CN104084562B - 一种碳化硅增强铸铜冷却构件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳化硅增强铸铜冷却构件的制备方法。采用高温粘结剂将表面具有金属涂层的蜂窝状碳化硅陶瓷薄片粘接固定在石墨铸型的外表面，碳化硅陶瓷薄片与石墨铸型的表面留有1～10毫米的间隙；将冷却水管道固定预埋在石墨铸型内，将碳化硅陶瓷薄片预热至100～300℃后，铜水直接浇注入石墨铸型，并渗入蜂窝状碳化硅陶瓷孔隙中，浇注温度1100～1200℃，形成网格状碳化硅增强铸铜冷却构件。该铸铜冷却构件的耐高温、耐腐蚀、耐磨及耐冲蚀等性能大大提高。与冷却构件表面堆焊耐磨、耐热合金的方法相比较，本发明工艺简单，成本低，适合大批量生产，对于改进埋管式铸铜冷却构件的性能，延长大型冶炼成套设备的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及铸件造型，尤其是涉及一种碳化硅增强铸铜冷却构件的制备方法。
背景技术
随着我国经济的持续增长，国家对冶金行业环保、节能降耗要求日益提高。近年来各大钢铁厂和有色冶炼厂冶炼炉多在快速扩容和设备更新，为了延长大型冶炼成套设备的使用寿命，根据国外应用铜冷却板的经验，已将大量铸铜水套、铜流槽和铜冷却壁等（统称铸铜冷却构件）广泛的应用于双闪炉、奥斯麦特炉、艾萨炉、富氧顶吹炉、铅锌冶炼炉、贫化电炉、基夫赛特炉、镍铁电炉、高炉等冶金炉窑中。铸铜冷却构件是钢铁和有色冶金行业重大装备的关键部件之一，其性能和寿命决定冶炼炉的安全生产和经济效益，因此受到冶金行业工作者广泛关注。目前，在实际工业应用过程中，渣线铸铜水套、熔液输送铜流槽和流放口铜水套等部位铸铜冷却构件存在容易被高温渣与金属熔液冲刷和浸蚀产生孔洞啃食现象，严重影响了大型冶炼成套设备的使用寿命、安全生产和经济效益。
针对铜水套和铜流槽损耗比较严重的情况，现有工艺通常在流放口和流槽表面堆焊一层耐磨、耐热合金，虽一定程度上提高了使用寿命，但这种工艺耗时，合金成本高，工作环境恶劣，不适合大批量生产。
发明内容
针对纯铜冷却构件高温强度和耐磨性能较差，易被冲刷和浸蚀，从而导致寿命短等问题。本发明的目的在于提供一种碳化硅增强铸铜冷却构件的制备方法，采用高强度耐磨碳化硅增强铜基复合材料提高铸铜冷却构件的抗冲刷和浸蚀能力。
本发明采用的技术方案如下：
一种碳化硅增强铸铜冷却构件的制备方法：
采用高温粘结剂将表面具有金属涂层的蜂窝状碳化硅陶瓷薄片粘接固定在整个石墨铸型的外表面，蜂窝状碳化硅陶瓷薄片与石墨铸型的表面留有1～10毫米的间隙；将冷却水管道固定预埋在石墨铸型内，将碳化硅陶瓷薄片预热至100～300℃后，铜水直接浇注入石墨铸型，并渗入蜂窝状碳化硅陶瓷孔隙中，浇注温度1100～1200℃，形成网格状碳化硅增强铸铜冷却构件。
所述高温粘结剂为耐温1210-1730℃的硅铝酸盐无机粘结剂。
所述蜂窝状碳化硅陶瓷薄片的厚度为3～10毫米，碳化硅陶瓷表面具有与碳化硅润湿性较好的镍、钴、铁或镍钛合金涂层。
所述铸铜冷却构件，包括应用于双闪炉、奥斯麦特炉、艾萨炉、富氧顶吹炉、铅锌冶炼炉、贫化电炉、基夫赛特炉、镍铁电炉和高炉炉窑中的铸铜水套、铜流槽和铜冷却壁。
本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：
碳化硅具有高硬度、高熔点、高的热稳定性和良好的导热性等诸多优异性能，碳化硅增强铜基材料不仅可保持铜及铜合金优异的导电、导热性能和工艺性能等特点，形成网格状碳化硅增强铸铜冷却构件可大大改善铜及铜合金的强度低，耐磨性差，高温下较易软化变形等缺点，从而使铸铜冷却构件的耐高温性、耐腐蚀性、耐磨性及耐冲蚀等性能大大提高，延长其使用寿命。与现有的冷却构件表面耐磨、耐热合金堆焊工艺相比较，本发明工艺简单，成本低，适合大批量生产，对于改进埋管式铸铜冷却构件的性能，延长大型冶炼成套设备的使用寿命具有一定的经济和社会效益。
具体实施方式
本发明通过采用蜂窝状碳化硅陶瓷增强铜基复合材料提高铸铜冷却构件的抗冲刷和浸蚀能力。采用高温粘结剂将表面具有金属涂层的蜂窝状碳化硅陶瓷薄片粘接固定在整个石墨铸型的外表面，陶瓷薄片与石墨铸型的表面留有1-10毫米的间隙；将冷却水管道固定预埋在石墨铸型内，将碳化硅陶瓷薄片预热至100～300℃后，铜水直接浇注入石墨铸型，并渗入蜂窝状碳化硅陶瓷孔隙中，浇注温度1100-1200℃，形成网格状碳化硅增强铸铜冷却构件。
所述采用高温粘结剂将表面具有金属涂层的蜂窝碳化硅陶瓷薄片粘接固定在石墨铸型的表面；是采用无机耐高温粘结剂将蜂窝状碳化硅陶瓷薄片粘接固定在石墨铸型的外表面，避免浇注时松动。
所述碳化硅陶瓷表面具有与碳化硅润湿性较好的镍、钴、铁或镍钛合金涂层，是提高碳化硅界面与铜的润湿性。
所述陶瓷薄片与石墨铸型的表面留有1-10毫米的间隙，目的是确保铜水在石墨铸型内好的流动性，及与蜂窝状碳化硅陶瓷薄片的相互连通，及后续的铸铜冷却构件的表面加工。
所述对浇注工艺过程，是将冷却水管道固定预埋在石墨铸型内，预热后，铜水直接浇注入石墨铸型，并渗入蜂窝状碳化硅陶瓷薄片孔隙中，浇注温度1100-1200℃，形成网格状碳化硅增强铸铜冷却构件。
实施例1：
采用回天C-4耐高温无机胶将厚度为5毫米的表面具有金属镍涂层的蜂窝状碳化硅陶瓷薄片粘接固定在整个石墨铸型的外表面，陶瓷薄片与石墨铸型的表面留有5毫米的间隙；将冷却水管道固定预埋在石墨铸型内，将多孔碳化硅陶瓷薄片预热至200℃后，铜水直接浇注入石墨铸型，并渗入蜂窝状碳化硅陶瓷薄片孔隙中，浇注温度1200℃，形成网格状碳化硅增强铸铸铜水套冷却构件。
实施例2：
采用回天C-3耐高温无机胶将厚度为3毫米的表面具有金属钴涂层的蜂窝状碳化硅陶瓷薄片粘接固定在石墨铸型的表面，陶瓷薄片与石墨铸型的表面留有10毫米的间隙；将冷却水管道固定预埋在石墨铸型内，将多孔碳化硅陶瓷薄片预热至100℃后，铜水直接浇注入石墨铸型，并渗入蜂窝状碳化硅陶瓷薄片孔隙中，浇注温度1100℃，形成网格状碳化硅增强铸铜流槽冷却构件。
实施例3：
采用回天C-2耐高温无机胶将厚度为10毫米的表面具有金属铁涂层的蜂窝状碳化硅陶瓷薄片粘接固定在石墨铸型的表面，陶瓷薄片与石墨铸型的表面留有1毫米的间隙；将冷却水管道固定预埋在石墨铸型内，将多孔碳化硅陶瓷薄片预热至300℃后，铜水直接浇注入石墨铸型，并渗入蜂窝状碳化硅陶瓷孔隙中，浇注温度1150℃，形成网格状碳化硅增强铸铜冷却壁冷却构件。
实施例4：
采用回天C-4耐高温无机胶将厚度为5毫米的表面具有金属镍钛合金涂层的蜂窝状碳化硅陶瓷薄片粘接固定在整个石墨铸型的外表面，陶瓷薄片与石墨铸型的表面留有2毫米的间隙；将冷却水管道固定预埋在石墨铸型内，将多孔碳化硅陶瓷薄片预热至200℃后，铜水直接浇注入石墨铸型，并渗入蜂窝状碳化硅陶瓷薄片孔隙中，浇注温度1200℃，形成网格状碳化硅增强铸铸铜水套冷却构件。
Claims (4)
1.一种碳化硅增强铸铜冷却构件的制备方法，其特征在于：采用高温粘结剂将表面具有金属涂层的蜂窝状碳化硅陶瓷薄片粘接固定在整个石墨铸型的内表面，蜂窝状碳化硅陶瓷薄片与石墨铸型的表面留有1～10毫米的间隙；将冷却水管道固定预埋在石墨铸型内，将碳化硅陶瓷薄片预热至100～300℃后，铜水直接浇注入石墨铸型，并渗入蜂窝状碳化硅陶瓷孔隙中，浇注温度1100～1200℃，形成网格状碳化硅增强铸铜冷却构件。
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅增强铸铜冷却构件的制备方法，其特征在于：所述高温粘结剂为耐温1210-1730℃的硅铝酸盐无机粘结剂。
3.根据权利要求1所述的一种碳化硅增强铸铜冷却构件的制备方法，其特征在于：所述蜂窝状碳化硅陶瓷薄片的厚度为3～10毫米，碳化硅陶瓷表面具有与碳化硅润湿性较好的镍、钴、铁或镍钛合金涂层。
4.根据权利要求1所述的一种碳化硅增强铸铜冷却构件的制备方法，其特征在于：所述铸铜冷却构件，包括应用于双闪炉、奥斯麦特炉、艾萨炉、富氧顶吹炉、铅锌冶炼炉、贫化电炉、基夫赛特炉、镍铁电炉和高炉炉窑中的铸铜水套、铜流槽和铜冷却壁。
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