【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高炉冷却壁埋管铸造技术，具体涉及一种埋管内流动气固两相流的冷却壁铸造成型系统及铸造工艺。
技术介绍
1、高炉是炼铁的主要热工设备，高炉的炉腰、炉腹、炉缸等部位长期处于恶劣的高温环境下，很容易损坏，从而影响炼铁高炉的寿命。因此，为了保护炼铁高炉的炉衬，需要在炉衬的内部埋设冷却壁为炉衬降温。为了提升冷却效果，在冷却壁内会预留中空腔道，中空腔道内通入循环冷却水，来实现冷却功能，但是在现有技术中，直接在金属铜板制成的冷却壁内直接形成中空腔道，浇铸工艺无法实现。
2、目前主要采用的工艺是在冷却壁中预埋冷却管，冷却壁和预埋的冷却管一体成型。在浇铸冷却壁时，预先在铸造型腔内埋设一根管道，该管道可以设置为多个连续的u型、s型等形状，然后在型腔内浇铸液态金属铜，待液态金属冷却后，预埋管与浇铸的液态金属熔为一体。这种预埋管浇铸技术的关键在于浇铸过程中预埋管内壁和外壁的温度控制，如果预埋管的内壁过高，超过预埋管材料的熔点，预埋管内壁会发生形变，严重时甚至熔塌；而要想使预埋管外壁与浇铸的液态金属熔为一体，则要使预埋管的外壁温度超过其熔点，使预埋管外壁与浇铸的液态金属熔合在一起。故这种预埋管浇铸技术要求预埋管的内壁温度要小于预埋管材料熔点，防止内壁变形熔塌，而预埋管的外壁温度则需要高于预埋管材料熔点，以使外壁和浇铸液态金属的熔合在一起。在预埋管管壁比较薄的条件下，满足该温度条件难度较大，一般是在浇铸时采用一定的技术对预埋管内壁进行保护，即埋管铸造护管技术。
3、目前主流的埋管铸造护管技术包括以下两种：（1）采用高熔点
4、现有技术中，普通预埋管的护管技术主要是在预埋管内通进流动气态介质、液态介质或者是填砂等固态颗粒杂质，其中气体导热系数小，冷却效果较差，预埋管温度降低不明显，预埋管内壁容易熔塌；而液态介质的导热系数过大，冷却效果太好，预埋管温度降低太多，外壁无法和液态金属熔合；填入固态介质时，其流动性较差，对于浇铸厚大件时，填充的型砂容易达到热饱和，使预埋管内壁温度迅速上升而导致内壁熔塌，浇铸失败。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种埋管内流动气固两相流的冷却壁铸造成型系统，利用该系统可以向冷却壁中的预埋铜管内通入气固两相流，满足预埋铜管内壁和外壁之间的温度要求，使预埋铜管内壁保持形状完整且铜管外壁冷却壁熔合在一起，更好地保护高炉炉衬，延长高炉使用寿命。
2、为解决现有技术问题，本专利技术公开了一种埋管内流动气固两相流的冷却壁铸造成型系统，包括铸造型腔，在铸造型腔外部设置有砂箱，在铸造型腔内部设置有预埋管，铸造型腔顶部设置有浇道和冒口。
3、预埋管的进流端自铸造型腔和砂箱中伸出，并与进流管道连接，预埋管的出流端自铸造型腔和砂箱中伸出，并与出流管道连接；在进流管道和预埋管进流端连接的位置处设置有进流球阀、进流热电偶和进流压力表，在出流管道和预埋管出流端连接的位置处设置有出流球阀和出流热电偶。
4、所述进流管道与气固两相流储存箱连接，所述气固两相流储存箱内设置有混合风机，所述混合风机的电机设置在气固两相流储存箱顶部，且在混合风机电机外部设置有保护罩，在保护罩的顶部通过主路管道通入氮气，所述主路管道上设置有主路球阀；所述混合风机的叶片伸入在气固两相流储存箱内部，所述气固两相流储存箱内部设置有电加热棒，所述气固两相流储存箱上还设置有储存压力表，所述气固两相流储存箱通过管道连接气固混合装置，所述气固混合装置通过管道连接石墨微粉料仓，所述石墨微粉料仓和气固混合装置之间的管道上设置有料仓球阀，所述气固混合装置和气固两相流储存箱之间的管道上设置有混合球阀。
5、所述出流管道通过三通管两端分别连接混合风机电机外部的保护罩和吸风风机，所述吸风风机通过侧进管道与气固混合装置连接，所述侧进管道和气固混合装置之间设置有侧进球阀，在侧进管道上还设置有向上的排空管道，所述排空管道上设置有排空球阀；所述氮气还通过支路管道与石墨微粉料仓底部的管道连通，且在支路管道上设置有支路球阀。
6、优选的，所述气固两相流储存箱的外部设置有水箱，所述水箱内设置进水管和泄水管。
7、优选的，石墨微粉料仓底部的管道与支路管道之间存在大于15°小于75°的夹角。
8、优选的，所述石墨微粉料仓底部的管道与支路管道连接处的夹角为45°。
9、优选的，所述预埋管的进流端和进流管道、出流端和出流管道之间通过接头连接。
10、优选的，所述气固混合装置内设置有若干弧形的导流叶片，所述导流叶片绕圆心螺旋分布。
11、优选的，所述导流叶片为弧形结构。
12、优选的，所述导流叶片的弧形结构朝向支路管道弯曲。
13、该系统是在预埋管内通入氮气和石墨微粉均匀混合的气固两相流混合物，其中气体部分和固体部分在气固混合装置中进行充分地混合，混合均匀后的气固两相流混合物在气固两相流储存箱中暂存，在风机作用下，气固两相流混合物自进流管道中进入预埋管中，达到浇铸过程中对预埋管内壁适度降温而又不会过于降低预埋管外壁的温度的要求。
14、整个系统的管道上设置若干球阀，通过不同球阀的开通和闭合，实现不同功能。整个系统分为抽真空阶段、通入氮气阶段、气固混合阶段、浇铸阶段及浇铸成功后的拆卸阶段。其中抽真空是为了避免氧气在高温条件下与铜接触，形成氧化铜，影响高炉使用时冷却效果，在抽真空之后，再向管道中通入氮气直至常压状态，对预埋管内壁形成保护。第三个阶段就是气固混合阶段，固体是石墨微粉，放置在石墨微粉料仓之中，由于其粒径较细容易发生团聚，因此需要在其下落时通入倾斜的氮气流，对其起到分散作用，然后再进入到气固混合装置中和氮气进行充分的混合。混合均匀后的气固两相流在气固两相流储存箱中进行暂存，由电加热棒对气固两相流进行加热，使其达到合适温度，此时由于不断地通入，箱内的气压会逐渐增强，直至达到设定值时，开启进流管道的阀门，使气固两相流进入到预埋管中，此时则配合浇铸金属铜液，然后气固两相流在系统内循环流动，起到保护作用。一次浇铸完成后，再进行第二块内衬的浇铸，在第二次及后续的内衬浇铸时，由于系统中已经没有氧气的存在，因此只需要抽空预埋管中的氮气即可。同时，需要关注氮气和石墨微粉的补充，一旦出现不足，需要立刻进行补充。
15、在铸造时，该系统中各个阶段中球阀的开启和闭合状态如下：
16、抽真空阶段：关闭主路球阀、支路球阀、排空球阀和混合球阀，打开进流球阀、侧进球阀和出流球阀，石墨微粉料仓中不加注石墨微粉，作用抽真空通道使本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种埋管内流动气固两相流的冷却壁铸造成型系统，包括铸造型腔，在铸造型腔外部设置有砂箱，在铸造型腔内部设置有预埋管，铸造型腔顶部设置有浇道和冒口，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种埋管内流动气固两相流的冷却壁铸造成型系统，其特征在于：所述气固两相流储存箱的外部设置有水箱，所述水箱内设置进水管和泄水管。
3.根据权利要求1所述的一种埋管内流动气固两相流的冷却壁铸造成型系统，其特征在于：石墨微粉料仓底部的管道与支路管道之间存在大于15°小于75°的夹角。
4.根据权利要求3所述的一种埋管内流动气固两相流的冷却壁铸造成型系统，其特征在于：所述石墨微粉料仓底部的管道与支路管道连接处的夹角为45°。
5.根据权利要求2或4所述的一种埋管内流动气固两相流的冷却壁铸造成型系统，其特征在于：所述预埋管的进流端和进流管道、出流端和出流管道之间通过接头连接。
6.根据权利要求5所述的一种埋管内流动气固两相流的冷却壁铸造成型系统，其特征在于：所述气固混合装置内设置有若干弧形的导流叶片，所述导流叶片绕圆心螺旋分布。
7.根
8.利用权利要求7所述的一种埋管内流动气固两相流的冷却壁铸造成型系统的一种埋管内流动气固两相流的冷却壁埋管铸造工艺，其特征在于：包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种埋管内流动气固两相流的冷却壁埋管铸造工艺，其特征在于：所述石墨微粉料仓中注入的定量石墨微粉为一个浇铸周期中所用的石墨微粉量。
10.根据权利要求8所述的一种埋管内流动气固两相流的冷却壁埋管铸造工艺，其特征在于：所述石墨微粉料仓中注入的定量石墨微粉为多个浇铸周期中所用的石墨微粉量，则在石墨微粉使用完之前浇铸周期中的步骤（3）中无须再加注石墨微粉，仅通入氮气直至储存压力表显示数值为2个大气压，停止通入氮气，剩余步骤一致。
...【技术特征摘要】
1.一种埋管内流动气固两相流的冷却壁铸造成型系统，包括铸造型腔，在铸造型腔外部设置有砂箱，在铸造型腔内部设置有预埋管，铸造型腔顶部设置有浇道和冒口，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种埋管内流动气固两相流的冷却壁铸造成型系统，其特征在于：所述气固两相流储存箱的外部设置有水箱，所述水箱内设置进水管和泄水管。
3.根据权利要求1所述的一种埋管内流动气固两相流的冷却壁铸造成型系统，其特征在于：石墨微粉料仓底部的管道与支路管道之间存在大于15°小于75°的夹角。
4.根据权利要求3所述的一种埋管内流动气固两相流的冷却壁铸造成型系统，其特征在于：所述石墨微粉料仓底部的管道与支路管道连接处的夹角为45°。
5.根据权利要求2或4所述的一种埋管内流动气固两相流的冷却壁铸造成型系统，其特征在于：所述预埋管的进流端和进流管道、出流端和出流管道之间通过接头连接。
6.根据权利要求5所述的一种埋管内流动气固两相流的...
【专利技术属性】
技术研发人员：高增丽，毕红雨，赵一帆，常斯年，王俊龙，管明豪，陈文杰，马自博，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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