CN112743058A - 一种连续铸造机及连铸方法 - Google Patents

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左天应
陈融
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Abstract

本申请涉及一种连续铸造机及连铸方法，连续铸造机包括工作台、结晶器、引锭杆，其特征是：还设置有中间包、过渡管、热电偶，工作台上设有用于储存溶液的中间包，所述的中间包包括加热器及其包围的坩埚，热电偶与坩埚外部接触，所述过渡管与结晶器密封连接，所述过渡管为空心圆管，保护气体供给装置通过进气口通至过渡管外壁，所述结晶器包括水冷铜套和与水冷铜套过盈配合的衬套，引锭杆置于过渡管、结晶器中间并与结晶器间隙配合，引锭杆前端与动力装置连接。连铸方法包括以下步骤：加料‑熔炼‑捞渣‑精炼‑通过塞棒控制机构打开过渡管进行浇铸，浇铸完成后进行二次水冷，拉拔。本申请结构简洁，低成本、浇铸质量好，不易氧化、可实现连续生产。

Description

一种连续铸造机及连铸方法
技术领域
本申请涉及一种连续铸造机及连铸方法，主要适用于铜及铜合金的连续铸造生产。
背景技术
铜及铜合金的传统连铸方式中，通常保温炉坩埚与结晶器直接密闭连接，结晶器使用寿命短；只能通过控制拉拔速度来间接控制炉内液面，且无法监测炉内温度；成型铸锭表面氧化，需清洗后再使用，不方便与后道工序对接。
发明内容
本申请的目的在于克服现有技术中存在的不足，而提供一种低成本、高效率、实现连续生产的连续铸造机及连铸方法。
本申请解决上述问题所采用的技术方案包括：一种连续铸造机，包括工作台、中间包、过渡管、结晶器、引锭杆、热电偶。工作台上设有用于储存溶液的中间包，所述的中间包包括加热器及其包围的坩埚，热电偶与坩埚外部接触，所述过渡管与结晶器密封连接，所述过渡管为空心圆管，保护气体供给装置通过进气口通至过渡管外壁，从而达到保护过渡管的效果，所述结晶器包括水冷铜套和与水冷铜套过盈配合的衬套，引锭杆置于过渡管、结晶器中间并与结晶器间隙配合（指引锭杆前后移动时，引锭杆始终与结晶器前端密封连接），引锭杆前端与动力装置连接。
本申请所述塞棒控制机构包括手柄，转轴、塞棒，转轴安装在工作台上，手柄与转轴连接，转轴与塞棒一端连接，塞棒另一端密封穿过坩埚的坩埚盖进入坩埚内并与石墨过渡管入口配合，塞棒放下可与过渡管紧密连接，过渡管与坩埚紧密连接，结晶器与过渡管紧密连接，保证连铸在密封低氧化条件下进行。
所述结晶器包括石墨衬套、一次水冷铜套、一次冷却装置、二次冷却装置、二次水冷铜套，一次冷却装置包括一次上进水口、一次下进水口、一次上回水口、一次下回水口，二次冷却装置包括二次上进水口、二次下进水口、二次上回水口，水冷设备通过一次水冷控制阀连通至一次上进水口、一次下进水口，一次上进水口、一次下进水口进来的冷水环绕一次水冷铜套吸热后从一次上回水口、一次下回水口排出，水冷设备通过二次水冷控制阀连通至二次上进水口、一次下进水口，二次上进水口、二次下进水口进来的冷水环绕二次水冷铜套且进入二次水冷铜套内的铸锭二次水冷空间，直接对铸锭吸热后从二次上回水口排出。由于采用两次水冷，加速了铸锭冷却过程，不容易发生氧化现象。
本申请所述加热器采用线圈，线圈与电源连接，线圈为空心方管螺旋盘成，线圈圈数由坩埚型号决定，线圈优选为方管但不限于方管，也可以是圆形，多边形以及不规则形状。
本申请所述坩埚材料优选为石墨材料，但不限于石墨材料。
本申请所述塞棒为圆柱状，底部为圆弧面，放下后可与过渡管入口配合，塞棒材料优选为石墨材料，但不限于石墨材料。
本申请所述过渡管为空心圆管，一端入口与塞棒形成密闭连接，另一端与结晶器密闭连接，过渡管材料优选为石墨材料，但不限于石墨材料。
本申请所述衬套材料优选为石墨材料，但不限于石墨材料。
本申请所述工作台、引锭杆材料优选为Q235钢，但不限于Q235钢。
本申请还可以设置控制器，所述控制器与热电偶、加热器连接，根据热电偶检测温度来反馈控制加热器。控制器还可以与保护气体供给装置、水冷设备的水冷控制阀（包括一次水冷控制阀、二次水冷控制阀）连接，控制它们的操作。
本申请解决上述问题所采用的技术方案还包括：上述连续铸造机的连铸方法，其特征是包括以下步骤：加料-熔炼-捞渣-精炼-通过塞棒控制机构打开过渡管进行浇铸，浇铸完成后进行二次水冷，然后拉拔。其中加料-熔炼-捞渣-精炼为现有技术且都在坩埚中进行，并通过热电偶随时监测坩埚内温度，通过塞棒控制机构来控制浇铸速度，二次快速水冷不容易氧化。
本申请与现有技术相比，具有以下优点和效果：增加过渡管，保持过渡管在保温炉内，过渡管与溶液温度保持一致，可以防止铜合金溶液局部先结晶现象；封闭铸造且结晶器不直接与保温炉相连，延长使用寿命；过渡管周围填充氮气，防止其过快氧化；结晶器整体结构过盈配合，铜合金溶液温度可以通过石墨套均匀传递到铜套，可以通过冷却水及时循环排出，防止出现溶液在结晶器内由于冷却不均匀造成的偏析问题，结构简单，整体稳定；二次冷却改善铸锭质量，成型表面无氧化的铸锭，不需要额外加工，易实现和下道工序的对接，实现自动化生产；热电偶可以即时测温，随着溶液的变化而使功率自动调整，使溶液温度趋于一致，产品质量更稳定。
附图说明
图1是本申请实施例的结构示意图。
图2是本申请实施例塞棒控制机构的放大示意图。
图3是图1的Ⅰ处放大示意图。
图4是本申请实施例结晶器的放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本申请作进一步的详细说明，以下实施例是对本申请的解释而本申请并不局限于以下实施例。本申请所述前后是相对于图1而言的，图1中左为后，右为前。
参见图1～图4，本申请实施例连续铸造机包括工作台2、中间包3、线圈4、石墨坩埚5、手柄6、转轴7、石墨塞棒8、石墨过渡管9、进气口10、结晶器11、石墨衬套12、一次水冷铜套13、一次冷却装置14、二次冷却装置15、引锭杆16、热电偶17、二次水冷铜套18。本申请使用熔炼炉进行熔化原材料，铜合金液直接倒入中间包3中， 热电偶17用来检测石墨坩埚5中的温度，温度信号传送至控制器，由控制器依据石墨坩埚5温度大小来控制中间包3功率。开始工作后，抬起手柄6，联动控制转轴7，引导石墨塞棒8抬起，合金液进入石墨过渡管9，进一步进入结晶器11，在一次冷却装置14作用下成型并与引锭杆16后端（初始位置位于一次冷却装置14对应位置）相连，被引锭杆16牵引拉拔至二次冷却装置15位置，二次冷却装置15作用下成型表面无氧化的质量高的铸锭。
本申请所述石墨塞棒8，手柄6，转轴7及其他连接件组成塞棒控制机构，石墨塞棒8放下可与石墨过渡管9密闭连接，可以控制坩埚内金属液面高度。（塞棒提升时，塞棒与过渡管脱离，液面随溶液流出降低，塞棒放下时，塞棒与过渡管密闭，液面不再降低。）转轴7安装在工作台2上，手柄6与转轴7连接，转轴7与石墨塞棒8一端连接，石墨塞棒8另一端密封穿过坩埚5的坩埚盖51进入坩埚5内并与石墨过渡管9入口91配合，不浇铸或不排氧气时密封盖住石墨过渡管入口91（石墨过渡管9仅入口91与坩埚5可以连通，石墨过渡管9仅前端与结晶器11连通），需要浇铸时抬起。
本申请所述结晶器11上设置有一次上进水口141、一次下进水口142、一次上回水口143、一次下回水口144、二次上进水口145、二次下进水口146、二次上回水口147，水冷设备通过一次水冷控制阀（图上未示出）连通至一次上进水口141、一次下进水口142，一次上进水口141、一次下进水口142进来的冷水环绕一次水冷铜套13吸热后从一次上回水口143、一次下回水口144排出，水冷设备通过二次水冷控制阀（图上未示出）连通至二次上进水口145、一次下进水口146，二次上进水口145、二次下进水口146进来的冷水环绕二次水冷铜套18且进入二次水冷铜套18内的铸锭二次水冷空间181，直接对铸锭吸热后从二次上回水口147排出，达到二次水冷目的。由于采用两次水冷，加速了铸锭冷却过程，不容易发生氧化现象。
本申请所述进气口10通入氮气，充满石墨过渡管9外面周围，防止石墨过渡管9过快氧化。进气口10所通保护气体优选为氮气，但不限于氮气。
本申请所述石墨坩埚5、石墨过渡管9、结晶器11密闭连接，做到封闭铸造。
本申请所述结晶器11包括石墨衬套12、一次水冷铜套13、一次冷却装置14、二次冷却装置15、二次水冷铜套18，石墨衬套12加工后与一次水冷铜套13热配合，形成过盈配合，结构简单，整体稳定。
本申请所述二次冷却装置15作用下，铸锭表面被水冷却，基本无氧化，不需要额外加工，易实现和下道工序的对接，实现自动化生产。
本申请所述测温由热电偶17直接测量，温度信号由控制器接收后按照石墨坩埚5温度大小反馈至中频电源调节输入功率进行闭环控制，铸造温度根据温度传感器的灵敏性来控制，由于信号传送及中频电源的反应，温度误差范围一般控制在±10℃。
凡是本申请技术特征和技术方案的简单变形或者组合，应认为落入本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种连续铸造机，包括工作台、结晶器、引锭杆，其特征是：还设置有中间包、过渡管、热电偶，工作台上设有用于储存溶液的中间包，所述的中间包包括加热器及其包围的坩埚，热电偶与坩埚外部接触，所述过渡管与结晶器密封连接，所述过渡管为空心圆管，保护气体供给装置通过进气口通至过渡管外壁，所述结晶器包括水冷铜套和与水冷铜套过盈配合的衬套，引锭杆置于过渡管、结晶器中间并与结晶器间隙配合，引锭杆前端与动力装置连接。
2.根据权利要求1所述连续铸造机，其特征是：所述塞棒控制机构包括手柄，转轴、塞棒，转轴安装在工作台上，手柄与转轴连接，转轴与塞棒一端连接，塞棒另一端密封穿过坩埚的坩埚盖进入坩埚内并与过渡管入口配合。
3.根据权利要求1所述连续铸造机，其特征是：所述结晶器包括石墨衬套、一次水冷铜套、一次冷却装置、二次冷却装置、二次水冷铜套，一次冷却装置包括一次上进水口、一次下进水口、一次上回水口、一次下回水口，二次冷却装置包括二次上进水口、二次下进水口、二次上回水口，水冷设备通过一次水冷控制阀连通至一次上进水口、一次下进水口，一次上进水口、一次下进水口进来的冷水环绕一次水冷铜套吸热后从一次上回水口、一次下回水口排出，水冷设备通过二次水冷控制阀连通至二次上进水口、一次下进水口，二次上进水口、二次下进水口进来的冷水环绕二次水冷铜套且进入二次水冷铜套内的铸锭二次水冷空间，直接对铸锭吸热后从二次上回水口排出。
4.根据权利要求1所述连续铸造机，其特征是：所述加热器采用线圈，线圈与电源连接，线圈为空心方管螺旋盘成。
5.根据权利要求1所述连续铸造机，其特征是：还设置控制器，所述控制器与热电偶、加热器连接，根据热电偶检测温度来反馈控制加热器。
6.根据权利要求1所述连续铸造机，其特征是：所述坩埚采用石墨材料制成。
7.根据权利要求2所述连续铸造机，其特征是：所述塞棒为圆柱状，塞棒底部为圆弧面，塞棒底部与过渡管入口配合，塞棒材料为石墨材料。
8.根据权利要求3所述连续铸造机，其特征是：所述石墨衬套与一次水冷铜套过盈配合。
9.根据权利要求1～8任一权利要求所述连续铸造机的连铸方法，其特征是包括以下步骤：加料-熔炼-捞渣-精炼-通过塞棒控制机构打开过渡管进行浇铸，浇铸完成后进行二次水冷，拉拔。
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