复杂水冷通道热等静压复合铜管水冷模块及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种复杂水冷通道热等静压复合铜管水冷模块及其制造方法，包括铸造成型的模块母体以及铸入在模块母体内的铸入钢管，所述铸入钢管的两端均位于模块母体外部，还包括铸造成型后穿入铸入钢管内的铜管，所述铜管通过高温高压膨胀后与铸入钢管内壁贴合，本发明专利技术消除了传统水冷模块管路的涂层热障和气隙热障，水冷模块中的管路与母体实现冶金结合，铜管与模块中的铸入钢管实现冶金结合，大幅提高了水冷通道的换热能力，使复杂水冷通道热等静压复合脱氧铜管水冷模块的综合导热能力，接近模块母体材质的导热能力，大大延长了水冷模块的使用寿命，保障了高温炉窑的安全、高效、长寿运行。运行。运行。

【技术实现步骤摘要】
复杂水冷通道热等静压复合铜管水冷模块及其制造方法


[0001]本专利技术涉及铸造水冷模块领域，具体是指一种复杂水冷通道热等静压复合铜管水冷模块及其制造方法。

技术介绍

[0002]铸造水冷模块广泛应用于电弧炉、矿热炉、氢还原炉、炼铁高炉等高温炉窑，其主要作用是抵御高温炉窑内部的高热、磨损、浸蚀，并维持炉型、炉壳强度和刚度。现有铸造水冷模块是在铸钢或铸铁母体中铸入低碳钢管，在模块铸造过程中，钢管要承受高温钢/铁水的长时间冲刷、浸蚀，为防止低碳钢管渗碳和被高温钢/铁水熔化，需要在钢管外表面刷涂厚约0.3mm的耐高温涂料，涂料成分一般有二氧化硅、氧化铝微粉等组成，导热系数低，造成水管与母体之间形成涂层热障，以及在母体与水管之间形成气隙热障，两种热障致使铸钢或铸铁水冷模块的综合导热能力降低至本体导热能力的十分之一左右。这种低冷却能力的水冷模块在高温环境下使用，必然因导热能力低下造成模块本体温度高，致使模块综合机械性能直线下降，大幅降低水冷模块的使用功能和自身使用寿命，危及高温炉窑安全生产。
[0003]申请号为201810297874.6的专利技术专利公开了一种高效长寿预穿管铸铁冷却壁及其制造工艺，该申请通过在高炉冷却壁铸造前，在准备铸入冷却壁的钢管中，预先穿入钢管、或铜管、或铝管，经过胀管使穿入管与钢管紧密结合，经弯制、抛丸后组装进入模型。但是由于该申请预先穿入铜管或铝管要跟随主题一起浇筑，浇铸过程中，如果在预穿管中不通入惰性低温流体，远高于铜或铝熔点的高温钢/铁水，必然会造成铜管/铝管熔化；如果在预穿管中通入大流量低温惰性流体，在强冷条件下则势必造成钢管外壁与母体之间大的间隙，完全失去了预穿铜管/铝管的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术的不足，提供一种复杂水冷通道热等静压复合铜管水冷模块及其制造方法。
[0005]本专利技术是通过如下技术方案实现的，提供一种复杂水冷通道热等静压复合铜管水冷模块的制造方法，包括如下步骤：a、制作含有铸入钢管的水冷模块模型；b、选用外径为铸入钢管内径1/4
‑
1/3的铜管，将铜管进行高温软化退火，然后进行酸洗、脱除氧化皮后钝化处理；c、将铜管一端管口封闭，将铜管旋转穿入铸入钢管内；d、将铜管另一端管口封闭且留有进气孔，通过进气孔向铜管内注入高压惰性气体，封闭进气孔；e、将水冷模块放入退火窑中，升温至850
‑
890℃并保温，铜管内的惰性气体在高温下体积膨胀，同时在高温下，铜管内高压气体膨胀使铜管均匀膨胀，铜管直径不断变粗直至受到铸入钢管内壁的约束为止，使铜管紧密贴合在铸入钢管内壁。
[0006]作为优化，所述步骤d中铜管另一端管口通过膨胀密封机构实现封闭，封闭前先将铜管管口通过扩孔设备涨紧在铸入钢管内壁，所述膨胀密封机构包括密封固接在铸入钢管管口上的密封盖帽、位于铜管内的堵板以及连接堵板和密封盖帽的螺栓，所述堵板和密封盖帽之间装有陶瓷粉末塞，所述进气孔开设在螺栓上。
[0007]作为优化，所述密封盖帽通过螺纹与铸入钢管的管口连接。
[0008]作为优化，在步骤a与步骤c之间，将铸入钢管内壁进行酸洗、除锈、钝化、干燥处理。
[0009]作为优化，所述步骤d中高压惰性气体的压力为130
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160Mpa。
[0010]作为优化，所述步骤e中保温时间根据水冷模块厚度每25mm保温1小时计算。
[0011]一种复杂水冷通道热等静压复合铜管水冷模块，包括铸造成型的模块母体以及铸入在模块母体内的铸入钢管，所述铸入钢管的两端均位于模块母体外部，还包括铸造成型后穿入铸入钢管内的铜管，所述铜管通过高温高压膨胀后与铸入钢管内壁贴合。
[0012]本专利技术的有益效果为：本专利技术的复杂水冷通道热等静压复合铜管水冷模块及其制造方法，消除了传统水冷模块管路的涂层热障和气隙热障，水冷模块中的管路（水冷通道）与母体实现冶金结合，铜管与模块中的铸入钢管（水冷通道）实现冶金结合，大幅提高了水冷通道的换热能力，使复杂水冷通道热等静压复合脱氧铜管水冷模块的综合导热能力，接近模块母体材质的导热能力。
[0013]以传统铸铁材质水冷模块为例，原有综合导热能力约为10W/m.k，经过热等静压复合铜管后，其综合导热能力提高到30W/m.k左右，大大延长了水冷模块的使用寿命，保障了高温炉窑的安全、高效、长寿运行。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的水冷模块主视图；图2为本专利技术侧面剖视图；图3为本专利技术膨胀密封机构剖视图；图中所示：1、模块母体，2、铸入钢管，3、铜管，4、螺栓，5、密封盖帽，6、进气孔，7、堵板，8、陶瓷粉末塞。
具体实施方式
[0015]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
[0016]如图1~3所示，一种复杂水冷通道热等静压复合铜管水冷模块，包括铸造成型的模块母体1以及铸入在模块母体1内的铸入钢管2，模块母体1为铸铁或铸钢材质，铸入钢管2呈曲线状态布置在模块母体1内。
[0017]所述铸入钢管2的两端均位于模块母体1外部，从而便于进水和出水的连接。
[0018]还包括铸造成型后穿入铸入钢管2内的铜管3，所述铜管3通过高温高压膨胀后与铸入钢管2内壁贴合。
[0019]一种复杂水冷通道热等静压复合铜管水冷模块的制造方法，包括如下步骤：
a、制作含有铸入钢管2的水冷模块模型；该水冷模块模型包括模块母体1和铸入钢管2；模块母体1为铸铁时水冷模块的浇铸温度1340
‑
1360℃；模块母体1为铸钢时水冷模块浇铸温度1530
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1560℃，铸后冷却至350℃以下，清理修磨。
[0020]将铸入钢管2内壁进行酸洗、除锈、钝化、干燥处理。
[0021]b、选用外径为铸入钢管2内径1/4
‑
1/3的铜管3，将铜管3进行高温软化退火，然后进行酸洗、脱除氧化皮后钝化处理。
[0022]c、将铜管3一端管口用压钳封闭，将铜管3旋转穿入铸入钢管2内，穿入后，切断旋入端露出铸入钢管2的多余铜管。
[0023]d、将铜管3另一端管口封闭且留有进气孔6，本实施例中铜管3另一端管口通过膨胀密封机构实现封闭，封闭前先将铜管3管口通过扩孔设备涨紧在铸入钢管2内壁。
[0024]如图3所示，所述膨胀密封机构包括密封固接在铸入钢管2管口上的密封盖帽5、位于铜管3内的堵板7以及连接堵板7和密封盖帽5的螺栓4，所述进气孔6开设在螺栓4上。所述密封盖帽5通过螺纹与铸入钢管2的管口连接，从而便于密封盖帽5的拆卸。
[0025]所述堵板7和密封盖帽5之间装有陶瓷粉末塞8，陶瓷粉末塞8使用中在轴向压力下产生径向膨胀，管内气体压力越大陶瓷粉末塞8的径向膨胀力越大，与管壁的摩擦力越大，起到超高气体压力下的可靠密封作用。
[0026]通过进气孔6向铜管3内注入高压惰性气体，高压惰性气体的压力为130
‑
160Mpa，然后封闭进气孔6。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂水冷通道热等静压复合铜管水冷模块的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：a、制作含有铸入钢管（2）的水冷模块模型；b、选用外径为铸入钢管（2）内径1/4
‑
1/3的铜管（3），将铜管（3）进行高温软化退火，然后进行酸洗、脱除氧化皮后钝化处理；c、将铜管（3）一端管口封闭，将铜管（3）旋转穿入铸入钢管（2）内；d、将铜管（3）另一端管口封闭且留有进气孔（6），通过进气孔（6）向铜管（3）内注入高压惰性气体，封闭进气孔（6）；e、将水冷模块放入退火窑中，升温至850
‑
890℃并保温，铜管（3）内的惰性气体在高温下体积膨胀，同时在高温下，铜管（3）内高压气体膨胀使铜管（3）均匀膨胀，铜管（3）直径不断变粗直至受到铸入钢管（2）内壁的约束为止，使铜管（3）紧密贴合在铸入钢管（2）内壁。2.根据权利要求1所述的复杂水冷通道热等静压复合铜管水冷模块的制造方法，其特征在于：所述步骤d中铜管（3）另一端管口通过膨胀密封机构实现封闭，封闭前先将铜管（3）管口通过扩孔设备涨紧在铸入钢管（2）内壁，所述膨胀密封机构包括密封固接在铸入钢管（2）管口上的密封盖帽（5）、位于铜管（3）内的堵板（7...

【专利技术属性】
技术研发人员：周传禄，姜洪军，安铭，辛虹霓，栾光涛，赵存粮，赵洋，孟宪辉，景盛东，
申请(专利权)人：山东天铭重工科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：