澆包澆注與爐前澆注優(yōu)缺點(diǎn)分析及運(yùn)用

潘兵

摘要：本文主要分析了澆包澆注與爐前澆注優(yōu)缺點(diǎn)，筆者通過實(shí)驗(yàn)和研究統(tǒng)計(jì)，在高爐用熱交換器中，純銅Φ620系列高爐風(fēng)口整鑄中套和各類高爐純銅冷卻板，采取爐前澆注能精準(zhǔn)控制澆溫和澆速，從而使產(chǎn)品的合格率得到大幅度提高。

關(guān)鍵詞：純銅鑄件；澆包澆注；爐前澆注

鑄造生產(chǎn)是比較經(jīng)濟(jì)的毛坯成形方法，對于形狀復(fù)雜的零件更能顯示出它的經(jīng)濟(jì)性。目前，鋼鐵公司高爐用熱交換器，純銅Φ620系列高爐風(fēng)口整鑄中套和各類高爐純銅冷卻板大多采用常用的澆包澆注，即精煉好的銅液先倒入澆包，再由澆包倒入型腔；這種澆注方式普遍存在成品率低，材料消耗高，企業(yè)生產(chǎn)成本高，無法滿足客戶交貨期的問題，那么，為什么純銅熱交換器用澆包澆注合格率會低呢？這是因?yàn)榧冦~鑄造異于其他金屬的三個性能決定的：

（1）儗固和收縮的特點(diǎn)：純銅與具有儗固溫度區(qū)間的合金不同，鑄件由表面一層層向內(nèi)儗固，流動性好，易于補(bǔ)縮，但是，純銅的體收縮率很大（儗固階段的體收縮率達(dá)4.5%），容易形成集中縮孔造成縮孔缺陷。

（2）氧化和吸氣傾向：純銅的氧化傾向大，在熔煉過程中，容易被氧化，造成氧化夾雜，嚴(yán)重影響機(jī)械性能和在使用過程中引起“氫脆”，另外銅液也容易吸取氣體（主要是氫）在鑄件中造成氣體或針孔缺陷。

（3）裂紋傾向：純銅的高溫強(qiáng)度低，收縮率大，在鑄造過程中容易產(chǎn)生裂紋。

純銅Φ620系列高爐風(fēng)口中套性能要求

（1）銅含量≥99.6%；

（2）水壓檢驗(yàn)：加壓1.2MPa，保壓30分鐘，無滲漏，無冒汗為合格；

（3）流量—阻損檢驗(yàn)：定壓0.9MPa，流量20T/h，流量阻損△P≤0.25MPa為合格。

高爐純銅冷卻板性能要求

（1）銅含量≥99.5%，雜質(zhì)≤0.5%；

（2）外觀：表面無氣泡、砂眼、龜裂為合格；

（3）耐壓檢驗(yàn)：加清水壓1.2MPa，保壓30分鐘，并用小錘輕錘冷卻板表面，無滲漏，無冒汗為合格；

氣密性試驗(yàn)：采用壓力位0.8 MPa的氣體，對冷卻板進(jìn)行試驗(yàn)，保壓15分鐘，同時在冷卻板表面涂肥皂水，并用小錘輕錘冷卻板表面，無冒汗、壓降≤0.04MPa為合格。

（4）流量—阻損檢驗(yàn)：流量20T/h，流量阻損△P≤0.05MPa為合格（從入口至出口）。

（5）拍片要求：要求對冷卻板前端200mm長度拍X光，達(dá)到美國材料與試驗(yàn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ASTME272-75中最低Ⅲ級及以上為合格；

吊包澆注優(yōu)缺點(diǎn)分析

優(yōu)點(diǎn)：合型后砂型不用移動，可避免因吊動產(chǎn)生砂型崩沙的可能性。

缺點(diǎn)：

（1）為保證澆注順利，銅液溫度比爐前澆注要高125℃-150℃左右，高溫銅水易吸氣；

（2）澆包污染銅水：澆包不易烤干，及舊澆包殘留金屬不易清理干凈；

（3）高溫銅水增加金屬燒損；

（4）澆注時不易控制，易銅液飛濺，造成浪費(fèi)。

（5）裝滿銅液的澆包從爐臺吊運(yùn)至砂型處存在安全隱患。

爐前澆注優(yōu)缺點(diǎn)分析

優(yōu)點(diǎn)

（1）銅液溫度容易控制，可近熔點(diǎn)澆注；

（2）沒中間澆包污染，還可節(jié)省生產(chǎn)澆包及烘烤、維修等約占總成本8%的加工成本；

（3）澆速易精準(zhǔn)控制；

（4）消除澆包裝滿銅液吊運(yùn)安全風(fēng)險。

缺點(diǎn)：合型后的砂型要小心吊運(yùn)至爐前，不能碰撞和重放。

基于純銅鑄件三個性能和兩種澆注方式的優(yōu)缺點(diǎn)分析，本人決定改變澆包澆注方式，通過對爐嘴改造，增加爐前升降小車，實(shí)現(xiàn)爐前直接澆注功能，經(jīng)過試驗(yàn)，在同樣銅液質(zhì)量的情況下，爐前澆注以上兩種系列產(chǎn)品的合格率提高明顯高于澆包澆注。

澆包澆注與爐前澆注合格率對比

Φ620系列高爐風(fēng)口中套采用澆包澆注合格率只有60%，采用爐前澆注后，我司的鑄件合格率達(dá)90%；我司的各類高爐純銅冷卻板采用爐前澆注的合格率比澆包澆注的合格率高50%。

結(jié)束語

綜上所述，重量在300kg以內(nèi)純銅Φ620系列高爐風(fēng)口中套和各類高爐純銅冷卻板，采用爐前澆注方式可以大幅度提高鑄件合格率，滿足生產(chǎn)和客戶各項(xiàng)性能需求，并以批量化應(yīng)用到生產(chǎn)中，產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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