用于制备铜水套的浇铸模芯及其制得的浇铸件的制作方法

本实用新型涉及有色金属技术领域，尤其是一种用于制备铜水套的浇铸模芯及其制得的浇铸件。

背景技术：

铜水套（water jackt）是我国冶金行业普遍采用的换热冷却部件。黑色行业称冷却壁，有色行业称铜水套。目前水套分埋管水套和钻孔水套两种。由于使用场地温度不同，埋管水套仅限于有色行业，一般温度为1200℃。钻孔水套用于黑色行业，一般温度为1500℃。埋管水套完全靠埋管保证密封和热交换。热能通过水套本体传到铜管，再由铜管传到水中。水套本体与铜管是接触式传递。埋管水套本体与铜管浇铸时无法真正熔融。理想的接触面也只能达到80%。它的特点是工艺简单，生产成本不高。钻孔水套为了致密，按2.5的轧制比轧制，确保轧制后的连铸坯无内在缺陷方可钻孔。其成本是埋管水套的3倍。它的特点是热能在同一介质中传导。传导效率较埋管高达100%。

技术实现要素：

针对现有技术的缺点，本实用新型提供了一种制备铜水套的浇铸模芯及其制得的浇铸件。

用于制备铜水套的浇铸模芯，包括树脂砂、不锈钢软管和耐热管套；所述耐热管套为陶瓷纤维耐热管套，所述树脂砂位于所述不锈钢软管的内部，所述树脂砂填满所述不锈钢软管的内部空间；所述耐热管套套设在所述不锈钢软管外周，所述耐热管管套与所述不锈钢软管相贴合；所述树脂砂为60-80目；所述耐热管套为陶瓷纤维管套。不锈钢软管为蛇皮管，其耐高温，起到隔离浇铸液和树脂砂的作用，铜浇铸液不至于会直接钻入不锈钢软管表面导致无法实现获得冷却通道的目的；同时起到作为浇铸模芯的主骨架的作用，浇铸时浇铸液的高温也不会使其熔化。

上述浇铸模芯制得的浇铸件，包括铜水套及浇铸模芯，所述铜水套上设置有冷却通道，所述浇铸模芯位于所述冷却通道内；所述浇铸模芯可从所述铜水套中取出；待浇铸件冷却后，所述浇铸模芯与所述铜水套之间存在间隙，所述陶瓷纤维耐热管套为比重轻的絮状物；所述不锈钢软管可抽取出铜水套。所述冷却通道通过直接浇铸形成，浇铸时浇铸液通过浇注口进入模具内，浇铸液根据铜水套模具的形状流向模腔内的各个角落，位于冷却通道内的浇铸模芯外表面与形成的水套紧密结合。在高温浇铸过程中，所述模芯的外层材料陶瓷纤维管套会被炭化，从而耐热管“降解”成“不连续状、碎片化”的物质，这样在浇铸完毕冷却后所述浇铸模芯与水套之间就会出现间隙，当炭化后的树脂砂被吹出后就能很容易地将不锈钢软管从水套内拉出，原来牢固套在不锈钢软管外的耐热管已经不复存在原貌，两者的连接关系由紧变松，呈易脱离状态。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是无埋管浇铸铜水套的生产工艺，包括以下步骤：

步骤a：往不锈钢软管中灌入树脂砂，将灌满树脂砂的不锈钢软管套在陶瓷纤维管套内部形成初始模芯。

步骤b：将所述初始模芯放到加热炉中加热至所述树脂砂表面的树脂熔化。然后冷却至所述树脂凝固，得到浇铸模芯；

步骤c：将所述浇铸模芯固定到无埋管浇铸铜水套的模具上，闭模，开始浇铸铜水；

步骤d：浇铸完成后进行冷却，开模，取出浇铸件；

步骤e：将不锈钢软管中的树脂砂吹出，拉出不锈钢软管，得到无埋管浇铸铜水套。

于本实用新型一实施例中，所述不锈钢软管为不锈钢蛇皮管。所述不锈钢蛇皮管外表面为螺纹状，冷却通道壁因陶瓷纤维套织造螺纹而形成相应的螺纹。增加了流体冷却交换的雷诺系数。较埋管法和钻孔法提高了热传导效率。是此项实用新型与较埋管法和钻孔法主要特点。

于本实用新型一实施例中，所述树脂砂的目数为60-80目。树脂砂的目数过高会影响树脂炭化时所生产气体的排放，目数过低则不利于树脂砂起到定型作用。

于本实用新型一实施例中，所述树脂砂为外表面包覆有树脂的石英砂。专业名称覆模砂。市场有售。

于本实用新型一实施例中，步骤b中所述加热炉内的加热温度为170-220℃，加热时间为30-50min。步骤b中所述的冷却时间为1-2h。树脂砂被加热达到熔点后树脂砂表面的树脂熔化，变成粘稠状，经过冷却呈凝固状，将原呈颗粒状的树脂砂凝固一起，紧贴蛇皮管的内表面，起到对不锈钢软管的定型作用，进而起到浇铸时作为冷却水道芯膜的作用。

于本实用新型一实施例中，步骤d中的冷却时间为8-15min。冷却时间过短起不到凝固作用，不利于起模，冷却时间过长铜浇铸液会继续收缩受阻，会引起裂痕导致报废。

于本实用新型一实施例中，步骤e的树脂砂碳化后通过压缩空气吹出。浇铸铜水时铜水的温度约为1110-1200℃，此时不锈钢软管内的树脂砂中的树脂被炭化，树脂砂溃散。陶瓷纤维套变成絮状物，其比重轻，也通过压缩空气吹出。尔后抽出不锈钢蛇皮管。

于本实用新型一实施例中，灌满树脂砂后的不锈钢软管的内表面与所述树脂砂之间无间隙，所述不锈钢软管与所述陶瓷纤维耐热管套之间紧密套合。装填树脂砂时，要确保不锈钢软管内腔灌满树脂砂，不留接触间隙，这样当树脂熔化然后冷却使得树脂砂颗粒凝固一起时才能“撑起”包裹在其外面的不锈钢软管，起到有效的定型作用，在浇铸时不变形移动。

本实用新型具有以下有益效果：

位于不锈钢软管内腔的树脂砂在加热至树脂熔化后能够起到定型作用，与套在最外层的陶瓷纤维管套一起形成浇铸模芯，当浇铸铜水时浇铸模芯起到形成冷却通道的作用。不锈钢软管是不锈钢制成，熔点高，高温的浇铸液不会使其熔化，起到浇铸模芯的骨架支撑作用；同时，不锈钢软管起到隔离铜水与树脂砂的作用，避免铜水渗到树脂砂内，导致无法形成冷却通道。

耐热管套采用耐热无机纤维与化纤“编织”而成，在浇铸液的1200℃以上的高温环境下其化纤部分会发生炭化得到 “散落”状的无机纤维，便于冷却后耐热管套与不锈钢软管之间产生间隙，使不锈钢软管便于拉出。另一方面，耐热管套也起到隔离浇铸时铜水与不锈钢软管的作用，使两者不直接接触，避免浇铸时不锈钢软管与铜水粘到一起，导致后期不锈钢软管无法拉出。

本实用新型制得的无埋管浇铸铜水套，克服了现有技术中水套热传导效率低，不能很好地对炉衬进行冷却，提高了炉衬的使用寿命。

附图说明

图1是现有技术中埋管的结构示意图；

图2是图1中的X处的放大图；

图3是本实用新型浇铸件的一种结构示意图；

图4是图3中Y处的放大图；

图5是本实用新型水套的一种结构示意图；

图6是本实用新型浇铸模芯的的一种结构示意图。

1、树脂砂；2、不锈钢软管；3、陶瓷纤维管套； 4、浇铸件；5、铜水套；6、冷却通道；62、出水口；61、进水口；7、浇铸模芯； 8、埋管。

具体实施方式

下面结合实施例及附图（1至6）对本实用新型作进一步的描述。

无埋管浇铸铜水套的生产工艺，包括以下步骤：

步骤a：往不锈钢软管2中灌入60-80目的树脂砂1，将灌满树脂砂的不锈钢软管套在陶瓷纤维管套3内部形成初始模芯；陶瓷纤维管套3还可以替换为高硅氧管套，不锈钢软管为不锈钢蛇皮管，采用不锈钢制成，熔点高达1400-1455℃，高温时不易熔化，起到隔离的作用；同时，拉出不锈钢蛇皮管时，带有螺纹的管可提高热交换效率。

步骤b：将所述初始模芯放到加热炉中加热至所述树脂砂表面的树脂熔化，加热炉内的加热温度设置为180-200℃，加热30-40min，然后冷却1-2h使树脂凝固，得到浇铸模芯。

步骤c：将所述浇铸模芯固定到无埋管浇铸铜水套的模具上，闭模，开始浇铸铜水；

步骤d：浇铸完成后冷却8-15min，开模，取出浇铸件4；此时由于浇铸液高温的作用使得陶瓷纤维管套3化纤部分炭化，炭化后的陶瓷纤维管套3的无机纤维呈“断续、散落状态”，陶瓷纤维管套3与蛇皮管之间就不再是紧密相套状态，而是出现了间隙，这样就便于后期蛇皮管从水套中拉出。

步骤e：用压缩空气将不锈钢软管2内炭化反应后的树脂砂1吹出，然后拉出不锈钢软管，得到无埋管浇铸铜水套。浇铸时铜水的温度为1200-1700℃，此时不锈钢软管2内的树脂砂1中的树脂被炭化，继而呈现出絮状，比重轻，易于通过风吹出。

用于上述生产工艺的浇铸模芯7，包括：树脂砂1、不锈钢软管2和耐热管套；所述耐热管套为陶瓷纤维管套3，所述树脂砂1位于所述不锈钢软管2的内部，所述树脂砂1填满所述不锈钢软管2的内部空间；所述陶瓷纤维管套3套设在所述不锈钢软管2外周，所述陶瓷纤维管套3与所述不锈钢软管2表面相贴合；所述树脂砂1为60-80目。不锈钢软管2为不锈钢蛇皮管，起到隔离浇铸液和树脂砂的作用，铜浇铸液不至于会直接钻入树脂砂内导致无法实现获得冷却通道的目的；同时起到作为浇铸模芯的主骨架的作用，浇铸时浇铸液的高温也不会使其熔化。

上述生产工艺制得的浇铸件4，包括铜水套5及浇铸模芯7，所述铜水套5上设置有冷却通道6，所述浇铸模芯7位于所述冷却通道6内；冷却通道6包括进水口61和出水口62，所述冷却通道6通过直接浇铸形成，浇铸时浇铸液通过浇注口进入模具内，浇铸液根据水套5模具的形状流向模腔内的各个角落，位于冷却通道内的模芯外表面与形成的水套5紧密结合。在高温浇铸过程中，所述模芯的外层材料陶瓷纤维管套或高硅氧管套中的化纤复合物会被炭化，从而耐热管“降解”成“不连续状、碎片化”的物质，这样在浇铸完毕冷却后所述模芯与水套之间就会出现间隙，当炭化后的树脂砂1被吹出后就能很容易地将不锈钢软管2从水套内拉出形成铜水套5。

实质是，在浇铸成型铜水套5的过程中，浇铸模芯7充当了掩体的作用，即现有技术中的埋管8是直接位于铜水套5的冷却通道6内的，而本实用新型通过预埋掩体，浇铸完毕后再清除掉掩体的方式实现了得到无埋管的铜水套，即得到无埋管浇铸铜水套。

上述具体实施例只是用来解释说明本实用新型，而非是对本实用新型进行限制，在本实用新型的宗旨和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何不付出创造性劳动的替换和改变，皆落入本实用新型专利的保护范围。