CN111112472A - 带沟槽结晶器铜管的成形模具及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带沟槽结晶器铜管的成形模具及制备方法，该成形模具，包括：芯棒和套环，所述芯棒用于成形铜管内表面；所述套环设有多组，用于成形铜管带沟槽的外表面，且所述套环内腔包括锥段和直段，所述直段部分的圆周设有规则排布的型牙。本发明所述的带沟槽结晶器铜管的成形模具及制备方法，通过在模具套环上设计出型牙结构，应用挤压成形方法直接拉制出带沟槽结晶器铜管，可以降低铜管的制造成本，提高其制备效率。
Description
技术领域
本发明涉及材料加工技术领域，涉及一种带沟槽结晶器铜管的成形模具及制备方法。
背景技术
连铸结晶器是炼钢行业的核心装置之一，其将钢铁连铸不断地从液态转化为固态，并获得一定的截面形状和皮下质量。铜管是连铸结晶器的关键部件，是钢水结晶时承担热交换的主要装置，结晶器铜管具有一定的弧度和锥度特征。
现有连铸结晶器铜管主要通过模具挤压成形，该模具包括芯棒和套环，其成形表面呈光滑的圆角矩形或圆形。芯棒用于成形铜管内表面，套环用于成形铜管外表面。芯棒为带锥度的方形或圆形粗铁棒，套环为带大锥度的滑环，其内表面与芯棒外表面配合，有一定间隙，用于保证铜管壁厚。铜管制备时，首先将铜管坯固定在芯棒小端，然后套上套环，通过油压机拉动芯棒，使得芯棒与铜管做相对滑动，最终将铜管挤压成形。套环可以有2-3组，其内口尺寸逐渐逼近设计尺寸，以分步骤挤压铜管，减小变形速度，保证成形质量。
现有结晶器铜管绝大部分都具有壁厚均匀、内外表面光滑的特点，主要通过模具挤压成形方法制备。生产中该类型铜管和水套组合使用，依靠铜管外壁与水套之间的缝隙提供冷却水通道。这种组合在几何形状上显示水缝均匀，但与钢水的冷却结晶过程不能良好协调，导致结晶器内截面的冷却速度不一致，钢坯结壳的速度快慢不均，皮下质量较差。
近年来国际市场上出现了一种带沟槽的结晶器铜管，通过规划沟槽的深度与位置，调控结晶器的冷却温度场，从而提高钢坯的皮下质量，提高生产效率与铜管寿命。然而现有带沟槽的结晶器铜管主要依靠数控铣削加工方式制备，通过将挤压成形的铜管，附加铣削工艺，从而在铜管外壁加工出冷却沟槽特征。附加的铣削工艺增加了铜管制备的时间与成本。
发明内容
本发明针对上述现有技术中的不足之处，提出一种带沟槽结晶器铜管的成形模具及制备方法，通过在模具套环上设计出型牙结构，应用挤压成形方法直接拉制出带沟槽结晶器铜管，可以降低铜管的制造成本，提高其制备效率。
本发明采用的技术手段如下：
一种带沟槽结晶器铜管的成形模具，包括：
芯棒，用于成形铜管内表面；
套环，设有多组，用于成形铜管带沟槽的外表面，且所述套环内腔包括锥段和直段，所述直段部分的圆周设有规则排布的型牙。
进一步地，所述直段的圆周转角位置形成不具备型牙的过渡圆弧，且所述过渡圆弧同所述锥段的锥面形成匹配的倾斜角度。
进一步地，所述型牙的型牙横截面为梯形、矩形或弧形。
进一步地，所述套环设有3-5组，且所述套环的内口和型牙尺寸从小至大依次形成，其中，具有最小的内口和型牙尺寸的套环，其内口和型牙尺寸同铜管外表面设计尺寸间隙配合。
进一步地，所述的套环内口为正方形，且正方形的直角位置圆弧过渡，所述套环的外壁为圆形。
本发明还提供了一种采用上述带沟槽结晶器铜管的成形模具的制备方法，包括以下步骤：
制备时，首先将预制的铜管毛坯固定于芯棒小端，然后套上套环，通过油压机拉动芯棒，使得芯棒与铜管做相对滑动与角度摆动；套环按开口尺寸从大到小依次与芯棒配合挤压铜管，最终获得带沟槽的成形铜管。
与现有技术相比较，本发明所述的带沟槽结晶器铜管的成形模具及制备方法，通过在模具套环上设计出型牙结构，应用挤压成形方法直接拉制出带沟槽结晶器铜管，可以降低铜管的制造成本，提高其制备效率。
本发明所述的带沟槽结晶器铜管的成形模具及制备方法，通过油压机挤压成形方法制备结晶器铜管，依靠套环内侧的型牙，成形铜管外侧的冷却沟槽，可用于钢铁行业连铸结晶器铜管的制备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明成形模具芯棒示意图。
图2为本发明成形模具套环示意图。
图3为本发明铜管坯示意图。
图4为本发明带沟槽结晶器铜管示意图。
图中：1、直段；2、锥段；3、过渡圆弧。
具体实施方式
如图1至图4所示，本发明提供了一种带沟槽结晶器铜管的成形模具，包括：包括：芯棒和套环，所述芯棒用于成形铜管内表面；所述套环设有多组，用于成形铜管带沟槽的外表面，且所述套环内腔包括锥段2和直段1，所述直段1部分的圆周设有规则排布的型牙，通过在模具套环上设计出型牙结构，应用挤压成形方法直接拉制出带沟槽结晶器铜管，可以降低铜管的制造成本，提高其制备效率。
在本发明的实施方式中，所述直段1的圆周转角位置形成不具备型牙的过渡圆弧3，且所述过渡圆弧3同所述锥段2的锥面形成匹配的倾斜角度，过渡圆弧3的设计，是为了形成棱角位置的圆弧成形。
在本发明的实施方式中，所述型牙的型牙横截面为梯形、矩形或弧形，其目的是形成铜管沟槽的形状。
在本发明的实施方式中，所述套环设有3-5组，且所述套环的内口和型牙尺寸从小至大依次形成，其中，具有最小的内口和型牙尺寸的套环，其内口和型牙尺寸同铜管外表面设计尺寸间隙配合，实现依次成形，成形产品精密度高，优选的，所述的套环内口为正方形，且正方形的直角位置圆弧过渡，所述套环的外壁为圆形。
如图1至图4所示，一种采用上述带沟槽结晶器铜管的成形模具的制备方法，包括以下步骤：
制备时，首先将预制的铜管毛坯固定于芯棒小端，然后套上套环，通过油压机拉动芯棒，使得芯棒与铜管做相对滑动与角度摆动；套环按开口尺寸从大到小依次与芯棒配合挤压铜管，最终获得带沟槽的成形铜管。
本发明所述的带沟槽结晶器铜管的成形模具及制备方法，能够通过挤压成形方法，快速精确地制备带沟槽铜管，无需额外的机械加工步骤，而且材料利用率高，能够极大地降低带沟槽铜管的制造成本，便于大批量推广应用。
实施例1
如图1和2所示，本发明提供了一种带沟槽连铸结晶器铜管的制备方法与成形模具，其成形模具包括芯棒和套环，芯棒用于成形铜管内表面，套环用于成形铜管带沟槽的外表面。
套环分为锥段和直段，直段部分设计有一系列规则排布的型牙，型牙横截面为梯形、矩形或弧形。
套环有3-5组，其内口和型牙尺寸逐渐逼近铜管外表面设计尺寸。
制备时首先将预制的铜管坯(图3所示)固定于芯棒小端，然后套上套环，通过油压机拉动芯棒，使得芯棒与铜管做相对滑动与角度摆动。套环按开口尺寸从大到小依次与芯棒配合挤压铜管，最终获得带沟槽的成形铜管，如图4所示。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种带沟槽结晶器铜管的成形模具，其特征在于，包括：
芯棒，用于成形铜管内表面；
套环，设有多组，用于成形铜管带沟槽的外表面，且所述套环内腔包括锥段和直段，所述直段部分的圆周设有规则排布的型牙。
2.根据权利要求1所述的带沟槽结晶器铜管的成形模具，其特征在于，包括：
所述直段的圆周转角位置形成不具备型牙的过渡圆弧，且所述过渡圆弧同所述锥段的锥面形成匹配的倾斜角度。
3.根据权利要求1所述的带沟槽结晶器铜管的成形模具，其特征在于，包括：
所述型牙的型牙横截面为梯形、矩形或弧形。
4.根据权利要求1所述的带沟槽结晶器铜管的成形模具，其特征在于，包括：
所述套环设有3-5组，且所述套环的内口和型牙尺寸从小至大依次形成，其中，具有最小的内口和型牙尺寸的套环，其内口和型牙尺寸同铜管外表面设计尺寸间隙配合。
5.根据权利要求4所述的带沟槽结晶器铜管的成形模具，其特征在于，包括：
所述的套环内口为正方形，且正方形的直角位置圆弧过渡，所述套环的外壁为圆形。
6.一种采用上述权利要求1所述带沟槽结晶器铜管的成形模具的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
制备时，首先将预制的铜管毛坯固定于芯棒小端，然后套上套环，通过油压机拉动芯棒，使得芯棒与铜管做相对滑动与角度摆动；
套环按开口尺寸从大到小依次与芯棒配合挤压铜管，最终获得带沟槽的成形铜管。
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