CN106378427A - 带预冷却功能的结晶器及用于铜结晶过程的预冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种结晶器，尤其涉及一种带预冷却功能的结晶器，包括用于构成结晶管道的内管，以及设置在内管外侧的散热组件；所述内管的下端与石墨模连接，上端与牵引机构的固定座连接；所述内管的外侧下端套设有预冷却管；所述散热组件紧邻设置在预冷却管的上方；所述预冷却管上设有第一进液口和第一出液口，内部设有中心孔，中心孔外侧设有预冷却通道；液态铜进入内管后，先被预冷却管预冷却，接着被散热组件继续冷却进行结晶，最后被牵引机构牵引成形为铜杆；本结构的结晶器，能对铜液进行预冷却，方便了后续的铜制品的生产，也保证了铜制品的质量；本发明还涉及一种用于铜结晶过程的预冷却方法。

Description

带预冷却功能的结晶器及用于铜结晶过程的预冷却方法

技术领域

本发明涉及一种结晶器，尤其涉及一种带预冷却功能的结晶器，以及用于铜结晶过程的预冷却方法。

背景技术

现有技术中，铜制品线材的成形工艺中大多数采用连铸方式，在连铸工艺中最重要的一个零部件就是结晶器，现有技术中常用的一种结晶器结构，在结晶管道的外周设有水冷式的散热管道，以加快结晶管道内的铜制品成形。但现有的结晶器具有如下缺点：

1、高温状态下的铜水上引到水冷结晶器中，温差很大，容易造成急冷而导致铜制品的组织疏松；

2、为了节约成本，结晶器冷却水一般采用软水，其热能利用不了，造成了能源的浪费；因为冷却水的温度过高会有汽化的危险，同时还会产生水垢，因而很难通过热交换转移利用热能；

3、结晶器的冷却水吸热后，还需要采用冷却塔来强行挥发带出的热能，使其降温后再投入循环使用，增加了工艺的复杂度，生产成本也高。

发明内容

为了解决上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种结构简单、能够有效地对铜水进行预冷处理、还能充分利用能源的结晶器。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

带预冷却功能的结晶器，包括用于构成结晶管道的内管，以及设置在内管外侧的散热组件；所述内管的下端与石墨模连接，上端与牵引机构的固定座连接；所述内管的外侧下端套设有预冷却管；所述散热组件紧邻设置在预冷却管的上方；所述预冷却管上设有第一进液口和第一出液口，内部设有中心孔，中心孔外侧设有预冷却通道；液态铜进入内管后，先被预冷却管预冷却，接着被散热组件继续冷却进行结晶，最后被牵引机构牵引成形为铜杆。

采用上述结构的结晶器，由于在用于构成结晶管道的内管的外侧下端套设有预冷却管，对刚进入内管的铜液进行预冷却，使得铜液在降温过程中，温度不会急剧下降，也就不会出现铜制品组织疏松的问题；还有，先对铜液进行了预冷却，也降低了散热组件的散热压力，延长了散热组件的使用寿命。

进一步的，为了能更加充分地对刚进入内管的铜液进行预冷却，所述预冷却通道包括第一内通道和第一外通道；第一内通道的底部和第一外通道的底部连通；所述第一进液口与第一内通道连通；所述第一出液口与第一外通道连通。

进一步的，为了能方便地将预冷却通道内的冷却液体从铜液中吸收的热量散发掉，同时还能将该热量利用，所述预冷却管管路连接热交换系统；热交换系统包括将所述第一进液口和第一出液口连通形成闭合回路的热交换液管，安装在热交换液管上的液泵，以及将部分热交换液管容纳在内部的热交换水箱。

进一步的，为了提高对预冷却通道内的冷却液体的热量的散发，所述热交换液管位于热交换水箱内的部分弯折盘旋设置。

进一步的，为了能简单方便地利用预冷却通道内的冷却液体散发出来的热量，所述热交换水箱设有进水口和出水口；出水口管路连接一水泵；热交换水箱内升温后的水被水泵抽到指定地方用作他用。

进一步的，为了能方便、快速地对内管进行降温，方便铜液后续的冷却结晶，所述散热组件上设有第二进液口和第二出液口，还包括套设在内管外侧的分水管，以及套设在分水管外侧的外管；分水管管壁与内管管壁之间的空间形成第二内通道，分水管管壁与外管管壁之间的空间形成第二外通道，第二内通道的底部和第二外通道的底部连通，形成散热通道；第二进液口与第二内通道连通，第二出液口与第二外通道连通。

进一步的，为了简化结构，方便安装，所述预冷却管的中心孔的中下端与石墨模连接，中上端与内管的下端固定连接；所述外管的下端通过第一连接件密封设置在预冷却管的上端，实现对散热通道底部的密封。

进一步的，为了简化结构，方便安装，所述内管的上端设有用于与牵引机构的固定座连接的四方头；所述第二进液口和第二出液口位于四方头上；所述分水管卡接在四方头内，所述外管通过第二连接件密封设置在四方头上。

进一步的，为了能有好的预冷却效果，所述预冷却管内的预冷却液体为200～300℃的导热油；所述散热通道内的散热液体为纯水。

本发明还提供了一种用于铜结晶过程的预冷却方法，在用于构成结晶管道的内管的下端处设置预冷却管；在预冷却管上设置第一进液口和第一出液口，在预冷却管的内部设置预冷却通道；用热交换液管将第一进液口和第一出液口连通，形成密闭回路，并在热交换液管上设置液泵；将热交换液管的部分安装在热交换水箱内；预冷却通道和热交换液管内填充满200～300℃的导热油；

液泵带动导热油在预冷却通道和热交换液管内循环流动，导热油从第一进液口进入到预冷却通道内对内管内的铜液进行预冷却；吸热后的导热油从第一出液口进入到热交换液管，然后通过热交换水箱，将吸收的热量散发到热交换水箱内的水中，接着再次进入预冷却通道对内管内的铜液进行预冷却。

上述预冷却方法，利用液泵将预冷却通道和热交换液管内的导热油带动循环流动，从而使得刚进入内管内的铜液的热量被导热油带走，而吸热后的导热油随着热交换液管进入到热交换水箱内将热量散发掉，非常简单且方便地实现了对铜液的预冷却。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明一种带预冷却功能的结晶器的具体实施例的结构示意图。

附图标记

10 内管 20 散热组件

21 第二进液口 22 第二出液口

23 分水管 24 外管

25 第二内通道 26 第二外通道

27 散热通道 30 预冷却管

31 第一进液口 32 第一出液口

33 中心孔 34 预冷却通道

341 第一内通道 342 第一外通道

40 热交换系统 41 热交换液管

42 液泵 43 热交换水箱

431 水泵 50 第一连接件

60 四方头 70 第二连接件

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

实施例

如图1所示，一种带预冷却功能的结晶器，包括用于构成结晶管道的内管10，以及设置在内管10外侧的散热组件20；内管10的下端与石墨模(图中未示出)连接，上端与牵引机构(图中未示出)的固定座(图中未示出)连接；内管10的外侧下端套设有预冷却管30；散热组件20紧邻设置在预冷却管30的上方；预冷却管30上设有第一进液口31和第一出液口32，内部设有中心孔33，中心孔33外侧设有预冷却通道34；预冷却通道34内填充满的预冷却液体为200～300℃的导热油；液态铜进入内管10后，先被预冷却管30预冷却，接着被散热组件20继续冷却进行结晶，最后被牵引机构牵引成形为铜杆。

进一步的，预冷却通道34包括第一内通道341和第一外通道342；第一内通道341的底部和第一外通道342的底部连通；第一进液口31与第一内通道341连通；第一出液口32与第一外通道342连通。

进一步的，预冷却管30管路连接热交换系统40；热交换系统40包括将第一进液口31和第一出液口32连通形成闭合回路的热交换液管41，安装在热交换液管41上的液泵42，以及将部分热交换液管41容纳在内部的热交换水箱43；热交换液管41位于热交换水箱43内的部分弯折盘旋设置。

进一步的，热交换水箱43设有进水口(图中未示出)和出水口(图中未示出)；出水口管路连接一水泵431；热交换水箱43内升温后的水被水泵431抽到指定地方用作他用。

进一步的，散热组件20上设有第二进液口21和第二出液口22，还包括套设在内管10外侧的分水管23，以及套设在分水管23外侧的外管24；分水管23管壁与内管10管壁之间的空间形成第二内通道25，分水管23管壁与外管24管壁之间的空间形成第二外通道26，第二内通道25的底部和第二外通道26的底部连通，形成散热通道27；第二进液口21与第二内通道25连通，第二出液口22与第二外通道26连通；散热通道27内填充满的散热液体为纯水。

进一步的，预冷却管30的中心孔33的中下端与石墨模连接，中上端与内管10的下端固定连接；外管24的下端通过第一连接件50密封设置在预冷却管30的上端，实现对散热通道27底部的密封；内管10的上端设有用于与牵引机构的固定座连接的四方头60；第二进液口21和第二出液口22位于四方头60上；分水管23卡接在四方头60内，外管24通过第二连接件70密封设置在四方头60上。采用前述结构，使得整个结晶器的结构非常紧凑，散热组件20和预冷却管30都能非常方便地安装在内管10的外侧，易于拆装维护，密封性能也非常好；而且采用该结构联接之后，整个结晶器的可靠性高，联接强度也高。

综上所述，上述结构的带预冷却功能的结晶器，由于在内管10的下端处设置了预冷却管30，对刚进入内管10内的铜液进行了预冷却，使得铜液在冷却结晶过程中，不会出现温度的骤降，被牵引机构牵引结晶成形的铜制品组织紧密，质量好；同时，由于对铜液进行了预冷却，大大降低了散热通道27内的纯水出现汽化的危险现象；还有，与预冷却管30管路连接的热交换系统40，非常方便且快速地将导热油从铜液中吸收的热量散发到热交换水箱43内，操作也非常方便；另外，与热交换水箱43的出水口管路连接的水泵431将热交换水箱43内的吸收热量后的水排放到指定地点用作他用(比如用于铜球的抛光)，充分地利用了热量，节约了资源。

本发明还提供了一种用于铜结晶过程的预冷却方法，在用于构成结晶管道的内管的下端处设置预冷却管30；在预冷却管30上设置第一进液口31和第一出液口32，在预冷却管30的内部设置预冷却通道34；用热交换液管41将第一进液口31和第一出液口32连通，形成密闭回路，并在热交换液管41上设置液泵42；将热交换液管41的部分安装在热交换水箱43内；预冷却通道34和热交换液管41内填充满200～300℃的导热油；液泵42带动导热油在预冷却通道34和热交换液管41内循环流动，导热油从第一进液口31进入到预冷却通道34内对内管10内的铜液进行预冷却，吸热后的导热油从第一出液口32进入到热交换液管41，然后通过热交换水箱43，将吸收的热量散发到热交换水箱43内的水中，接着再次进入预冷却通道34对内管10内的铜液进行预冷却。

综上所述：上述对铜液进行预冷却的方法，利用预冷却通道34内的导热油对刚进入内管10内的铜液进行降温，吸热后的导热油被液泵42通过热交换液管41带动到热交换水箱43内，将吸收的热量散发掉，然后再次投入使用，该方法能非常方便、高效地对内管10内的铜液进行预冷却，利于后续的牵引机构对铜液牵引成形为铜制品，而且生产出的铜制品质量好。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.带预冷却功能的结晶器，包括用于构成结晶管道的内管，以及设置在内管外侧的散热组件；所述内管的下端与石墨模连接，上端与牵引机构的固定座连接；其特征在于：所述内管的外侧下端套设有预冷却管；所述散热组件紧邻设置在预冷却管的上方；所述预冷却管上设有第一进液口和第一出液口，内部设有中心孔，中心孔外侧设有预冷却通道；液态铜进入内管后，先被预冷却管预冷却，接着被散热组件继续冷却进行结晶，最后被牵引机构牵引成形为铜杆。

2.根据权利要求1所述的带预冷却功能的结晶器，其特征在于：所述预冷却通道包括第一内通道和第一外通道；第一内通道的底部和第一外通道的底部连通；所述第一进液口与第一内通道连通；所述第一出液口与第一外通道连通。

3.根据权利要求2所述的带预冷却功能的结晶器，其特征在于：所述预冷却管管路连接热交换系统；热交换系统包括将所述第一进液口和第一出液口连通形成闭合回路的热交换液管，安装在热交换液管上的液泵，以及将部分热交换液管容纳在内部的热交换水箱。

4.根据权利要求3所述的带预冷却功能的结晶器，其特征在于：所述热交换液管位于热交换水箱内的部分弯折盘旋设置。

5.根据权利要求3所述的带预冷却功能的结晶器，其特征在于：所述热交换水箱设有进水口和出水口；出水口管路连接一水泵；热交换水箱内升温后的水被水泵抽到指定地方用作他用。

6.根据权利要求1～5任一项所述的带预冷却功能的结晶器，其特征在于：所述散热组件上设有第二进液口和第二出液口，还包括套设在内管外侧的分水管，以及套设在分水管外侧的外管；分水管管壁与内管管壁之间的空间形成第二内通道，分水管管壁与外管管壁之间的空间形成第二外通道，第二内通道的底部和第二外通道的底部连通，形成散热通道；第二进液口与第二内通道连通，第二出液口与第二外通道连通。

7.根据权利要求6所述的带预冷却功能的结晶器，其特征在于：所述预冷却管的中心孔的中下端与石墨模连接，中上端与内管的下端固定连接；所述外管的下端通过第一连接件密封设置在预冷却管的上端，实现对散热通道底部的密封。

8.根据权利要求6所述的带预冷却功能的结晶器，其特征在于：所述内管的上端设有用于与牵引机构的固定座连接的四方头；所述第二进液口和第二出液口位于四方头上；所述分水管卡接在四方头内，所述外管通过第二连接件密封设置在四方头上。

9.根据权利要求6所述的带预冷却功能的结晶器，其特征在于：所述预冷却管内的预冷却液体为200～300℃的导热油；所述散热通道内的散热液体为纯水。

10.一种用于铜结晶过程的预冷却方法，其特征在于：在用于构成结晶管道的内管的下端处设置预冷却管；在预冷却管上设置第一进液口和第一出液口，在预冷却管的内部设置预冷却通道；用热交换液管将第一进液口和第一出液口连通，形成密闭回路，并在热交换液管上设置液泵；将热交换液管的部分安装在热交换水箱内；预冷却通道和热交换液管内填充满200～300℃的导热油；

液泵带动导热油在预冷却通道和热交换液管内循环流动，导热油从第一进液口进入到预冷却通道内对内管内的铜液进行预冷却；吸热后的导热油从第一出液口进入到热交换液管，然后通过热交换水箱，将吸收的热量散发到热交换水箱内的水中，接着再次进入预冷却通道对内管内的铜液进行预冷却。