浇包浇注与炉前浇注优缺点分析及运用

潘兵

摘要：本文主要分析了浇包浇注与炉前浇注优缺点，笔者通过实验和研究统计，在高炉用热交换器中，纯铜Φ620系列高炉风口整铸中套和各类高炉纯铜冷却板，采取炉前浇注能精准控制浇温和浇速，从而使产品的合格率得到大幅度提高。

关键词：纯铜铸件；浇包浇注；炉前浇注

铸造生产是比较经济的毛坯成形方法，对于形状复杂的零件更能显示出它的经济性。目前，钢铁公司高炉用热交换器，纯铜Φ620系列高炉风口整铸中套和各类高炉纯铜冷却板大多采用常用的浇包浇注，即精炼好的铜液先倒入浇包，再由浇包倒入型腔；这种浇注方式普遍存在成品率低，材料消耗高，企业生产成本高，无法满足客户交货期的问题，那么，为什么纯铜热交换器用浇包浇注合格率会低呢？这是因为纯铜铸造异于其他金属的三个性能决定的：

（1）儗固和收缩的特点：纯铜与具有儗固温度区间的合金不同，铸件由表面一层层向内儗固，流动性好，易于补缩，但是，纯铜的体收缩率很大（儗固阶段的体收缩率达4.5%），容易形成集中缩孔造成缩孔缺陷。

（2）氧化和吸气倾向：纯铜的氧化倾向大，在熔炼过程中，容易被氧化，造成氧化夹杂，严重影响机械性能和在使用过程中引起“氢脆”，另外铜液也容易吸取气体（主要是氢）在铸件中造成气体或针孔缺陷。

（3）裂纹倾向：纯铜的高温强度低，收缩率大，在铸造过程中容易产生裂纹。

纯铜Φ620系列高炉风口中套性能要求

（1）铜含量≥99.6%；

（2）水压检验：加压1.2MPa，保压30分钟，无渗漏，无冒汗为合格；

（3）流量—阻损检验：定压0.9MPa，流量20T/h，流量阻损△P≤0.25MPa为合格。

高炉纯铜冷却板性能要求

（1）铜含量≥99.5%，杂质≤0.5%；

（2）外观：表面无气泡、砂眼、龟裂为合格；

（3）耐压检验：加清水压1.2MPa，保压30分钟，并用小锤轻锤冷却板表面，无渗漏，无冒汗为合格；

气密性试验：采用压力位0.8 MPa的气体，对冷却板进行试验，保压15分钟，同时在冷却板表面涂肥皂水，并用小锤轻锤冷却板表面，无冒汗、压降≤0.04MPa为合格。

（4）流量—阻损检验：流量20T/h，流量阻损△P≤0.05MPa为合格（从入口至出口）。

（5）拍片要求：要求对冷却板前端200mm长度拍X光，达到美国材料与试验协会标准ASTME272-75中最低Ⅲ级及以上为合格；

吊包浇注优缺点分析

优点：合型后砂型不用移动，可避免因吊动产生砂型崩沙的可能性。

缺点：

（1）为保证浇注顺利，铜液温度比炉前浇注要高125℃-150℃左右，高温铜水易吸气；

（2）浇包污染铜水：浇包不易烤干，及旧浇包残留金属不易清理干净；

（3）高温铜水增加金属烧损；

（4）浇注时不易控制，易铜液飞溅，造成浪费。

（5）装满铜液的浇包从炉台吊运至砂型处存在安全隐患。

炉前浇注优缺点分析

优点

（1）铜液温度容易控制，可近熔點浇注；

（2）没中间浇包污染，还可节省生产浇包及烘烤、维修等约占总成本8%的加工成本；

（3）浇速易精准控制；

（4）消除浇包装满铜液吊运安全风险。

缺点：合型后的砂型要小心吊运至炉前，不能碰撞和重放。

基于纯铜铸件三个性能和两种浇注方式的优缺点分析，本人决定改变浇包浇注方式，通过对炉嘴改造，增加炉前升降小车，实现炉前直接浇注功能，经过试验，在同样铜液质量的情况下，炉前浇注以上两种系列产品的合格率提高明显高于浇包浇注。

浇包浇注与炉前浇注合格率对比

Φ620系列高炉风口中套采用浇包浇注合格率只有60%，采用炉前浇注后，我司的铸件合格率达90%；我司的各类高炉纯铜冷却板采用炉前浇注的合格率比浇包浇注的合格率高50%。

结束语

综上所述，重量在300kg以内纯铜Φ620系列高炉风口中套和各类高炉纯铜冷却板，采用炉前浇注方式可以大幅度提高铸件合格率，满足生产和客户各项性能需求，并以批量化应用到生产中，产生较好的经济效益。

参考文献：

[1]铸造有色合金手册 机械工业出版社.

[2]铸造手册第3卷铸造非铁合金 中国机械工程学会铸造分会 2006.

[3]铜及铜合金熔炼与铸造技术 肖恩奎 李耀群 编著 北京工业出版社 2007.