电炉铜冷却壁的铸造
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铸! ! 造
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电炉铜冷却壁的铸造
烟台鲁宝有色合金厂! （ 山东! "#$%%" ） ! 李 ! 云! 姜! 全! 宁立刚
铜冷却壁是电炉的主要冷却件，其工作的可靠性及 寿命直接影响电炉的生产率及成本。我单位承接到日新 制钢株式会社 #$% 电炉铜冷却壁的制作任务。这种产品 外形属弧形板确定采用开放式浇注系统，并采用挡渣与利用浇注 系统对铜液进行过滤相结合的措施。 ! 直 < ! 横 < ! 内 = ;< ;) 1< （ ;) * > 1) 3 ） ! 直 = ;() 3?81 、! 横 = 13) 3?81 、! 内 = 1*) 3?81 。 具体分配是：设一个直浇道、两个横浇道，每一个 横浇道配置 4 个内浇道。 采用 !@388 瓶颈式冒口，共设置 ;7 个（ 见附图） 。
铜冷却壁铸造工艺简图
’& 型芯的制作及合箱
（ ; ） 砂型的制作! 针对铸件的具体形状，设计了相 应的造型底板。造型时在铸件工作表面热节处加放外冷 铁，下箱造型面砂采用铬铁矿砂，厚度 !*388，背砂采 用普通树脂砂。 （ 1 ） 砂芯的制作! 这种结构铸件仅依靠砂芯本身的 强度很难抵御浇注时铜液的浮力、热作用力，必须在砂 芯中加入芯骨来支撑和加强砂芯。芯骨采用 !@ > !;388 的圆钢焊制而成，与砂芯随形，并沿芯骨绕透气绳，通
#& 铸件的技术要求
铸件化学 成 分： ( &’ ! (() *+ ，铸 件 表 面 不 得 有 裂 纹、粘砂结疤、飞刺等表面缺陷。铸件 , 射线探伤，按 -./0$121 标准 ! 级 以 上 为 合 格，水 压 试 验 3) 4*056， 保压 7389: 不渗漏。气密试验 3) 4056，保压 ;*89:，以 压降"3) 3;#056 为合格。工作面不允许焊补。射线探伤 面积占总面积的 73+ 。 我厂是制作高炉风口、渣口等串水冷却件的专业生 产厂，由于受产品规格、批量的限制，造型、制芯均采 用手工操作，造型有粘土砂和树脂砂两种形式，制芯全 部采用树脂砂，采用中频炉熔炼。
!& 工艺设计
（ ; ） 浇注位置、分型面! 考虑到铸件的使用实际及 浇冒口系统的布置，将工作面朝下，进出水孔朝上，分 型面选择在本体与进出水孔、固定凸台接合面处。砂芯 采用吊芯。 （ 1 ） 工艺孔的尺寸及数量 ! 该种结构铸件单靠进出 水孔，砂芯的固定、支撑、排气、出砂显然是不够的， 但工艺孔的设计必须考虑芯头的密封，以防因芯头密封 不合格使金属液钻入而导致出气不畅，从而造成铸件气 孔缺陷，在兼顾操作方便的情况下，确定了 * 个 !7188 工艺孔，位置如附图所示。 （ 7 ） 工艺参数的确定 ! 为达到图样尺寸公差要求， 结合纯铜生产经验，确定采用加减壁厚法的起模斜度， 铸造收缩率外模取 1) 3+ 、砂芯 ;) *+ 。 （ 4 ） 浇冒口系统的设计 ! 根据纯铜的铸造工艺特
水冷钢砖是高炉炉口上部设备的关键部件，使用寿 命直接影响高炉的大修周期，随着冶金企业不断整合， 新建高炉的容积不断增大，炉喉钢砖的单件重量和尺寸 也随着增加，制作难度越来越大。 我厂 #/.&,# 大高炉用的水冷钢砖单重 #/00()，尺寸 要求较高，进出水管、定位销与炉皮预开孔的配合间隙 只有 ’,,，要求在本体内铸入冷却水管，其原理是通过 循环水冷却，来抵御周围高温恶劣环境，提高自身使用 寿命，延长炉子使用时间。
"’ 工艺难度分析
（ $ ） 钢砖本体较厚，主要壁厚为 /’&,,，中间又铸 入水管，会对补缩通道造成不利因素。 （ / ） 图样要求在本体上铸出 !’3,, 2 ’#&,, 孔，内 孔粘砂可能性较大（ 相当条件下，此孔应不铸出，而由 加工处理） 。 （ # ） !*&,, 2 ##&,, 固定销要求铸入本体，这样固
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过芯头向外引气。根据对砂芯受热条件要求比较高的实 际情况，砂芯全部采用铬铁矿砂，并刷浩英粉涂料。 （ # ） 砂芯的支撑! 砂芯的支撑仅靠芯头显然是不够 的，必须设置芯撑来补充。为了使芯撑与铸件很好地熔 合，有效避免铸造缺陷的产生，对芯撑进行表面处理并 设计了特殊的结构。通过计算，共需 $% 个芯撑，考虑到 有 % 个工艺孔，因此设计 $& 个芯撑。 （ % ） 合箱! 为了保证砂芯产生的气体顺利排出，在 外型工艺孔处设置了出气针与砂芯内设置的排气道相通， 为防止铜液从芯头配合处钻入砂芯内的排气通道，在关 键部位安放了封火垫。 为了防止铜液氧化和吸气，保证铜液的纯净度，在熔炼 及浇注过程中采取了以下一些措施：整个熔炼过程在烘 干过的木炭覆盖保护状态下进行，覆盖剂用量以铜液不 外露为原则，一般覆盖层厚度为 *& + $&&,,。熔炼过程 遵循“ 快 速 熔 化” 原 则，并 控 制 熔 炼 温 度 在 $#’& + $#&&- 、出炉 温 度 $##& + $#&&- 、 浇 注 温 度 $$*& + $$%&- 。铜液出炉时与覆盖木炭一同出炉，出炉后进行 脱氧处理；经真空精炼处理后，在惰性气体保护下浇注。
# !" ! " # " 年 第 $ 期% 热 处 理" 锻 压" 铸 造 ! ! !" # $ % & ’ ! ( ) * + , -. / 0 1 " 2 ( #
热加工
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铸! ! 造
! ! ! ! ! ! !
大高炉水冷钢砖的铸造生产技术
济钢集团重工机械有限公司! （ 山东! "#$%$% ） ! 郭 ! 林
图! $
管内径的 .31 ，通球合格后用 $5 3678 水压作强度试验， 保压 #&,9: 后压降不大于 #1 为合格。
一、工艺分析
$’ 结构特点
水冷钢砖外形尺寸为 //&&,, 2 .3*,, 2 ’#&,,，是 一种呈弧形结构的厚实类铸造低合金钢铸件，钢砖本体 内要铸入一根 !3&,, 2 $/,,4 形进出水管，本体上表面 有三个高 /#&,, 独立的螺栓孔凸台，以及一个水管凸 台、一个定位销，如图 $ 所示。 铸造完毕后，要进行通球打压试验，通球直径为水
%’ 结语
通过合理设计工艺孔、芯撑及相适应的浇冒口系统， 我们铸造了 . 种规格共 /0 件电炉铜冷却壁，经检验达到 了产品设计要求，铸件合格率 $&&1 ，为同类产品的铸 造积累了经验。 !
（ /&&0&0#& ）
&’ 熔炼、浇注工艺
采用 ’&&() 中频炉在大气下熔炼，原料为标准纯铜，
热加工
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铸! ! 造
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电炉铜冷却壁的铸造
烟台鲁宝有色合金厂! （ 山东! "#$%%" ） ! 李 ! 云! 姜! 全! 宁立刚
铜冷却壁是电炉的主要冷却件，其工作的可靠性及 寿命直接影响电炉的生产率及成本。我单位承接到日新 制钢株式会社 #$% 电炉铜冷却壁的制作任务。这种产品 外形属弧形板确定采用开放式浇注系统，并采用挡渣与利用浇注 系统对铜液进行过滤相结合的措施。 ! 直 < ! 横 < ! 内 = ;< ;) 1< （ ;) * > 1) 3 ） ! 直 = ;() 3?81 、! 横 = 13) 3?81 、! 内 = 1*) 3?81 。 具体分配是：设一个直浇道、两个横浇道，每一个 横浇道配置 4 个内浇道。 采用 !@388 瓶颈式冒口，共设置 ;7 个（ 见附图） 。
铜冷却壁铸造工艺简图
’& 型芯的制作及合箱
（ ; ） 砂型的制作! 针对铸件的具体形状，设计了相 应的造型底板。造型时在铸件工作表面热节处加放外冷 铁，下箱造型面砂采用铬铁矿砂，厚度 !*388，背砂采 用普通树脂砂。 （ 1 ） 砂芯的制作! 这种结构铸件仅依靠砂芯本身的 强度很难抵御浇注时铜液的浮力、热作用力，必须在砂 芯中加入芯骨来支撑和加强砂芯。芯骨采用 !@ > !;388 的圆钢焊制而成，与砂芯随形，并沿芯骨绕透气绳，通
#& 铸件的技术要求
铸件化学 成 分： ( &’ ! (() *+ ，铸 件 表 面 不 得 有 裂 纹、粘砂结疤、飞刺等表面缺陷。铸件 , 射线探伤，按 -./0$121 标准 ! 级 以 上 为 合 格，水 压 试 验 3) 4*056， 保压 7389: 不渗漏。气密试验 3) 4056，保压 ;*89:，以 压降"3) 3;#056 为合格。工作面不允许焊补。射线探伤 面积占总面积的 73+ 。 我厂是制作高炉风口、渣口等串水冷却件的专业生 产厂，由于受产品规格、批量的限制，造型、制芯均采 用手工操作，造型有粘土砂和树脂砂两种形式，制芯全 部采用树脂砂，采用中频炉熔炼。
!& 工艺设计
（ ; ） 浇注位置、分型面! 考虑到铸件的使用实际及 浇冒口系统的布置，将工作面朝下，进出水孔朝上，分 型面选择在本体与进出水孔、固定凸台接合面处。砂芯 采用吊芯。 （ 1 ） 工艺孔的尺寸及数量 ! 该种结构铸件单靠进出 水孔，砂芯的固定、支撑、排气、出砂显然是不够的， 但工艺孔的设计必须考虑芯头的密封，以防因芯头密封 不合格使金属液钻入而导致出气不畅，从而造成铸件气 孔缺陷，在兼顾操作方便的情况下，确定了 * 个 !7188 工艺孔，位置如附图所示。 （ 7 ） 工艺参数的确定 ! 为达到图样尺寸公差要求， 结合纯铜生产经验，确定采用加减壁厚法的起模斜度， 铸造收缩率外模取 1) 3+ 、砂芯 ;) *+ 。 （ 4 ） 浇冒口系统的设计 ! 根据纯铜的铸造工艺特
水冷钢砖是高炉炉口上部设备的关键部件，使用寿 命直接影响高炉的大修周期，随着冶金企业不断整合， 新建高炉的容积不断增大，炉喉钢砖的单件重量和尺寸 也随着增加，制作难度越来越大。 我厂 #/.&,# 大高炉用的水冷钢砖单重 #/00()，尺寸 要求较高，进出水管、定位销与炉皮预开孔的配合间隙 只有 ’,,，要求在本体内铸入冷却水管，其原理是通过 循环水冷却，来抵御周围高温恶劣环境，提高自身使用 寿命，延长炉子使用时间。
"’ 工艺难度分析
（ $ ） 钢砖本体较厚，主要壁厚为 /’&,,，中间又铸 入水管，会对补缩通道造成不利因素。 （ / ） 图样要求在本体上铸出 !’3,, 2 ’#&,, 孔，内 孔粘砂可能性较大（ 相当条件下，此孔应不铸出，而由 加工处理） 。 （ # ） !*&,, 2 ##&,, 固定销要求铸入本体，这样固
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过芯头向外引气。根据对砂芯受热条件要求比较高的实 际情况，砂芯全部采用铬铁矿砂，并刷浩英粉涂料。 （ # ） 砂芯的支撑! 砂芯的支撑仅靠芯头显然是不够 的，必须设置芯撑来补充。为了使芯撑与铸件很好地熔 合，有效避免铸造缺陷的产生，对芯撑进行表面处理并 设计了特殊的结构。通过计算，共需 $% 个芯撑，考虑到 有 % 个工艺孔，因此设计 $& 个芯撑。 （ % ） 合箱! 为了保证砂芯产生的气体顺利排出，在 外型工艺孔处设置了出气针与砂芯内设置的排气道相通， 为防止铜液从芯头配合处钻入砂芯内的排气通道，在关 键部位安放了封火垫。 为了防止铜液氧化和吸气，保证铜液的纯净度，在熔炼 及浇注过程中采取了以下一些措施：整个熔炼过程在烘 干过的木炭覆盖保护状态下进行，覆盖剂用量以铜液不 外露为原则，一般覆盖层厚度为 *& + $&&,,。熔炼过程 遵循“ 快 速 熔 化” 原 则，并 控 制 熔 炼 温 度 在 $#’& + $#&&- 、出炉 温 度 $##& + $#&&- 、 浇 注 温 度 $$*& + $$%&- 。铜液出炉时与覆盖木炭一同出炉，出炉后进行 脱氧处理；经真空精炼处理后，在惰性气体保护下浇注。
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铸! ! 造
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大高炉水冷钢砖的铸造生产技术
济钢集团重工机械有限公司! （ 山东! "#$%$% ） ! 郭 ! 林
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管内径的 .31 ，通球合格后用 $5 3678 水压作强度试验， 保压 #&,9: 后压降不大于 #1 为合格。
一、工艺分析
$’ 结构特点
水冷钢砖外形尺寸为 //&&,, 2 .3*,, 2 ’#&,,，是 一种呈弧形结构的厚实类铸造低合金钢铸件，钢砖本体 内要铸入一根 !3&,, 2 $/,,4 形进出水管，本体上表面 有三个高 /#&,, 独立的螺栓孔凸台，以及一个水管凸 台、一个定位销，如图 $ 所示。 铸造完毕后，要进行通球打压试验，通球直径为水
%’ 结语
通过合理设计工艺孔、芯撑及相适应的浇冒口系统， 我们铸造了 . 种规格共 /0 件电炉铜冷却壁，经检验达到 了产品设计要求，铸件合格率 $&&1 ，为同类产品的铸 造积累了经验。 !
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&’ 熔炼、浇注工艺
采用 ’&&() 中频炉在大气下熔炼，原料为标准纯铜，
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