CN109676103A - 一种水平连铸工艺生产铝青铜管棒坯的在线冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水平连铸工艺生产铝青铜管棒坯的在线冷却装置，具有减少铸坯开裂、重复利用热能、节约水电的作用。一种水平连铸工艺生产铝青铜管棒坯的在线冷却装置，包括壳体、喷淋机构、余热交换预热机构以及驱动机构，壳体的顶部设置有冷却腔，喷淋机构设置在冷却腔的上方，驱动机构和余热交换预热机构均设置在壳体上。通通过增加空心球体结构，并且通过导管的设置，在蒸汽换热的过程中，通过导管将管道中心处的蒸汽抽入到空心球体的内部，可以的减少空心球体内的不凝气，另外管道的内壁上楔形的凸起结构，也能会蒸汽进行梳理，将外围包裹的不凝气进行阻隔将中心的高温蒸汽先输入到空心球体的内部，从而提高换热设备在换热过程中的热转换率。
Description
技术领域
本发明涉及铝青铜生产技术领域，具体为一种水平连铸工艺生产铝青铜管棒坯的在线冷却装置。
背景技术
铝青铜是以铝为主要合金元素的铜基合金，是含有铁、锰元素的铝青铜，属于高强度耐热青铜。在铝青铜的生产工艺中需要用到冷却设备对高温的铝青铜进行冷却，使铝青铜恢复到室温，传统的铝青铜在冷却时一般会采用温水冷却的方式进行冷却，因为如果采用冷水进行冷却的话，冷却强度太大导致铝青铜在短时间内温差发生较大的变坏，从而导致的铝青铜开裂的情况出现。
因此传统的铝青铜冷却设备都需要对冷水进行预热，从而使冷却液的温度到达一定后才缓缓浇灌到铝青铜上，从而对铝青铜进行冷却。这样的冷却方式，由于需要对冷水进行加热，从而导致耗能增加，导致冷却设备在进行冷却的时候冷却成本提高，不符合目前提倡的节能环保的社会理念，另外，由于水是经过余热处理的，因此水温过高，在进行冷却的时候会对冷却效率产生一定的影响，导致冷却的速度较慢。
虽然目前市场上已经有了，通过收集高温蒸汽中的余热的装置，从而达到节能环保的目的，但是，在铝青铜冷却过程中产生的高温蒸汽，在产生蒸汽的过程中还会产生大量的不凝气，这些不凝气一般会因为气压较低从而覆盖在高温蒸汽的外表面，一方面使凝结表面附近蒸气的分压力降低，从而蒸气饱和温度降低，使传热驱动力即温差(t s-t w)减小；另一方面凝结蒸气穿过不凝结气体层到达壁面依靠的是扩散，从而增加了阻力。上述两方面的原因使不凝结气体存在大大降低了表面传热系数，使换热量降低，从而会大大的影响蒸汽的传热效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水平连铸工艺生产铝青铜管棒坯的在线冷却装置，解决不凝结气体存在大大降低了表面传热系数，使换热量降低，从而会大大的影响蒸汽的传热效率的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种水平连铸工艺生产铝青铜管棒坯的在线冷却装置，包括壳体，还包括喷淋机构、余热交换预热机构以及驱动机构，所述壳体的顶部设置有冷却腔，所述喷淋机构设置在冷却腔的上方，所述驱动机构和余热交换预热机构均设置在壳体上。
所述余热交换预热机构包括运输管，所述运输管的内部通过波浪形的导热板分割成互不相通的气体通道和液体通道，导热板上铺设有发热电阻丝，所述壳体的内部并位于冷却腔的下方开设有空腔结构，所述空腔的内部通过隔板分割成两个互不连通的腔室，下方的腔室中填充有冷却液，且两个腔室的内部均设置有密封的桶体结构，所述桶体结构的内部均设置有活塞，所述活塞与桶体结构的内壁之间密封设置，所述运输管的一端固定在位于隔板上方的桶体结构上并经过密封设置，且该桶体结构上还设置有排气管，位于下方腔室内的所述桶体结构上贯穿设置有进液管和支管，所述支管的输出端贯穿隔板并与运输罐中的液体通道连通，所述支管、进液管运输管和排气管上均设置有单向阀，且运输管上的单向阀设置在支管与桶体结构的输入端之间。
所述运输管上设置有与运输管连通的空心球体，所述空心球体的内部通过金属膜分割成两个密封的半球状腔室，其中一个腔室的顶部与底部分别与运输管的导流通道连通，且另一个腔室顶部和底部的中心处均贯穿设置有导管，所述导管的一端延伸至运输管内部10-14CM左右，该腔室的底部与下方的运输管连通。
进一步的，所述运输管中的液体通道与隔板上方的桶体结构之间成封闭设置。
进一步的，所述导管延伸至运输管内的一端设置成若干根弧形管，弧形管呈半弧形的弯管状，弧形管的尖端处位于运输管的中心，且弧形管的中间部分向外扩张靠近运输管的侧壁，且导管的输出口对准金属膜。
进一步的，所述弧形管输入端的弯管结构的入口均位于运输管的中心处，且导管的输出端呈喇叭状设置。
进一步的，所述导管的内壁上设置有连续的楔形凸起。
进一步的，所述喷淋机构为一个花洒结构，且喷淋机构的输入端与运输管中液体通道的输出端连通。
进一步的，所述冷却腔的入口处设置有箱盖。
进一步的，所述冷却腔的两侧壁呈倒八字的倾斜状，且冷却腔内设置有放置网。
进一步的，所述驱动机构采用型号为DTL行程为MM的电动推杆，电动推杆设置在壳体内的一个腔室内，且驱动机构的输出端上设置有一根U形杆，所述U形杆的两端贯穿壳体并分别与两个桶体结构内的活塞固定。
相比较现有技术，本发明通过对运输管进行改进，相比较传统的管道换热设备，本通过增加空心球体结构，并且通过导管的设置，在蒸汽换热的过程中，通过导管将管道中心处的蒸汽抽入到空心球体的内部，可以的减少空心球体内的不凝气，另外管道的内壁上楔形的凸起结构，也能会蒸汽进行梳理，将外围包裹的不凝气进行阻隔将中心的高温蒸汽先输入到空心球体的内部，从而提高换热设备在换热过程中的热转换率。
本发明通过设置余热交换预热机构，在进行水冷的过程中，由于冷却液遇到高温会出现蒸发的现象，然而蒸发的冷却液中含有大量的热量，传统的冷却设备中，这些余热都是直接被排出设备外的造成大量的浪费，本发明通过对蒸汽进行收集，并通过换热，将蒸汽内的热量传递到冷却液中，从而使冷却液的温度升高，大大的节约了冷却成本，符合节能环保的社会理念。
本发明还通过发热电阻丝的设置，在第一次的冷却过程中，没有蒸汽进行换热，通过发热电阻丝，对余热交换预热机构进行预热，另外，蒸汽在余热交换预热机构中在换热的过程中容易液化成水滴，通过加热使其重新成为蒸汽被排出，从而保证了余热交换预热机构的正常工作。
另外本发明通过设置两个桶体，并且配合四个单向阀以及风冷管、支管和U行杆的配合，使驱动机构进行工作的同时，同时将冷却液喷洒出去，同时将蒸汽吸入，更加节能环保，同时提高了空间利用率，冷却液和热蒸汽的移动轨迹相反，可以充分的保证冷却液的预热。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明桶体结构的剖面图；
图3为本发明冷却腔的结构示意图；
图4为本发明余热交换预热结构；
图5为本发明空心球体结构剖面图；
图6为本发明导管的剖面图。
其中，1壳体、2喷淋机构、3余热交换预热机构、301运输管、302导热板、4驱动机构、5空心球体、6冷却腔、7隔板、8桶体结构、9活塞、10进液管、11支管、12排气管、13单向阀、14导管、15U形杆、16箱盖、17放置网、18金属膜、19发热电阻丝、20弧形管。
具体实施方式
如图1-6所示，本发明实施例提供一种水平连铸工艺生产铝青铜管棒坯的在线冷却装置，包括壳体1，还包括喷淋机构2、余热交换预热机构3以及驱动机构4，所述壳体1的顶部设置有冷却腔6，所述喷淋机构2设置在冷却腔6的上方，所述驱动机构4和余热交换预热机构3均设置在壳体1上。
所述余热交换预热机构3包括运输管301，所述运输管301的内部通过波浪形的导热板302分割成互不相通的气体通道和液体通道，导热板302上铺设有发热电阻丝19，所述壳体1的内部并位于冷却腔6的下方开设有空腔结构，所述空腔的内部通过隔板7分割成两个互不连通的腔室，下方的腔室中填充有冷却液，且两个腔室的内部均设置有密封的桶体结构8，所述桶体结构8的内部均设置有活塞9，所述活塞9与桶体结构8的内壁之间密封设置，所述运输管301的一端固定在位于隔板7上方的桶体结构8上并经过密封设置，运输管301中的液体通道与隔板7上方的桶体结构8之间成封闭设置。且该桶体结构8上还设置有排气管12，位于下方腔室内的所述桶体结构8上贯穿设置有进液管10和支管11，所述支管11的输出端贯穿隔板7并与运输罐301中的液体通道连通，所述支管11、进液管10运输管301和排气管12上均设置有单向阀13，且运输管301上的单向阀13设置在支管11与桶体结构8的输入端之间。
所述运输管301上设置有与运输管301连通的空心球体5，所述空心球体5的内部通过金属膜18分割成两个密封的半球状腔室，其中一个腔室的顶部与底部分别与运输管301的导流通道连通，且另一个腔室顶部和底部的中心处均贯穿设置有导管14，所述导管14的一端延伸至运输管301内部10-14CM左右，该腔室的底部与下方的运输管301连通。导管14延伸至运输管内的一端设置有8根弧形管20，弧形管20呈半弧形的弯管状，弧形管20的尖端处位于运输管301的中心，且弧形管20的中间部分向外扩张靠近运输管301的侧壁，且导管的输出口对准金属膜18。导管14输入端的弯管结构的入口均位于运输管301的中心处，且导管14的输出端呈喇叭状设置。导管14的内壁上设置有连续的楔形凸起。
在本实施例中：支管11上的单向阀13控制冷却液无法通过支管11进入到位于隔板7上方的桶体结构8内，进液管10上的单向阀13控制冷却液无法通过进液管10从桶体结构8内排出，运输管301上的单向阀13控制蒸汽无法通过隔板7上方的桶体结构8进入到运输管301内，排气管12上的单向阀13控制空腔内的气体无法进入到桶体结构8的内部。并且在电动推杆推动活塞9的作用下，会将冷却腔内的热空气吸入到运输管301的一个导流通道内，另一个导流通道内由于单向阀13和液体的作用下，气体无法进入。在导热板302的作用下，可以使两个导流通道内的蒸汽和冷却液进行热量的交换，从而达到对冷却液进行冷却的同时还能对蒸汽进行降温的作用下，并且通过将导热板302设置成波纹状，从而怎加换热的接触面积，从而提高余热的效果，减少能耗。喷淋机构2为一个花洒结构，且喷淋机构2的输入端与运输管301中液体通道的输出端连通。冷却腔6的入口处设置有箱盖16。冷却腔6的两侧壁呈倒八字的倾斜状，且冷却腔6内设置有放置网17。驱动机构4采用型号为DTL250行程为800MM的电动推杆，电动推杆设置在壳体1内的一个腔室内，且驱动机构4的输出端上设置有一根U形杆15，所述U形杆15的两端贯穿壳体1并分别与两个桶体结构8内的活塞9固定。
在本实施例中金属膜18采用铜质并且厚度控制住0.5CM以内，以保证高效的热传导效率。导管14的输入端若干根弯管呈花瓣状设置。
在使用的过程中，将铝青铜通过倾斜的冷却腔6内壁放入冷却腔6的内部，然后盖上箱盖16，当箱盖16盖上后，冷却腔6被密封，然后使电热元件18通电进行预热，在预热一端时间后，关闭电热元件18的电源，并启动电动推杆，当电动推杆启动后，电动推杆会推动U形杆15往复运动，在U形杆15向桶体结构8的方向进行靠拢时，U形杆会推动两个桶体结构8内的活塞9分别挤压桶体结构8内的空气与冷却液，从而使冷却液通过支管11进入到内管301的内部，由于之前内管301已经预热过了，从而使冷却液的温度升高。并且当冷却液与铝青铜接触后会因为高温迅速蒸发，吸收大量的热量，变成蒸汽状态，在U形杆推动活塞9向远离桶体结构8的方向进行移动的时候，冷却液通过进液管10进入到隔板7上方的桶体结构8的内部。冷却腔6内的蒸汽和热空气会在气压的作用下进入到运输管301中的气体通道内，然后通过导管14进入到空心球体5的内部，在进入空心球体5的内部过程中，由于不凝气体一般围绕在蒸汽的外部与管壁接触，而导管14的输入端位于运输管301的中心处，因此在混合气体通过导管14时，基本上都是中间的水蒸气进入到导管14的内部，而外围的不凝蒸汽则停留在外围，极少数的外围不凝气进入到导管14的内部后，由于导管14内部特殊的楔形结构的设置，因此会使外围的不凝气会在楔形结构的阻挡下被挡在蒸汽的后方，由蒸汽先进入到空心球体5的内部并直接吹向金属膜18将热量传递给空心球体5内的冷却液，根据实验结果每减少1％的不凝气体，热传递的效果可以增加50％以上，而通过空心球体5以及导管14的特殊形状设置，可以有效的减少2-3％以上的不凝气体，从而有效的提高了热传导的效率，解决传统的蒸汽热交换设备热交换效率低下的问题。从而能够保证冷却液能够有足够的温度预热到合适的温度对金属进行冷却。
并且通过弧形管20特殊的结构设计，使蒸汽中进入到空心球体的内部过程中，形成一个由内向外的空气流径，这样可以有效的减少不凝气的进入。
Claims (9)
1.一种水平连铸工艺生产铝青铜管棒坯的在线冷却装置，包括壳体(1)，其特征在于：还包括喷淋机构(2)、余热交换预热机构(3)以及驱动机构(4)，所述壳体(1)的顶部设置有冷却腔(6)，所述喷淋机构(2)设置在冷却腔(6)的上方，所述驱动机构(4)和余热交换预热机构(3)均设置在壳体(1)上；
所述余热交换预热机构(3)包括运输管(301)，所述运输管(301)的内部通过波浪形的导热板(302)分割成互不相通的气体通道和液体通道，导热板(302)上铺设有发热电阻丝(19)，所述壳体(1)的内部并位于冷却腔(6)的下方开设有空腔结构，所述空腔的内部通过隔板(7)分割成两个互不连通的腔室，下方的腔室中填充有冷却液，且两个腔室的内部均设置有密封的桶体结构(8)，所述桶体结构(8)的内部均设置有活塞(9)，所述活塞(9)与桶体结构(8)的内壁之间密封设置，所述运输管(301)的一端固定在位于隔板(7)上方的桶体结构(8)上并经过密封设置，且该桶体结构(8)上还设置有排气管(12)，位于下方腔室内的所述桶体结构(8)上贯穿设置有进液管(10)和支管(11)，所述支管(11)的输出端贯穿隔板(7)并与运输罐(301)中的液体通道连通，所述支管(11)、进液管(10)运输管(301)和排气管(12)上均设置有单向阀(13)，且运输管(301)上的单向阀(13)设置在支管(11)与桶体结构(8)的输入端之间；
所述运输管(301)上设置有与运输管(301)连通的空心球体(5)，所述空心球体(5)的内部通过金属膜(18)分割成两个密封的半球状腔室，其中一个腔室的顶部与底部分别与运输管(301)的导流通道连通，且另一个腔室顶部和底部的中心处均贯穿设置有导管(14)，所述导管(14)的一端延伸至运输管(301)内部10-14CM左右，该腔室的底部与下方的运输管(301)连通。
2.根据权利要求1所述的一种水平连铸工艺生产铝青铜管棒坯的在线冷却装置，其特征在于：所述运输管(301)中的液体通道与隔板(7)上方的桶体结构(8)之间成封闭设置。
3.根据权利要求1所述的一种水平连铸工艺生产铝青铜管棒坯的在线冷却装置，其特征在于：所述导管(14)延伸至运输管(301)内的一端设置有不少于四根的弧形管(20)，弧形管(20)呈半弧形的弯管状，弧形管(20)的尖端处位于运输管(301)的中心，且弧形管(20)的中间部分向外扩张靠近运输管(301)的侧壁，且导管(14)的输出口对准金属膜(18)。
4.根据权利要求3所述的一种水平连铸工艺生产铝青铜管棒坯的在线冷却装置，其特征在于：所述弧形管(20)输入端的弯管结构的入口均位于运输管(301)的中心处，且导管(14)的输出端呈喇叭状设置。
5.根据权利要求1所述的一种水平连铸工艺生产铝青铜管棒坯的在线冷却装置，其特征在于：所述导管(14)的内壁上设置有连续的楔形凸起。
6.根据权利要求1所述的一种水平连铸工艺生产铝青铜管棒坯的在线冷却装置，其特征在于：所述喷淋机构(2)为一个花洒结构，且喷淋机构(2)的输入端与运输管(301)中液体通道的输出端连通。
7.根据权利要求1所述的一种水平连铸工艺生产铝青铜管棒坯的在线冷却装置，其特征在于：所述冷却腔(6)的入口处设置有箱盖(16)。
8.根据权利要求1所述的一种水平连铸工艺生产铝青铜管棒坯的在线冷却装置，其特征在于：所述冷却腔(6)的两侧壁呈倒八字的倾斜状，且冷却腔(6)内设置有放置网(17)。
9.根据权利要求1所述的一种水平连铸工艺生产铝青铜管棒坯的在线冷却装置，其特征在于：所述驱动机构(4)采用型号为DTL250行程为800MM的电动推杆，电动推杆设置在壳体(1)内的一个腔室内，且驱动机构(4)的输出端上设置有一根U形杆(15)，所述U形杆(15)的两端贯穿壳体(1)并分别与两个桶体结构(8)内的活塞(9)固定。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: On-line cooling device for producing aluminum bronze pipe bar billets by horizontal continuous casting process Effective date of registration: 20200611 Granted publication date: 20200331 Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Guixi sub branch Pledgor: GUIXI JUNDA SPECIAL COPPER Co.,Ltd. Registration number: Y2020360000051 |