CN106111924B - 半连续铸造用引锭头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半连续铸造用引锭头，包括托盘本体，所述托盘本体的内腔底面为凸形面，托盘本体上设有导热组件，所述托盘本体的内腔底面为凸形面，托盘本体底部设有导热组件，所述导热组件包括热管排和翅片裙，热管排的蒸发端嵌入托盘本体内腔底面的实体内、冷凝端伸出托盘本体的侧壁外，翅片裙套于热管排的冷凝端外使热管排形成整体。托盘本体内腔的底面为自边部向中部凸起的曲面，增加了铸锭中部的冷却速率；在托盘本体上设有导热组件，提高铸锭中部的冷却速率，降低了铸锭中部与外部之间的冷却速率差，减小了冷却不均而引起的热应力，减少偏析现象，防止铸锭成形过程中出现大变形，提高铸锭的合格率，保证铸锭的质量，延长铸锭的使用寿命。

Description

半连续铸造用引锭头
技术领域
本发明涉及一种引锭工具，尤其涉及一种半连续铸造用引锭头。
背景技术
引锭机构，是半连续熔铸金属的重要装置之一。引锭杆由引锭头、过渡件和杆身组成。浇注前，引锭头和部分过渡件进入结晶器，形成结晶器可活动的"内底"，浇注开始后，金属液凝固，与引锭头凝结在一起，由拉锭杆机构牵引着引锭杆，把铸坯连续地从结晶器拉出。这是常规半连续铸造引锭装置的作用与功能。
金属半连续铸造过程开始阶段是整个铸造过程最不稳定的阶段，容易发生漏流、铸锭开裂等铸造问题。尤其对于凝固温度范围宽的合金，铸锭发生热裂纹的倾向更大。常规半连续铸造结晶器中的凝固温度场是由铸造机的冷却系统确定的，一般采用一、二次冷却，但都是从铸锭外围冷却，这导致了铸锭边缘的凝固与中心部分的凝固速度差别增大，而且铸锭尺寸越大，这种不均匀的凝固越明显，金属溶体中部与边部冷却速率不均而引起较大的热应力，容易导致铸锭变形，降低合格率，影响铸锭的质量。同时由于内外冷却速率差别较大，导致铸锭出现偏析，影响铸锭的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种减小半连续铸造过程中金属溶体内外冷却速率差的半连续铸造用引锭头，提高铸锭的合格率和质量，延长铸锭的使用寿命。
本发明公开了一种半连续铸造用引锭头，包括托盘本体，所述托盘本体的内腔底面为凸形面，托盘本体底部设有导热组件，所述导热组件包括热管排和翅片裙，热管排的蒸发端嵌入托盘本体内腔底面的实体内、冷凝端伸出托盘本体的侧壁外，翅片裙套于热管排的冷凝端外使热管排形成整体。
作为优选，所述托盘本体为圆盘，其内腔底面为上凸的二次曲面，内腔底面的最高点位于托盘本体的轴向中心线上。
作为优选，所述热管排包括多根成辐射状嵌装于所述托盘本体内腔底面实体内的热管，各热管的蒸发端均朝向托盘本体的轴向中心。
作为优选，所述翅片裙为两个相对布置的半圆环，翅片裙上沿厚度方向设有开口槽，翅片裙以开口槽套于所述热管的蒸发端外，翅片裙上对应相邻两热管之间的区域设有通水孔。
作为优选，所述托盘本体为矩形盘，其内腔的底面成四个曲面对称加工，四个曲面的顶点重合且位于托盘本体底面几何中心的正上方。
作为优选，所述热管排包括多个沿所述托盘本体长度方向或宽度方向平行均布的热管，各热管均垂直连接于托盘本体的一对侧壁上。
作为优选，所述翅片裙为两个相对布置的矩形翅片裙，翅片裙上沿厚度方向设有开口槽，翅片裙以开口槽套于热管的蒸发端外，翅片裙上对应两热管之间区域设有通水孔。
作为优选，所述托盘本体的材料为紫铜。
作为优选，所述翅片裙的材料为紫铜，所述热管排为无机超导热管排。
本发明将托盘本体内腔的底面设计为自边部向中部凸起的曲面，增加了铸锭中部的冷却速率；同时在托盘本体上设有导热组件，进一步提高了铸锭中部的冷却速率，降低了铸锭中部与外部之间的冷却速率差，减小了冷却不均而引起的热应力，减少偏析现象，防止铸锭成形过程中出现大变形，提高铸锭的合格率，保证铸锭的质量，延长铸锭的使用寿命。
同时，为了提高散热效果，将导热组件设置为包括热管排和翅片裙的装配件，且热管排的蒸发端嵌入托盘本体内腔底面的实体内、冷凝端伸出托盘本体的侧壁外，翅片裙套于热管排的冷凝端外。
为了进一步提高中心位置处的冷却速率，将托盘本体的底面设为向上凸起的曲面，且曲面的最高点位于托盘本体的轴向中心线上。
为了进一步提高散热效果，在散热用翅片裙上对应两热管之间的区域设置了通水孔。
为了提高冷却速率，将热管排设计为成辐射状嵌装于托盘本体内腔底面实体内的多个热管；或者将热管排设计为多个沿托盘本体长度方向或宽度方向平行均布的热管，各热管均垂直连接于托盘本体的一对侧壁上。
为了进一步提高冷却速率，热管采用无机超导热管，托盘本体和翅片裙的的材料选用为紫铜。
附图说明
图1为本发明优选实施例一的剖视示意图。
图2为图1的俯视放大示意图。
图3为优选实施例一的工作状态示意图。
图4为本发明优选实施例二的剖视示意图。
图5为图4的俯视放大示意图。
图示序号：
1—圆盘形托盘本体、2—热管排、3—半圆形翅片裙、4—喷水冷却装置、5—熔炉、6—流槽、7—结晶器、8—通水孔、11—排水孔、21—无机超导热管、71—冷水通道、72—液穴、10—矩形托盘本体、30—矩形翅片裙。
具体实施方式
优选实施例一，如图1、图2所示，本实施例公开的这种连续铸造用引锭头，包括圆盘形托盘本体1、热管排2和两个相对布置的半圆形翅片裙3。
圆盘形托盘本体1内腔的底面为上凸的二次曲面，(可以是双曲面、抛物面或椭球面)，曲面的最高点位于圆盘形托盘本体1的轴向中心线上。圆盘形托盘本体1内设有排水孔11，热管排2包括多个成辐射状嵌装于托盘本体1内腔底面实体内的无机超导热管21，各无机超导热管21的蒸发端均朝向托盘本体1的轴向中心、冷凝端均位于托盘本体1的侧壁外。半圆形翅片裙3上沿厚度方向设有开口槽，两相对布置的半圆形翅片裙3以开口槽套于无机超导热管21的蒸发端外，半圆形翅片裙3上对应两无机超导热管21之间区域设有通水孔8。
在进行半连续铸造时，首先通过引锭头底面的排水孔将内腔存水排空并吹干。随后控制引锭头上升进入结晶器预定位置。在铸造的开始阶段，控制金属熔体缓慢、均匀地流入引锭头内腔，待熔体液面开始漫过引锭头上表面后以设定的铸锭速度下移，半连续铸造过程开始。引锭头内腔的底面设为凸出的曲面，且使曲面的最高点位于引锭头的轴向中心线上，使得铸造过程中铸锭中部的冷却速率加快，同时在托盘本体底部成辐射状嵌装了若干无机超导热管，各热管的蒸发端均朝向托盘本体的轴向中心线、冷凝端伸出托盘本体的侧壁外，进一步提高了铸锭中部的冷却速率。
如图3所示，实际运用中对于结晶器尺寸已确定的铸造机，只需加工出配套尺寸的引锭头即可。开始铸造时，金属溶体从熔炉5中经流槽6进入结晶器7的液穴72内，进入引锭头的散热托盘中，冷却水从结晶器7的冷水通道71中撒向引锭头，保证铸锭中部的冷却速率。当拉锭杆下行时，为了保证引锭头的继续冷却作用，在引锭头外设置喷水冷却装置4，喷水冷却装置4将冷却水喷向引锭头。可见在拉锭开始之前，引锭头由从结晶器7的冷水通道71中流出的水进行冷却；当拉锭开始后，冷水通道71中流出的水作用不到散热用翅片裙及无机超导热管上，此时启动引锭头外的喷水冷却装置4，保持中部已凝固部分的冷却速率，虽然随着引定杆的下行，引锭头离凝固区越来越远，但无机超导热管的持续散热为铸锭中部导热提供了一条快速通道，保证铸锭中部的冷却速率。降低铸锭中部与外部之间的冷却速率差，减小冷却不均而引起的热应力，减少偏析现象，防止铸锭成形过程中出现大变形，提高铸锭的合格率，保证铸锭的质量，延长铸锭的使用寿命。
优选实施例二，如图4、图5所示，本实施例公开的这种连续铸造用引锭头与优选实施例一的区别在于，托盘本体为矩形托盘本体10，矩形托盘本体10内腔的底面为四个曲面对称加工，四个曲面的顶点重合且位于矩形托盘本体10底面几何中心的正上方，各无机超导热管21相互平行垂直连接于矩形托盘本体10的一对侧壁上。无机超导热管21的冷凝端外套有散热用矩形翅片裙30，矩形翅片裙30上对应两个无机超导热管21之间区域设有通水孔8。本优选实施例其他结构以及使用方法均与优选实施例一相同。
综上所述，本发明在半连续铸造时，首先通过引锭头底面的排水孔将内腔存水排空并吹干。随后控制引锭头上升进入结晶器预定位置。在铸造的开始阶段，控制金属熔体缓慢、均匀地流入引锭头内腔，待熔体液面开始漫过引锭头上表面后以设定的铸锭速度下移，半连续铸造过程开始。引锭头内腔的底面设为凸出的曲面，且使曲面的最高点位于引锭头的轴向中心线上，使得铸造过程中铸锭中部的冷却速率加快，同时在托盘本体底部成嵌装若干无机超导热管，各热管的蒸发端均朝向托盘本体的中心、冷凝端伸出托盘本体的侧壁外，进一步提高了铸锭中部的冷却速率。减小冷却不均而引起的热应力，减少偏析现象，防止铸锭成形过程中出现大变形，提高铸锭的合格率，保证铸锭的质量，延长铸锭的使用寿命。

Claims (9)

1.一种半连续铸造用引锭头，包括托盘本体，其特征在于：所述托盘本体的内腔底面为凸形面，托盘本体底部设有导热组件，所述导热组件包括热管排和翅片裙，热管排的蒸发端嵌入托盘本体内腔底面的实体内、冷凝端伸出托盘本体的侧壁外，翅片裙套于热管排的冷凝端外使热管排形成整体。
2.根据权利要求1所述的半连续铸造用引锭头，其特征在于：所述托盘本体为圆盘，其内腔底面为上凸的二次曲面，内腔底面的最高点位于托盘本体的轴向中心线上。
3.根据权利要求2所述的半连续铸造用引锭头，其特征在于：所述热管排包括多根成辐射状嵌装于所述托盘本体内腔底面实体内的热管，各热管的蒸发端均朝向托盘本体的轴向中心。
4.根据权利要求3所述的半连续铸造用引锭头，其特征在于：所述翅片裙为两个相对布置的半圆环，翅片裙上沿厚度方向设有开口槽，翅片裙以开口槽套于所述热管的蒸发端外，翅片裙上对应相邻两热管之间的区域设有通水孔。
5.根据权利要求1所述的半连续铸造用引锭头，其特征在于：所述托盘本体为矩形盘，其内腔的底面成四个曲面对称加工，四个曲面的顶点重合且位于托盘本体底面几何中心的正上方。
6.根据权利要求5所述的半连续铸造用引锭头，其特征在于：所述热管排包括多个沿所述托盘本体长度方向或宽度方向平行均布的热管，各热管均垂直连接于托盘本体的一对侧壁上。
7.根据权利要求6所述的半连续铸造用引锭头，其特征在于：所述翅片裙为两个相对布置的矩形翅片裙，翅片裙上沿厚度方向设有开口槽，翅片裙以开口槽套于热管的蒸发端外，翅片裙上对应两热管之间区域设有通水孔。
8.根据权利要求1所述的半连续铸造用引锭头，其特征在于：所述托盘本体的材料为紫铜。
9.根据权利要求1所述的半连续铸造用引锭头，其特征在于：所述翅片裙的材料为紫铜，所述热管排为无机超导热管排。
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