CN107252881A - 用于上引法产铜的结晶器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于上引法产铜的结晶器，其能解决现有结晶器无法同时控制上述第二阶段与第三阶段的冷却需求，影响铜杆冷却效果，限制铜杆上引速度，制约产能，成本较高的技术问题。其包括由芯管以及依次套设于芯管外的衬管、外管，芯管、衬管、外管的上端与端盖连接，芯管与衬管围合形成进水通道，衬管和外管围合形成出水通道，芯管的下端与铜套连接，铜套内固定连接石墨模具，其特征在于：芯管外部套装有分隔板，分隔板将进水通道和出水通道分别隔断形成独立的第一冷却水道单元和第二冷却水道单元，第一冷却水道单元和第二冷却水道单元对应的进水出水口分别独立设置。
Description
技术领域
本发明涉及上引法产铜工艺设备，具体涉及用于上引法产铜的结晶器。
背景技术
上引法广泛用于生产无氧铜杆，将电解铜经工频感应炉熔化成液体，经保温炉将铜液温度控制在规定范围内，铜液进入石墨模具通过上引连铸机在结晶器中快速冷却结晶连续不断地生产出铜杆。其中铜液转变为铜杆的过程中，结晶的速度以及质量，关系到无氧铜杆的产量以及后续可加工的塑性，结晶后的冷却也关系到产品的表面的质量，当冷却效果不理想的状态下，也会影响到铜杆的产量。相对来讲在保证产品后续加工塑性的前提下。结晶的速度越快，上引连铸的产量就越高。结晶后的冷却效果越好，产品的质量、产量越高。
现有的用于上引法产铜的结晶器的主要结构如图1所示，包括芯管1和依次套设于芯管外的衬管2、外管3，芯管1、衬管2和外管3上端与端盖8连接，芯管1下端焊接铜套6，铜套6内固定有石墨模具7；衬管2与芯管1、铜套6之间围合形成进水通道4，衬管2与外管3围合形成出水通道5，端盖8上设有与进水通道4、出水通道5对应的进水口8、出水口9，出水通道5与进水通道4下端连通。
通过上述结晶器产铜的过程可以分为3个阶段：第一阶段，铜液沿石墨模具进入，此阶段铜为液态；第二阶段，铜液进入石墨模具与铜套的连接部位，此阶段由于冷却水的作用，铜液释放大量热量，并由液态转变为半固态直至固态；第三阶段，铜液在石墨模具内凝结后沿芯管引出，在冷却水的作用下，持续对芯管中形成的铜杆进行冷却。第二阶段，铜由液体转变为半固体直至固体的过程，是上引法生产无氧铜杆的关键步骤；其结晶过程中，若冷却过大，易造成冷隔；若冷却过小，易造成红心（铜杆冷却是由外向内逐步结晶的过程，内部结晶不完全冷却效果不够，会造成红心、氧化）导致产品出现缺陷。第三阶段，铜杆由石墨模具内凝结完毕，此时铜杆表面温度非常高，需要持续进行冷却，使铜杆出结晶器后温度降至50度以下，以防止铜杆在高温状态下与空气中的氧气、水发生氧化反应。
通过单一的进水通道同时对芯管和铜套进行热交换，造成结晶器无法同时控制相应第二阶段与第三阶段的冷却需求，影响铜杆冷却效果，限制铜杆上引速度，如此一来，产能受到制约，生产成本也必然上升。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了用于上引法产铜的结晶器，其能解决现有结晶器无法同时控制上述第二阶段与第三阶段的冷却需求，影响铜杆冷却效果，限制铜杆上引速度，制约产能，成本较高的技术问题。
其技术方案是这样的，其包括由芯管以及依次套设于芯管外的衬管、外管，所述芯管、衬管、外管的上端与端盖连接，所述芯管与所述衬管围合形成进水通道，所述衬管和所述外管围合形成出水通道，所述芯管的下端与铜套连接，所述铜套内固定连接石墨模具，其特征在于：所述芯管外部套装有分隔板，所述分隔板将进水通道和出水通道分别隔断形成独立的第一冷却水道单元和第二冷却水道单元，所述第一冷却水道单元和第二冷却水道单元对应的进水出水口分别独立设置。
进一步的，所述衬管设有两段，所述分隔板设置于相邻衬管之间，所述分隔板与所述芯管结合处密封连接、其外周端面与所述外管密封连接，其上端面和衬管下端面留有间隙，以使第一冷却水道单元的进水通道和出水通道连通；
所述端盖上设置第一进水口和第一出水口，所述第一进水口和所述第一出水口分别与第一冷却水道单元的进水通道和出水通道连接连通；所述分隔板的下方，所述外管壁上分别设置第二进水孔、第二出水孔，所述第二进水口和所述第二出水口分别与第二冷却水道单元的进水通道和出水通道连接连通。
进一步的，铜套设有内螺纹，石墨模具设有外螺纹，铜套和石墨模具通过内、外螺纹配合连接。
本发明的结晶器，通过隔板分隔形成沿芯管长度方向排布的所述第一冷却水道单元和第二冷却水道单元，实现第三阶段与第二阶段的冷却需求同时调控，从而确保冷却效果，提升上引速度，进而释放产能，降低生成成本。
附图说明
图1为现有的用于上引法产铜的结晶器的结构示意图。
图2为本发明的用于上引法产铜的结晶器的结构示意图。
具体实施方式
如图2所示，其包括由芯管1以及依次套设于芯管1外的衬管、外管3，芯管1、衬管、外管3的上端与端盖13连接，芯管1与衬管围合形成进水通道，衬管和外管3围合形成出水通道，芯管1的下端与铜套6a连接，石墨模具7上部螺纹连接于铜套6a内，芯管1外部套装有分隔板13，分隔板13将进水通道和出水通道分别隔断形成独立的第一冷却水道单元和第二冷却水道单元，第一冷却水道单元和第二冷却水道单元对应的进水出水口分别独立设置。
该实施例中，衬管设有两段，分别为衬管2a、衬管2b，分隔板13设置于衬管2a、衬管2b之间，分隔板13与芯管1结合处密封连接、其外周端面与外管3密封连接，其上端面和衬管2a下端面留有间隙，以使第一冷却水道单元的进水通道和出水通道连通；
端盖13上设置第一进水口8a和第一出水口9a，第一进水口8a和第一出水口9a分别与第一冷却水道单元的进水通道4a和出水通道4b连接连通；分隔板13的下方，外管3壁上分别设置第二进水孔8b、第二出水孔9b，第二进水口8b和第二出水口9b分别与第二冷却水道单元的进水通道4b和出水通道5b连接连通。
该实施例中，铜套6a外管3设有基套6c，基套6c与铜套6a之间的间隙底部通过连接板6b密封连接，处于芯管1末端的衬管的下端与连接板6b间隔设置，外管3下端插装于基套6c上部、并密封连接。
图中隔板13与铜套6a间隔一定距离，因为在实际使用过程中，隔板越接近铜套，第二冷却水道单元对结晶器产铜第二阶段的冷却调控越佳，但也将导致第二进水口和第二出水口离工频感应炉越近，一旦第二进水口和第二出水口对应管路需要维护时，存在安全隐患（高温）。
该实施例中，衬套2a的下端支撑于隔板13上端面的环槽内，衬套2b的下端支撑于连接板6b上端面的环槽内，衬套2a、衬套2b的下端为扩口结构，并开设齿形孔，扩口结构能够提高支撑稳固性，齿形孔的高度大于环槽深度，以形成供冷却水流过的间隙；此外，也可在衬套2b下增设隔板，将衬套2b支撑于隔板上。
图中，10为石墨保护套，11为石墨鳞片，12为石棉套。
Claims (3)
1.用于上引法产铜的结晶器，其包括由芯管以及依次套设于芯管外的衬管、外管，所述芯管、衬管、外管的上端与端盖连接，所述芯管与所述衬管围合形成进水通道，所述衬管和所述外管围合形成出水通道，所述芯管的下端与铜套连接，所述铜套内固定连接石墨模具，其特征在于：所述芯管外部套装有分隔板，所述分隔板将进水通道和出水通道分别隔断形成独立的第一冷却水道单元和第二冷却水道单元，所述第一冷却水道单元和第二冷却水道单元对应的进水出水口分别独立设置。
2.根据权利要求1所述的用于上引法产铜的结晶器，其特征在于：所述衬管设有两段，所述分隔板设置于相邻衬管之间，所述分隔板与所述芯管结合处密封连接、其外周端面与所述外管密封连接，其上端面和衬管下端面留有间隙，以使第一冷却水道单元的进水通道和出水通道连通；
所述端盖上设置第一进水口和第一出水口，所述第一进水口和所述第一出水口分别与第一冷却水道单元的进水通道和出水通道连接连通；所述分隔板的下方，所述外管壁上分别设置第二进水孔、第二出水孔，所述第二进水口和所述第二出水口分别与第二冷却水道单元的进水通道和出水通道连接连通。
3.根据权利要求1所述的用于上引法产铜的结晶器，其特征在于：铜套设有内螺纹，石墨模具设有外螺纹，铜套和石墨模具通过内、外螺纹配合连接。
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