触的模具零件使用热作模具钢制造，其他零件使用碳素结构钢制造。

本发明具有如下优点：

1、工艺出品率高；本发明不需要冒口，氧孔可以直接成形，加工余量小，工艺出品率高达90%以上；而现有技术中铸造喷头的工艺出品率不足30%；

2、喷头组织细密；喷头的端盘部位是压力直接作用的部位，组织细密，晶粒尺寸只有30-50μm，密度可达9.35kg/cm3，与电解铜棒模锻接近，比现有技术中铸造喷头的密度8.95kg/cm³提高0.4kg/cm³；

3、性能高，本发明制备的喷头强度可达290MPa，而铸造喷头的抗拉强度最高只有150MPa；

4、使用寿命长，本发明的氧枪喷头在炼钢厂使用，寿命可以达到400炉以上，原铸造喷头寿命只有200炉左右；

5、环保绿色：本发明制造过程没有沙尘污染，环保绿色。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：

附图1，氧枪喷头结构图：1-端盘，2-分水盘，3-分氧盘，4-氧孔，5-冷却水腔，

附图2，氧枪喷头毛坯图：4-氧孔，5-冷却水腔,14-工艺余料，

附图3，喷头液锻成形原理图，

6-主缸，7下缸，8-工作台，9-上模，10-下模，41-氧孔芯，42-氧孔芯芯头，43-插销，51-冷却水腔芯，52冷却水腔芯头，53-排气孔，11-压室，12-压头，111-电热管，112-冷却水管，13-铜液，15-分模面，

附图4，氧孔可溶芯结构示意图；41-氧孔芯，42-氧孔芯头,44-水平孔，

附图5，水腔可熔芯结构示意图；51-冷却水腔芯，52冷却水腔芯头，53-排气孔。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1——YP180

本发明氧枪喷头YP180毛坯的一种制造方法，是通过使用外形与冷却水腔相同的高强度可溶芯来形成冷却水腔5和氧孔4，实现氧枪喷头的一次浇注、整体成型；通过对浇入模腔的铜液13施加一定压力进行高压凝固来细化组织，消除铸造缺陷，得到致密组织，提高使用寿命和安全可靠性。

如图1、图2所示，YP180氧枪喷头毛坯形状与成品形状相近，冷却水腔5和氧孔4均已成形，氧孔4加工余量2mm；端盘1外表面加工余量1mm，分氧盘3顶部加工余量5mm，不设冒口和浇口。

采用液态模锻方法使喷头毛坯整体一次成形，不需要焊接；液态模锻的成形位置取垂直位，端盘1在下，分氧盘3在上；液态模锻的加压位置为喷头的端盘1底面，铜液13自端盘1开始，逐步充填分水盘2、分氧盘3的模具腔，充满整个模具腔后在30MPa压强作用下凝固和补缩，得到细密的微观组织。

使用立式液态模锻机加压成形，所述的立式液态模锻机主缸6压力500吨，空载速度大于400mm/s，回程速度大于100mm/s，用于合模和开模；下缸7的缸力300吨，下缸7的速度10mm/s可调，用来挤压铜液13充型和补缩。

如图3所示出的，使用金属制成的模具，模具包括上模9、下模10、压室11和压头12四大部分，分模面15位于喷头端盘1的坡口上端。所述的上模9在液锻机主缸6带动下做垂直上下运动，所述的下模10固定在液锻机工作台8上，与上模9同轴，其中央设有压室11安装孔；所述的压室11，是壁厚为60mm的圆筒，其内径100mm，圆筒内安装压头12，外壁相间绕有电热管111和冷却水管112，用来调节其温度，用3Cr2W8V钢制成，安装在下模10中央安装孔内；所述的压头12为圆柱体，直径方向与压室11之间的间隙0.1mm，压头12上端面距压室11顶面高度120mm，压头12下端面与下缸7活塞杆连接，在下缸7带动下做垂直上下运动，挤压铜液13。所有与铜液13接触的模具零件使用热作模具钢，其他零件使用碳素结构钢。

参考图3、图4、图5，本发明具体包括如下步骤：

1）制可溶芯41、51，使用现有技术的铸造、锻造、粉末压制、切削加工等方法制备出形状和尺寸复合要求的高强度可溶芯41和51；

使用高强度可溶芯41和51一次形成整个氧孔4和冷却水腔5，所述的高强度可溶芯由氧孔芯41和冷却水腔芯51两个独立部分组成，氧孔芯41用来形成氧孔4，通过上部的芯头42安装在上模9内；冷却水腔芯51用来形成整个冷却水腔5，通过下部的芯头52安装在下模10上平面的芯座内，氧孔芯41与冷却水腔芯51之间的间隙形成氧孔4的壁厚；两者同轴；所述的高强度可溶芯41和51，由粒度为100目工业用盐粉末和粘结剂组成，利用粉末冶金方法制成，在100℃以下的水中可以溶解，在500℃温度的抗压强度为2MPa；所述的高强度可溶芯41、51，水腔芯51外形为一圆台体，下部圆周上设有一圈高度3mm的定位芯头52，芯的外表面斜度2-5°，芯的顶部位置和安装面上开设直径

的排气孔53，以便铜液13充填时，气体能够顺利排出；所述的高强度可溶芯41、51，其中的氧孔芯41上部为一圆盘42，圆盘下部连接有与氧孔数量相同的圆柱，用来形成氧孔4，圆盘直径小于75mm，圆盘上留有芯头42，芯头高度30mm，芯头上设有直径5mm的水平孔，利用插销43插入此孔固定氧孔芯41。

2）芯表面喷涂料。在芯41和51的表面喷涂防熔芯涂料0.3mm，防止铜液13流过时将其熔化或污染铜液。所述的防熔芯涂料，其化学组成的质量百分数配比是：每100重量份硅藻土，外加凹凸棒土2重量份，CMC0.3重量份，磷酸二氢铝15重量份。

3）预热可溶芯41、51。将涂有防熔芯涂料的高强度可溶芯41、51放入保温炉内预热至150℃，保温30分钟。

4）安装氧孔芯41。将氧孔芯41上部的圆盘芯头42插入上模9相应的芯座内，将插销43插入上模9内，穿过氧孔芯芯头42上的水平孔44，使氧孔芯41定位并固定

5）保护浇注铜液13：将温度为1210℃的铜液13在气体保护下浇入下模中央的压室11内至设定高度。所述的保护气体是氮气或氩气。

6）安放水腔芯51：将水腔芯51放入下模10的芯座内，安放牢固。

7）合模锁模：扣上上模9，氧孔芯41套入水腔芯51内，形成完整的氧枪喷头的内腔，并对上模9施加500吨的压力将上模9和下模10压紧；

8）挤压充型和保压凝固：在锁模力达到设定值后，随即用压头12将压室11内的铜液13以10mm/s的速度挤入模腔，包裹住高强度可溶芯41和51，并充满整个模腔，并增大压力使铜液13内形成30MPa的压强并保持，直至铜液13完全凝固。

9）取件脱芯：打开模具上模9和下模10，取出包裹有高强度可溶芯41和51的氧枪喷头，采用水将芯41和51溶解或击碎，使芯与喷头分离，得到本发明的氧枪喷头毛坯。其使用寿命达到了400炉以上，比铸造氧枪喷头提高1倍以上。

实施例2——YP300

本发明氧枪喷头YP300毛坯的一种制造方法，是通过使用外形与冷却水腔相同的高强度可溶芯来形成冷却水腔5和氧孔4，实现氧枪喷头的一次浇注、整体成型；通过对浇入模腔的铜液13施加一定压力进行高压凝固来细化组织，消除铸造缺陷，得到致密组织，提高使用寿命和安全可靠性。

毛坯形状与成品形状相近，冷却水腔5和氧孔4均已成形，氧孔加工余量8mm，以适应不同的氧孔孔型；端盘1外表面加工余量1.5mm，分氧盘3顶部加工余量7mm，不设冒口和浇口。

采用液态模锻方法使喷头毛坯整体一次成形，不需要焊接；液态模锻的成形位置取垂直位，端盘1在下，分氧盘3在上；液态模锻的加压位置为喷头的端盘1底面，铜液13自端盘1开始，逐步充填分水盘2、分氧盘3的模具腔，充满整个模具腔后在70MPa压强作用下凝固和补缩，得到细密的微观组织。

使用立式液态模锻机加压成形，所述的立式液态模锻机主缸6压力800吨，空载速度大于400mm/s，回程速度大于100mm/s，用于合模和开模；下缸7的缸力400吨，下缸7的速度50mm/s可调，用来挤压铜液13充型和补缩。

使用金属制成的模具。所述的模具包括上模9、下模10、压室11和压头12四大部分，分模面15位于喷头端盘1的坡口上端。所述的上模9在液锻机主缸6带动下做垂直上下运动，所述的下模10固定在液锻机工作台8上，与上模9同轴，其中央设有压室11安装孔；所述的压室11，是壁厚为80mm的圆筒，其内径120mm，圆筒内安装压头12，外壁相间绕有电热管111和冷却水管112，用来调节其温度，用3Cr2W8V钢制成，安装在下模10中央安装孔内；所述的压头12为圆柱体，直径方向与压室11之间的间隙0.12mm，压头12上端面距压室11顶面高度150mm，压头12下端面与下缸7活塞杆连接，在下缸7带动下做垂直上下运动，挤压铜液13或抽回复位。所有与铜液13接触的模具零件使用热作模具钢，其他零件使用碳素结构钢。

参考图3、图4、图5，本发明具体包括如下步骤：

1）制可溶芯41、51，使用现有技术的铸造、锻造、粉末压制、切削加工等方法制备出形状和尺寸复合要求的高强度可溶芯41和51；

使用高强度可溶芯41和51一次形成整个氧孔4和冷却水腔5，所述的高强度可溶芯由氧孔芯41和冷却水腔芯51两个独立部分组成，氧孔芯41用来形成氧孔4，通过上部的芯头42安装在上模9内；冷却水腔芯51用来形成整个冷却水腔5，通过下部的芯头52安装在下模10上平面的芯座内，氧孔芯41与冷却水腔芯51之间的间隙形成氧孔4的壁厚；两者同轴；所述的高强度可溶芯41和51，由粒度为150目工业用盐粉末和粘结剂组成，利用粉末冶金方法制成，在100℃以下的水中可以溶解，在500℃温度的抗压强度为6MPa；所述的高强度可溶芯41、51，水腔芯51外形为一圆台体，下部圆周上设有一圈高度12mm的定位芯头52，芯的外表面斜度2-5°，芯的顶部位置和安装面上开设直径

的排气孔53，以便铜液13充填时，气体能够顺利排出；所述的高强度可溶芯41、51，其中的氧孔芯41上部为一圆盘42，圆盘下部连接有与氧孔数量相同的圆柱，用来形成氧孔4，圆盘直径小于75mm，圆盘上留有芯头42，芯头高度40mm，芯头上设有直径7mm的水平孔，利用插销43插入此孔固定氧孔芯41。

2）芯表面喷涂料。在芯41和51的表面喷涂防熔芯涂料0.4mm，防止铜液13流过时将其熔化或污染铜液。所述的防熔芯涂料，其化学组成的质量百分数配比是：每100重量份硅藻土，外加凹凸棒土2重量份，CMC0.3重量份，磷酸二氢铝15重量份。

3）预热可溶芯41、51。将涂有防熔芯涂料的高强度可溶芯41、51放入保温炉内预热至220℃，保温45分钟。

4）安装氧孔芯41。将氧孔芯41上部的圆盘芯头42插入上模9相应的芯座内，将插销43插入上模9内，穿过氧孔芯芯头42上的水平孔44，使氧孔芯41定位并固定；

5）保护浇注铜液13：将温度为1160℃的铜液13在气体保护下浇入下模中央的压室11内至设定高度。所述的保护气体是氮气或氩气。

6）安放水腔芯51：将水腔芯51放入下模10的芯座内，安放牢固。

7）合模锁模：扣上上模9，氧孔芯41套入水腔芯51内，形成完整的氧枪喷头的内腔，并对上模9施加800吨的压力将上模9和下模10压紧；

8）挤压充型和保压凝固：在锁模力达到设定值后，随即用压头12将压室11内的铜液13以50mm/s的速度挤入模腔，包裹住高强度可溶芯41和51，并充满整个模腔，并增大压力使铜液13内形成60MPa的压强并保持，直至铜液13完全凝固。

9）取件脱芯：打开模具上模9和下模10，取出包裹有高强度可溶芯41和51的氧枪喷头，采用水将芯41和51溶解或击碎，使芯与喷头分离，得到本发明的氧枪喷头毛坯。其使用寿命达到了400炉以上，比铸造氧枪喷头提高1倍以上。

实施例3——YP406

本发明YP406氧枪喷头毛坯的一种制造方法，技术原理是通过使用外形与冷却水腔相同的高强度可溶芯来形成冷却水腔5和氧孔4，实现氧枪喷头的一次浇注、整体成型；通过对浇入模腔的铜液13施加一定压力进行高压凝固来细化组织，消除铸造缺陷，得到致密组织，提高使用寿命和安全可靠性。

氧枪喷头毛坯形状与成品形状相近，冷却水腔5和氧孔4均已成形，端盘1底部有一个随浇注量波动而变化的圆台14，氧孔4加工余量10mm，以适应不同的氧孔孔型；端盘1外表面加工余量2mm，分氧盘3顶部加工余量10mm，不设冒口和浇口。

采用液态模锻方法使喷头毛坯整体一次成形，不需要焊接；液态模锻的成形位置取垂直位，端盘1在下，分氧盘3在上；液态模锻的加压位置为喷头的端盘1底面，铜液13自端盘1开始，逐步充填分水盘2、分氧盘3的模具腔，充满整个模具腔后在100MPa压强作用下凝固和补缩，得到细密的微观组织。

使用立式液态模锻机加压成形，所述的立式液态模锻机主缸6压力1500吨，空载速度大于400mm/s，回程速度大于100mm/s，用于合模和开模；下缸7的缸力500吨，下缸7的速度100mm/s可调，用来挤压铜液13充型和补缩。

使用金属制成的模具。所述的模具包括上模9、下模10、压室11和压头12四大部分，分模面15位于喷头端盘1的坡口上端。所述的上模10在液锻机主缸6带动下做垂直上下运动，所述的下模10固定在液锻机工作台8上，与上模9同轴，其中央设有压室11安装孔；所述的压室11，是壁厚为100mm的圆筒，其内径150mm，圆筒内安装压头12，外壁相间绕有电热管111和冷却水管112，用来调节其温度，用3Cr2W8V钢制成，安装在下模10中央安装孔内；所述的压头12为圆柱体，直径方向与压室11之间的间隙0.15mm，压头12上端面距压室11顶面高度180mm，压头12下端面与下缸7活塞杆连接，在下缸7带动下做垂直上下运动，挤压铜液13或抽回复位。所有与铜液13接触的模具零件使用热作模具钢，其他零件使用碳素结构钢。

具体包括如下步骤：

1）制可溶芯41、51，使用现有技术的铸造、锻造、粉末压制、切削加工等方法制备出形状和尺寸复合要求的高强度可溶芯41和51；

使用高强度可溶芯41和51一次形成整个氧孔4和冷却水腔5，所述的高强度可溶芯由氧孔芯41和冷却水腔芯51两个独立部分组成，氧孔芯41用来形成氧孔4，通过上部的芯头42安装在上模9内；冷却水腔芯51用来形成整个冷却水腔5，通过下部的芯头52安装在下模10上平面的芯座内，氧孔芯41与冷却水腔芯51之间的间隙形成氧孔4的壁厚；两者同轴；所述的高强度可溶芯41和51，其特征是，由粒度为200目工业用盐粉末和粘结剂组成，利用粉末冶金方法制成，在100℃以下的水中可以溶解，在500℃温度的抗压强度为10MPa；所述的高强度可溶芯41、51，其特征是，水腔芯51外形为一圆台体，下部圆周上设有一圈高度20mm的定位芯头52，芯的外表面斜度2-5°，芯的顶部位置和安装面上开设直径

的排气孔53，以便铜液13充填时，气体能够顺利排出；所述的高强度可溶芯41、51，其特征在于，其中的氧孔芯41上部为一圆盘芯头42，下部连接有与氧孔数量相同的圆柱，用来形成氧孔4，圆盘直径小于75mm，圆盘上留有芯头42，芯头42高度50mm，芯头上设有直径10mm的水平孔，利用插销43插入此孔固定氧孔芯41。

2）芯表面喷涂料。在芯41和51的表面喷涂防熔芯涂料0.5mm，防止铜液13流过时将其熔化或污染铜液。所述的防熔芯涂料，其化学组成的质量百分数配比是：每100重量份硅藻土，外加凹凸棒土2重量份，CMC0.3重量份，磷酸二氢铝15重量份。

3）预热可溶芯41、51。将涂有防熔芯涂料的高强度可溶芯41、51放入保温炉内预热至400℃，保温60分钟。

4）安装氧孔芯41。将氧孔芯41上部的圆盘芯头42插入上模9相应的芯座内，将插销43插入上模9内，穿过氧孔芯芯头42上的水平孔44，使氧孔芯41定位并固定；

5）保护浇注铜液13：将温度为1110℃的铜液13在气体保护下浇入下模中央的压室11内至设定高度。所述的保护气体是氮气或氩气。

6）安放水腔芯51：将水腔芯51放入下模10的芯座内，安放牢固。

7）合模锁模：扣上上模9，氧孔芯41套入水腔芯51内，形成完整的氧枪喷头的内腔，并对上模9施加1500吨的压力将上模9和下模10压紧；

8）挤压充型和保压凝固：在锁模力达到设定值后，随即用压头12将压室11内的铜液13以100mm/s的速度挤入模腔，包裹住高强度可溶芯41和51，并充满整个模腔，并增大压力使铜液13内形成100MPa的压强并保持，直至铜液13完全凝固。

9）取件脱芯：打开模具上模9和下模10，取出包裹有高强度可溶芯41和51的氧枪喷头，采用水将芯41和51溶解或击碎，使芯与喷头分离，得到本发明的氧枪喷头毛坯。其使用寿命达到了400炉以上，比铸造氧枪喷头提高1倍以上。

以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种氧枪喷头毛坯的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）制可溶芯，使用高强度可溶芯一次形成整个冷却水腔，包括氧孔芯和冷却水腔芯，氧孔芯用来形成氧孔，通过上部的芯头安装在上模内；冷却水腔芯用来形成整个冷却水腔，通过下部的芯头安装在下模上平面上，氧孔芯与冷却水腔芯之间的间隙形成氧孔的壁厚；氧孔芯和冷却水腔芯同轴；

2）可溶芯的芯表面喷涂料，在可溶芯的表面喷涂防熔芯涂料0.3-0.5mm，防止铜液流过时将其熔化或污染铜液；

3）预热可溶芯，将涂有防熔芯涂料的高强度可溶芯放入保温炉内加热至150-400℃，保温30-60分钟；

4）安装氧孔芯，将氧孔芯上部的芯头插入上模相应的芯座内，将插销插入上模内，穿过氧孔芯芯头上的水平孔，使氧孔芯定位并固定；

5）保护浇注铜液，将温度为1110-1210℃的铜液在气体保护下浇入下模中央的压室内至设定高度，保护气体是氮气或氩气；

6）安放水腔芯，将水腔芯放入下模的芯座内，安放牢固；

7）合模锁模，扣上上模，氧孔芯插入水腔芯内，形成完整的可溶芯，并对上模施加500-1500吨的压力将上下模压紧；

8）加压充型和保压凝固，合模压力达到要求值后，随即用压头将压室内的铜液以10-100mm/s的速度挤入模腔，包裹住高强度可溶芯，并充满整个模腔，增大压力使铜液内形成30-100MPa的压强并保持，直至铜液完全凝固；

9）取件脱芯，打开模具，取出包裹有高强度可溶芯的氧枪喷头，将可溶芯溶解或击碎使可溶芯与喷头分离，得到氧枪喷头毛坯。

2.根据权利要求1所述的一种氧枪喷头毛坯的制造方法，其特征在于，步骤1）中，高强度可溶芯由粒度为100-200目工业用盐粉末和粘结剂组成，利用粉末冶金方法制成，在100℃以下的水中可以溶解，在500℃温度的抗压强度为2-10MPa。

3.根据权利要求1所述的一种氧枪喷头毛坯的制造方法，其特征在于，步骤1）中，水腔芯外形为一圆台体，下部圆周上设有一圈高度3-20mm的定位芯头，外表面斜度2-5°，顶部位置和安装面上开设直径-2mm的排气道，以便铜液充填时，气体能够顺利排出。

4.根据权利要求1所述的一种氧枪喷头毛坯的制造方法，其特征在于，步骤1）中，氧孔芯上部为一圆盘形芯头，圆盘芯头下部连接有与氧孔数量相同的圆柱，用来形成氧孔，圆盘直径小于75mm，芯头高度30-50mm，芯头上设有直径5-10mm的水平孔，利用插销插入水平孔固定氧孔芯。

5.根据权利要求1所述的一种氧枪喷头毛坯的制造方法，其特征在于，步骤1）中，冷却水腔和氧孔均已成形的毛坯，端盘底部有一个随浇注量波动而变化的圆台，在去除加工部位留有1-10mm的加工余量，其中氧孔4加工余量2-10mm，端盘外表面加工余量1-2mm，分氧盘顶部加工余量5-10mm，不设冒口和浇口。

6.根据权利要求1所述的一种氧枪喷头毛坯的制造方法，其特征在于，步骤2）中，所述的防熔芯涂料化学组成质量百分数配比是：每100重量份硅藻土，加入凹凸棒土2份，CMC0.3份，磷酸二氢铝15份。

7.一种用于权利要求1所述的一种氧枪喷头毛坯的制造方法的模具，其特征在于，所述的模具包括上模、下模、压室和压头四大部分，分模面位于喷头端盘的焊接坡口上端，上模在液锻机主缸带动下做垂直上下运动，下模固定在液锻机工作台上，与上模同轴，其中央设有压室安装孔；压室是壁厚为60-100mm的圆筒，其内径100-150mm，圆筒内安装压头，外壁相间绕有用来调节温度的矩形电热管和冷却水管，用热作模具钢3Cr2W8V或H13钢制成，安装在下模中央安装孔内；压头为圆柱体，直径方向与压室之间的间隙0.1-0.15mm，压头上端面距压室顶面高度120-180mm，压头下端面与下缸活塞杆连接牢固，在下缸带动下做垂直上下运动，挤压铜液或抽回复位。

8.根据权利要求7所述的用于氧枪喷头毛坯制造方法的模具，其特征在于，所有与铜液接触的模具零件使用热作模具钢制造，其他零件使用碳素结构钢制造。

Images