CN100515605C - 一种结晶器及使用了该结晶器的水平连铸机组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种结晶器及使用了该结晶器的水平连铸机组。所述的结晶器包括前后贯通在水冷套中且与石墨流道的出口端相连接的用于使铜坯材通过的蒸汽腔，该蒸汽腔的过流面积大于或等于所述石墨流道的过流面积。在该蒸汽腔的出口端设置有冷却水喷嘴，冷却水经此喷嘴直接喷至铜坯材表面使其冷却至室温。冷却水接触高温坯材时被气化为水蒸气填充在所述蒸汽腔中，保护红热态铜坯材不与空气相接触，因此避免了坯材表面产生氧化。该结晶器的一次水冷系统和二次水冷系统间隔小，冷却时间短，淬冷使得坯材内部晶粒小，结构致密，塑性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种结晶器及使用了该结晶器的水平连铸机组
背景技术
现有的用于铸造铜带坯、管坯、棒坯等的结晶器均包含一次水冷系统和二次水冷系统，其中的一次水冷系统为间接冷却，即冷却水不与铜材相接触，通过水冷套和石墨模具发生热传导，使流入石墨流道中的铜水冷却至固态，但此固态铜坯材温度仍然很高，为红热态，因此还需经过二次水冷。该二次水冷采用直接水冷的方式进行，即将冷却水直接喷至坯材表面，使之被冷却至室温。由于须将坯材在红热态下从一次水冷系统引至二次水冷系统中，故此红热态的坯材在高温下会与空气发生接触，大量吸氧，因此在表面会产生氧化，影响了坯材的表面光洁度。同时，两次水冷之间的间隔较长，冷却过程相对较缓慢，因此坯材内的晶粒较大，塑性不够好，结构不够致密。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可铸造表面光亮无氧化的铜坯材的结晶器及使用了该结晶器的水平连铸机组。
本发明的技术方案是：
一种结晶器，包括石墨模具和水冷套，其中，所述的石墨模具包括前后贯通该石墨模具的流道；所述的水冷套包括位于该水冷套的前端并用于嵌放所述石墨模具的模具安放腔、位于所述水冷套内部的水冷腔、用于从外部连通至该水冷腔的至少一个第一入水口和至少一个第一出水口，所述的水冷套还包括前后贯通所述水冷套的用于使铜坯材通过的蒸汽腔、位于该蒸汽腔出口端的用于喷出冷却水的复数个喷嘴、位于所述的水冷套内的第二冷却水通道，所述的喷嘴与所述的第二冷却水通道相连通，所述的第二冷却水通道与所述的水冷套的外部相连通；所述蒸汽腔的入口端与所述的流道的出口端相连通，所述蒸汽腔的过流面积大于或等于所述流道的过流面积。
所述的水冷套由上下表面相互对接并且可拆卸连接的上水冷套和下水冷套组成。所述蒸汽腔的高度值比所述流道的高度值大0～5毫米。所述流道的长度为17～25厘米。所述蒸汽腔的长度为5～10厘米。
使用了所述结晶器的水平连铸机组，包括连体炉和位于该连体炉下方的电加热器；所述的连体炉包括依次邻接的熔化池、净化池和保温池，所述的连体炉还包括与所述保温池相连通的结晶器；在所述熔化池和所述净化池之间的池壁下部设置有第一通道；在所述净化池和所述保温池之间的池壁下部设置有第二通道，所述的结晶器包括石墨模具和水冷套，其中，所述的石墨模具包括前后贯通该石墨模具的流道；所述的水冷套包括位于该水冷套的前端并用于嵌放所述石墨模具的模具安放腔、位于所述水冷套内部的水冷腔、用于从外部连通至该水冷腔的至少一个第一入水口和至少一个第一出水口，所述的水冷套还包括前后贯通所述水冷套的用于使铜坯材通过的蒸汽腔、位于该蒸汽腔出口端的用于喷出冷却水的复数个喷嘴、位于所述的水冷套内的第二冷却水通道，所述的喷嘴与所述的第二冷却水通道相连通，所述的第二冷却水通道与所述的水冷套的外部相连通；所述蒸汽腔的入口端与所述的流道的出口端相连通，所述蒸汽腔的过流面积大于或等于所述流道的过流面积。
所述的水冷套由上下表面相互对接并且可拆卸连接的上水冷套和下水冷套组成。所述蒸汽腔的高度值比所述流道的高度值大0～5毫米。所述流道的长度为17～25厘米。所述蒸汽腔的长度为5～10厘米。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1，所述蒸汽腔的过流面积大于或等于所述流道的过流面积，因此当铜坯材从所述流道进入所述蒸汽腔中时，与所述蒸汽腔的内表面之间总会留有一定空间。从喷嘴喷出的冷却水在接触到高温坯材的瞬间气化成水蒸汽并充斥入该空间内，使该空间内的空气被排出，因此起到了使位于该蒸汽腔中的坯材外表面不与空气接触的作用，保护了坯材不发生氧化。采用本发明所述的结晶器铸造的铜坯材表面光亮无氧化。
2，由于一次水冷和二次水冷之间间隔的时间非常短，几乎在同时完成，铜坯材瞬间从高温铜水的铸造温度冷却至室温，该淬冷过程使得坯材内部的晶粒无法继续长大，在晶粒很小的状态下即被冻结。因此生产出的坯材结构十分致密，塑性非常好。
附图说明
附图1为结晶器的主视图；
附图2为结晶器的俯视图；
附图3为结晶器的A-A向剖视图；
附图4为水冷套的右视图；
附图5为结晶器的立体分解图；
附图6为连铸机组在水平引铸状态下的示意图；
附图7为连铸机组在下斜式引铸状态下的示意图；
其中：100、结晶器；110、石墨模具；111、流道；120、水冷套；121、蒸汽腔；122、水冷腔；123、第一入水口；124、第一出水口；125、第二冷却水通道；126、喷嘴；127、模具安放腔；128、上水冷套；129、下水冷套；200、连铸机组；250、连体炉；210、熔化池；220、净化池；230、保温池；215、第一通道；225、第二通道；240、电加热器。
具体实施方式
下面以铸造光亮无氧化铜带坯为例，结合附图对本发明的具体实施方式进行说明：
如附图1、附图2所示，结晶器100包括石墨模具110和水冷套120，其中水冷套120是由上水冷套128和下水冷套129组合形成的。
如附图3和附图5所示，在石墨模具110的中部贯通有矩形的流道111。水冷套120的中部贯通有相连接的模具安放腔127和蒸汽腔121。将石墨模具110紧密贴合的嵌放在模具安放腔127内，则所述的流道111和所述的蒸汽腔121相连通。
在所述的上水冷套128和下水冷套129上，各独立设置有一次水冷系统和二次水冷系统。所述的一次水冷系统包括水冷腔122、第一入水口123、第一出水口124，冷却水从第一入水口123流入水冷腔再从第一出水口124流出结晶器100外，起到水冷作用，将流经流道111的铜水冷却为红热态的固态带坯。
根据带坯宽度和所需的水冷强度，可沿横向或纵向设置复数个第一入水口123和第一出水口124。
如附图3和附图4所示，所述的第二水冷系统包括相连通的第二冷却水通道125和喷嘴126。喷嘴126位于蒸汽腔121的出口端，冷却水从第二冷却水通道125流入，再从喷嘴126直接喷向红热态带坯表面，起到淬冷作用。
此实施例中，所述蒸汽腔121为与流道的宽度相同的矩形，但其高度值比流道的高度值高2毫米。蒸汽腔121也可设计为其他形状，例如入口端的过流面积大于出口端过流面积的形状，只需保证水蒸汽填充空间的密封性良好即可。蒸汽腔121的过流面积也可与流道相同，由于铜水在从液态凝结至固态且温度逐渐下降的过程中会发生热胀冷缩，故当铜坯材从流道111进入蒸汽腔121时，即时蒸汽腔121与流道111的过流面积相同，坯材的外表面也不会与蒸汽腔121的内表面相接触。
此实施例中，流道111的长度为18厘米，模具安放腔127的长度为9厘米，蒸汽腔121的长度为8厘米。流道111和蒸汽腔121的长度，以及冷却段的长度可根据所铸造坯材的加工条件进行设计。
如附图6和附图7所示，根据本发明实施的水平连铸机组包括连体炉250和位于该连体炉下方的电加热器240。
所述的连体炉250被池壁分隔成依次相邻接的熔化池210、净化池220和保温池230。在熔化池210和净化池220之间的池壁底部设置有第一通道215，在净化池220和保温池230之间的池壁底部设置有第二通道225。无须额外的铜水倾倒工序，铜水即可通过所述的第一通道215和第二通道225依次流经熔化池210、净化池220和保温池230。
根据本发明实施的结晶器100被与保温池230相连通的设置在连体炉上。铜水从保温池230流入所述结晶器100内的流道111中，并通过一次水冷系统和二次水冷系统被铸造成表面光滑无氧化的带坯。
附图6中为采用水平式引铸方式的水平连铸机组示意图，附图7为采用下斜式引铸方式的水平连铸机组示意图。
采用根据本发明实施的水平连铸机组铸造的带坯不仅外观光亮无氧化，且晶粒小，结构致密，塑性高。通过调节铸造温度和冷却水的流量，可进一步提高带坯的质量。
Claims (10)
1、一种结晶器，包括石墨模具(110)和水冷套(120)，其中，所述的石墨模具(110)包括前后贯通该石墨模具(110)的流道(111)；所述的水冷套(120)包括位于该水冷套(120)的前端并用于嵌放所述石墨模具(110)的模具安放腔(127)、位于所述水冷套(120)内部的水冷腔(122)、用于从外部连通至该水冷腔(122)的至少一个第一入水口(123)和至少一个第一出水口(124)，其特征在于：
所述的水冷套(120)还包括前后贯通所述水冷套(120)的用于使铜坯材通过的蒸汽腔(121)、位于该蒸汽腔(121)出口端的用于喷出冷却水的复数个喷嘴(126)、位于所述的水冷套(120)内的第二冷却水通道(125)，所述的喷嘴(126)与所述的第二冷却水通道(125)相连通，所述的第二冷却水通道(125)与所述的水冷套(120)的外部相连通；
所述蒸汽腔(121)的入口端与所述的流道(111)的出口端相连通，所述蒸汽腔(121)的过流面积大于或等于所述流道(111)的过流面积。
2、根据权利要求1所述的一种结晶器，其特征在于：所述的水冷套(120)由上下表面相互对接并且可拆卸连接的上水冷套(128)和下水冷套(129)组成。
3、根据权利要求1所述的一种结晶器，其特征在于：所述蒸汽腔(121)的高度值比所述流道(111)的高度值大0～5毫米。
4、根据权利要求1所述的一种结晶器，其特征在于：所述流道(111)的长度为17～25厘米。
5、根据权利要求1所述的一种结晶器，其特征在于：所述蒸汽腔(121)的长度为5～10厘米。
6、使用了如权利要求1所述的结晶器的水平连铸机组，包括连体炉(250)和位于该连体炉下方的电加热器(240)；所述的连体炉(250)包括依次邻接的熔化池(210)、净化池(220)和保温池(230)，所述的连体炉(250)还包括与所述保温池(230)相连通的结晶器(100)；在所述熔化池(210)和所述净化池(220)之间的池壁下部设置有第一通道(215)；在所述净化池(220)和所述保温池(230)之间的池壁下部设置有第二通道(225)，其特征在于：
所述的结晶器(100)包括石墨模具(110)和水冷套(120)，其中，所述的石墨模具(110)包括前后贯通该石墨模具(110)的流道(111)；所述的水冷套(120)包括位于该水冷套(120)的前端并用于嵌放所述石墨模具(110)的模具安放腔(127)、位于所述水冷套(120)内部的水冷腔(122)、用于从外部连通至该水冷腔(122)的至少一个第一入水口(123)和至少一个第一出水口(124)；
所述的水冷套(120)还包括前后贯通所述水冷套(120)的用于使铜坯材通过的蒸汽腔(121)、位于该蒸汽腔(121)出口端的用于喷出冷却水的复数个喷嘴(126)、位于所述的水冷套(120)内的第二冷却水通道(125)，所述的喷嘴(126)与所述的第二冷却水通道(125)相连通，所述的第二冷却水通道(125)与所述的水冷套(120)的外部相连通；
所述蒸汽腔(121)的入口端与所述的流道(111)的出口端相连通，所述蒸汽腔(121)的过流面积大于或等于所述流道(111)的过流面积。
7、根据权利要求6所述的使用了如权利要求1所述的结晶器的水平连铸机组，其特征在于：所述的水冷套(120)由上下表面相互对接并且可拆卸连接的上水冷套(128)和下水冷套(129)组成。
8、根据权利要求6所述的使用了如权利要求1所述的结晶器的水平连铸机组，其特征在于：所述蒸汽腔(121)的高度值比所述流道(111)的高度值大0～5毫米。
9、根据权利要求6所述的使用了如权利要求1所述的结晶器的水平连铸机组，其特征在于：所述流道(111)的长度为17～25厘米。
10、根据权利要求6所述的使用了如权利要求1所述的结晶器的水平连铸机组，其特征在于：所述蒸汽腔(121)的长度为5～10厘米。
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