CN115194103A - 一种有色金属连续铸造用具有防泄漏功能的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种有色金属连续铸造用具有防泄漏功能的冷却装置，涉及连续铸造技术领域。为了解决水缝过大或过小对结晶器的结晶效率均造成负面影响，甚至会导致结晶器内部冷却液气化引发其破裂泄露，受冷却液流态的影响冷却铜管效率提升受到局限的问题。本发明包括有挤出铜管，挤出铜管外周套设并固接有冷却壳体，挤出铜管的左部固接有密封端板，密封转环转动连接在冷却壳体左端，挤出铜管中部设置有辅助吸热组件，分隔框体内部设置有流态转换组件。本发明通过辅助吸热组件和流态转换组件，使冷却液在分隔框体与挤出铜管之间的水缝内流态进行变化，使冷却液在水缝之间的流态具有局部混合效果。

Description

一种有色金属连续铸造用具有防泄漏功能的冷却装置

技术领域

本发明涉及连续铸造技术领域，尤其涉及一种有色金属连续铸造用具有防泄漏功能的冷却装置。

背景技术

在有色金属的连续铸造过程中，结晶器作为金属融水结晶成型的重要部分，结晶器是一种槽型容器，结晶槽可用作蒸发结晶器或冷却结晶器，传统结晶器的长度、水缝宽度、铜管等均有特定型号和形状。

在传统结晶器中，对铜管冷却的水缝宽度为3.8mm-4mm，水缝宽度过宽导致冷却液流通过慢，冷却液于铜管表面流通速度过慢会气化，气体膨胀导致结晶器破裂泄露，对金属融水的结晶造成负面影响，而水缝宽度过窄会导致冷却液流通量过小，对铜管的散热效果会很大程度上降低，传统结晶器增大结晶效率的方法多通过增大冷却液与铜管接触面积的方式实现，但是增大接触面积的同时需要考虑对冷却液流动速度的影响，避免冷却液留存气化导致结晶器损坏，因此结晶器的结晶效率依然受到局限。

发明内容

本发明提供了一种通过换热量调节有色金属连续铸造用具有防泄漏功能的冷却装置，目的是克服水缝过大或过小对结晶器的结晶效率均造成负面影响，甚至会导致结晶器内部冷却液气化引发其破裂泄露，受冷却液流态的影响冷却铜管的效率提升受到局限的缺点。

根据上述技术问题，本发明提出下述具体技术方案：一种有色金属连续铸造用具有防泄漏功能的冷却装置，包括有挤出铜管，挤出铜管外周套设并固接有冷却壳体，冷却壳体的左端为敞口结构，挤出铜管用于金属融水的限位挤出，挤出铜管的左部固接有密封端板，密封转环转动连接在冷却壳体左端，密封转环与密封端板转动密封配合，冷却壳体左部周向设置有若干个进水口，密封端板上周向开设有若干个出水口，冷却壳体左端固定设置有支撑环，支撑环中部开设有方形通孔，支撑环位于密封端板和密封转环的左侧并与其二者贴合，支撑环与冷却壳体配合并与密封转环限位配合，支撑环右侧面固定安装有分隔框体，分隔框体与挤出铜管之间形成用于冷却液流通的水缝，挤出铜管中部设置有辅助其对金属融水吸热的辅助吸热组件，分隔框体内部设置有流态转换组件，流态转换组件用于改变水缝之间冷却液的流动状态，辅助吸热组件和流态转换组件配合变化水缝之间冷却液流态。

作为更进一步的优选方案，若干个出水口分为四组，每组出水口分别与密封端板的中部方形通孔的一侧边相贴合，每组内出水口的直径渐变式均匀变化。

作为更进一步的优选方案，冷却壳体与分隔框体之间固定设置有分隔架，分隔架的右端固接有四个分隔板，每个分隔板分别与挤出铜管和冷却壳体固接，支撑环中部方形通孔的四个对角与挤出铜管之间也分别设置有分隔板，分隔架和右侧的四个分隔板将冷却壳体与分隔框体之间的腔体分隔为四个流通腔体。

作为更进一步的优选方案，辅助吸热组件包括有连接杆，连接杆设置有八个，八个连接杆分别固定连接在挤出铜管四个角的边缘，同侧面的两个连接杆上固定设置有若干个散热叶，散热叶上开设有若干个串流孔，相邻的两个连接杆与分隔框体之间固接有分隔支撑板，分隔支撑板分别与相邻的散热叶和分隔框体紧密配合，分隔支撑板将分隔框体与挤出铜管之间分隔为四个水缝。

作为更进一步的优选方案，散热叶与挤出铜管相邻表面之间的角度为45°，串流孔的开设方向与挤出铜管的轴向平行。

作为更进一步的优选方案，每组内的出水口最大直径渐变式排布朝向，指向于散热叶的倾斜朝向位置。

作为更进一步的优选方案，流态转换组件包括有引流板，引流板设置有四组，四组引流板的右端分别转动连接在相邻分隔框体的内侧面右部，引流板上开设有导流孔，引流板的外表面左部固接有固定销，支撑环的方形通孔左部滑动设置有限位板，限位板的内侧表面开设有若干个限位槽，固定销位于相邻限位板的限位槽内，限位板的外侧面固接有L形限位架，密封转环的右侧面周向分别开设有四个限位滑槽，L形限位架的上部位于相邻的密封转环上限位滑槽内。

作为更进一步的优选方案，导流孔的开设方向与引流板之间的角度为45°。

作为更进一步的优选方案，导流孔的开设方向与相邻的散热叶之间呈90°夹角。

作为更进一步的优选方案，还包括有限位块，限位块周向设置有若干个，若干个限位块分别固定连接在冷却壳体左端外侧面，密封转环外侧面周向设置有若干个限位框，限位框上转动设置有弹性锁紧件，弹性锁紧件用于限位块与限位框之间的限位固定。

通过上述具体方案，本发明具备以下优点：本发明通过辅助吸热组件和流态转换组件，使冷却液在分隔框体与挤出铜管之间的水缝内流态进行变化，使冷却液在水缝之间的流态具有局部混合效果，

通过辅助吸热组件，挤出铜管与冷却液之间的热交换面积增大，同时辅助吸热组件对水缝内冷却液的流态进行变化，使与辅助吸热组件和挤出铜管接触的冷却液始终发生变化，加快了热量在冷却液内的均匀分布，避免局部冷却液气化导致冷凝器损坏，通过流态转换组件，对水缝之间冷却液与冷却腔体内冷却液的热交换效率进行提高，并且对水缝内冷却液的流态配合散热叶进行引导，进一步加强冷却液与散热叶的动态接触范围，

通过分隔架和分隔板将冷却壳体内部分隔为四个冷却腔体，使冷却壳体内部腔体内冷却液量均匀，以此使四个冷却腔体内部流通的冷却液受到重力的影响降至最小，水缝内冷却液的流动方向与挤出铜管内流通的金属融水和冷却腔体内冷却液的流通方向均相反，以此对金属融水实现更高的热量传递效率，且增加了冷却腔体内冷却液与水缝内的冷却液之间的换热效率，

通过弹性锁紧件便于密封转环转动的快速调节，便于操作人员的快速操作。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的冷却壳体立体结构剖面图。

图3为本发明的分隔框体立体结构示意图。

图4为本发明的密封端板立体结构示意图。

图5为本发明的辅助吸热组件立体结构示意图。

图6为本发明的流态转换组件第一部分立体结构示意图。

图7为本发明的流态转换组件第二部分立体结构示意图。

其中：1-挤出铜管，2-冷却壳体，3-密封端板，4-密封转环，5-进水口，6-出水口，7-支撑环，8-分隔框体，9-分隔架，10-分隔板，11-辅助吸热组件，111-连接杆，112-散热叶，113-串流孔，114-分隔支撑板，12-流态转换组件，121-引流板，122-导流孔，123-固定销，124-限位板，125-L形限位架，13-限位块，14-限位框，15-弹性锁紧件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种有色金属连续铸造用具有防泄漏功能的冷却装置，如图1-图7所示，包括有挤出铜管1，挤出铜管1外周套设并焊接有冷却壳体2，冷却壳体2的左端为敞口结构，挤出铜管1用于金属融水的限位挤出，挤出铜管1的左部焊接有密封端板3，密封转环4转动连接在冷却壳体2左端，密封转环4与密封端板3转动密封配合，冷却壳体2左部周向设置有若干个进水口5，进水口5与外界循环水设备相连通，密封端板3上周向开设有若干个出水口6，出水口6也与外界循环水设备相连通，若干个出水口6分为四组，每组出水口6分别与密封端板3的中部方形通孔的一侧边相贴合，每组内的出水口6直径渐变式均匀变化，以实现对冷却壳体2内冷却液的定向引导，冷却壳体2左端固定安装有支撑环7，支撑环7中部开设有方形通孔，支撑环7位于密封端板3和密封转环4的左侧并与其二者贴合，支撑环7与冷却壳体2配合并与密封转环4限位配合，支撑环7右侧面焊接有分隔框体8，分隔框体8与挤出铜管1之间形成用于冷却液流通的水缝，冷却液通过进水口5从冷却壳体2左部进入其中并向右流动，冷却液再通过分隔框体8右部向左流动，挤出铜管1中部设置有辅助其对金属融水吸热的辅助吸热组件11，通过辅助吸热组件11使挤出铜管1与冷却液之间的热交换面积增大，同时辅助吸热组件11对水缝内冷却液的流态进行变化，使与辅助吸热组件11和挤出铜管1接触的冷却液始终发生变化，分隔框体8内部设置有流态转换组件12，流态转换组件12用于改变水缝之间冷却液的流动状态，在流态转换组件12的作用下，对水缝之间冷却液与冷却腔体内冷却液的热交换效率进行提高。

在持续向进水口5通入冷却液的前提下，金属融水通过挤出铜管1进行定型挤出，并且在冷却壳体2内部流通冷却液的作用下，金属融水从外周表面向内逐渐结晶，以实现金属融水的连续铸造过程，在冷却液对挤出铜管1进行冷却时，由于金属融水的结晶规律，分隔框体8与挤出铜管1形成的水缝之间流通速度过快，并不会对金属融水的结晶速度产生影响，并且冷却液作用于挤出铜管1的冷却温度同样具有最大的影响能力，因此金属融水的结晶速度多通过增大挤出铜管1与冷却液之间的冷却面积来实现，通过辅助吸热组件11增大对挤出铜管1的热传递效率，并且增大了与冷却液之间的接触面积，在正常流态的冷却液作用于挤出铜管1时，传统结晶器水缝的间距为3.8mm-4mm之间，水缝过小冷却液流通量小导致金属融水的结晶效果不佳，水缝过大容易导致与挤出铜管1贴紧的冷却液流通速度稍慢，冷却液局部升温气化膨胀导致整个结晶装置损毁泄露，因此在辅助吸热组件11和流态转换组件12的作用下，使冷却液在分隔框体8与挤出铜管1之间的水缝内流态进行变化，冷却液在水缝之间的流态具有局部混合效果，辅助吸热组件11使冷却液与挤出铜管1的静态接触换热面积增大，再配合流态转换组件12增大了冷却液与挤出铜管1的运动接触范围，使冷却液的升温更加均匀，避免其发生局部的冷却液气化，防止了结晶器泄露情况的发生。

实施例2

在实施例1的基础之上，如图2所示，冷却壳体2与分隔框体8之间固定设置有分隔架9，分隔架9的右端焊接有四个分隔板10，每个分隔板10分别与挤出铜管1和冷却壳体2固定连接，支撑环7中部方形通孔的四个对角与挤出铜管1之间也分别设置有分隔板10，分隔架9和右侧的四个分隔板10将冷却壳体2与分隔框体8之间的腔体分隔为四个流通腔体，为使冷却壳体2内部腔体内冷却液量均匀，通过分隔架9和分隔板10将冷却壳体2内部分隔为四个冷却腔体，以此使四个冷却腔体内部流通的冷却液受到重力的影响降至最小。

由于水缝的间距较小，其内部冷却液吸收的热量经过分隔框体8的传递，被冷却腔体内冷却液吸收部分热量，以此避免水缝内冷却液温度升高气化，水缝内冷却液的流动方向与挤出铜管1内流通的金属融水和冷却腔体内冷却液的流通方向均相反，以此对金属融水实现更高的热量传递效率，且增加了冷却腔体内冷却液与水缝内的冷却液之间的换热效率。

如图3和图5所示，辅助吸热组件11包括有连接杆111，连接杆111设置有八个，八个连接杆111分别固定连接在挤出铜管1四个角的边缘，同侧面的连接杆111两个上固定设置有若干个散热叶112，散热叶112与挤出铜管1相邻表面之间的角度为45°，倾斜设置的散热叶112起到对冷却液在水缝中流动的引导作用，散热叶112上开设有若干个串流孔113，串流孔113的开设方向与挤出铜管1的轴向平行，串流孔113作用是增大冷却液与散热叶112接触面积，同时还减小了散热叶112对冷却液的阻力，避免由于散热叶112导致的冷却液积存，相邻的两个连接杆111与分隔框体8之间固定安装有分隔支撑板114，分隔支撑板114分别与相邻的散热叶112和分隔框体8紧密配合，分隔支撑板114将分隔框体8与挤出铜管1之间分隔为四个水缝，四个水缝分别与四个冷却腔体相连通。

如图2、图6和图7所示，流态转换组件12包括有引流板121，引流板121设置有四组，四组引流板121的右端分别通过转动销转动连接在相邻分隔框体8的内侧面右部，引流板121上开设有导流孔122，导流孔122的开设方向与引流板121之间的角度为45°，导流孔122不会影响冷却液沿引流板121的移动趋势，导流孔122的开设方向与相邻的散热叶112之间呈90°夹角，导流孔122起到对散热叶112引起水流变化的重叠影响，以此产生冷却液的局部循环作用，引流板121的外表面左部焊接有固定销123，支撑环7的方形通孔左部滑动设置有限位板124，限位板124的内侧表面开设有若干个限位槽，固定销123位于相邻限位板124的限位槽内，通过限位板124对引流板121的位置进行同一调节，限位板124的外侧面固接有L形限位架125，密封转环4的右侧面周向分别开设有四个限位滑槽，L形限位架125的上部位于相邻的密封转环4上限位滑槽内。

在辅助吸热组件11的作用下，挤出铜管1与冷却液之间的热交换面积增大，同时辅助吸热组件11对水缝内冷却液的流态进行变化，使与辅助吸热组件11和挤出铜管1接触的冷却液始终发生变化，加快了热量在冷却液内的均匀分布，避免局部冷却液气化导致冷凝器损坏，冷却液进入水缝经过散热叶112的引流，其将产生左视图方向顺时针的运动趋势，并且在串流孔113的作用下，部分冷却液通过散热叶112向左流通，增大冷却液与散热叶112接触面积的同时还减小了散热叶112对冷却液的阻力，避免由于散热叶112导致的冷却液积存，其中水缝中不被散热叶112阻挡部分的冷却液流速会相较更快，因此流通速度更快的冷却液对与散热叶112接触配合的冷却液产生吸力，促使与散热叶112接触的冷却液向外与流通速度快的冷却液混合，水缝内的冷却液在流动至最左端时经过直径渐变的出水口6排出，在直径不同的出水口6均匀向外引出下，对水缝内冷却液的流量趋势进行引导，使水缝内冷却液排出的方向朝向受散热叶112引导水流动的方向，便于冷却液沿散热叶112进行流动换热。

在流态转换组件12的作用下，对水缝之间冷却液与冷却腔体内冷却液的热交换效率进行提高，并且对水缝内冷却液的流态配合散热叶112进行引导，进一步加强冷却液与散热叶112的动态接触范围，冷却液经过水缝时，经过散热叶112的引导发生顺时针运动趋势的冷却液在混合流态下，配合引流板121对顺时针方向运动的水流进行局部折流，导流孔122不对水平向左移动的水流进行减缓，反而配合顺时针向左移动的水流进行水缝内部的循环引导，将顺时针移动的水流进行左视图方向逆时针方向的引导，以此形成水缝内部的水流局部循环，以实现冷却液与散热叶112和引流板121的动态接触面积的增大，使热量在水缝内部冷却液之间的分布更为均匀，且冷却液与散热叶112和引流板121的热交换效率同样得到提高，为适配不同液态冷却介质和冷却介质的流速，通过密封转环4带动L形限位架125沿支撑环7中部的方形通孔移动，同步调节引流板121与分隔框体8之间的角度，以此对引流板121引流冷却液的方向进行适应性调节，当引流板121与散热叶112之间的夹角变小时，对冷却液流动的阻力减小，水缝间局部循环的横向范围将增大，适应水流较慢的情况，当引流板121与散热叶112之间的夹角变小时，对冷却液的引流阻力将适应增大，局部循环的横向范围也将缩小，适用于水流较快的情况。

每组内的出水口6最大直径渐变式排布朝向，指向于散热叶112的倾斜朝向位置。

实施例3

在实施例2的基础之上，如图1所示，还包括有限位块13，限位块13周向设置有若干个，若干个限位块13分别焊接在冷却壳体2左端外侧面，密封转环4外侧面周向设置有若干个限位框14，限位框14上转动安装有弹性锁紧件15，此实施例中弹性锁紧件15采用橡胶凸轮可形变锁紧件，弹性锁紧件15用于限位块13与限位框14之间的限位固定。

通过弹性锁紧件15便于密封转环4转动的快速调节，通过旋松弹性锁紧件15解除对限位块13和限位框14之间的位置锁定，此时便于操作人员对密封转环4进行调整，调整完成后同样通过弹性锁紧件15对限位框14和限位块13之间的位置进行限定。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有色金属连续铸造用具有防泄漏功能的冷却装置，其特征在于：包括有挤出铜管（1），挤出铜管（1）外周套设并固接有冷却壳体（2），冷却壳体（2）的左端为敞口结构，挤出铜管（1）用于金属融水的限位挤出，挤出铜管（1）的左部固接有密封端板（3），密封转环（4）转动连接在冷却壳体（2）左端，密封转环（4）与密封端板（3）转动密封配合，冷却壳体（2）左部周向设置有若干个进水口（5），密封端板（3）上周向开设有若干个出水口（6），冷却壳体（2）左端固定设置有支撑环（7），支撑环（7）中部开设有方形通孔，支撑环（7）位于密封端板（3）和密封转环（4）的左侧并与其二者贴合，支撑环（7）与冷却壳体（2）配合并与密封转环（4）限位配合，支撑环（7）右侧面固定安装有分隔框体（8），分隔框体（8）与挤出铜管（1）之间形成用于冷却液流通的水缝，挤出铜管（1）中部设置有辅助其对金属融水吸热的辅助吸热组件（11），分隔框体（8）内部设置有流态转换组件（12），流态转换组件（12）用于改变水缝之间冷却液的流动状态，辅助吸热组件（11）和流态转换组件（12）配合变化水缝之间冷却液流态。

2.如权利要求1所述的一种有色金属连续铸造用具有防泄漏功能的冷却装置，其特征在于：若干个出水口（6）分为四组，每组出水口（6）分别与密封端板（3）的中部方形通孔的一侧边相贴合，每组内出水口（6）的直径渐变式均匀变化。

3.如权利要求1所述的一种有色金属连续铸造用具有防泄漏功能的冷却装置，其特征在于：冷却壳体（2）与分隔框体（8）之间固定设置有分隔架（9），分隔架（9）的右端固接有四个分隔板（10），每个分隔板（10）分别与挤出铜管（1）和冷却壳体（2）固接，支撑环（7）中部方形通孔的四个对角与挤出铜管（1）之间也分别设置有分隔板（10），分隔架（9）和右侧的四个分隔板（10）将冷却壳体（2）与分隔框体（8）之间的腔体分隔为四个流通腔体。

4.如权利要求3所述的一种有色金属连续铸造用具有防泄漏功能的冷却装置，其特征在于：辅助吸热组件（11）包括有连接杆（111），连接杆（111）设置有八个，八个连接杆（111）分别固定连接在挤出铜管（1）四个角的边缘，同侧面的两个连接杆（111）上固定设置有若干个散热叶（112），散热叶（112）上开设有若干个串流孔（113），相邻的两个连接杆（111）与分隔框体（8）之间固接有分隔支撑板（114），分隔支撑板（114）分别与相邻的散热叶（112）和分隔框体（8）紧密配合，分隔支撑板（114）将分隔框体（8）与挤出铜管（1）之间分隔为四个水缝。

5.如权利要求4所述的一种有色金属连续铸造用具有防泄漏功能的冷却装置，其特征在于：散热叶（112）与挤出铜管（1）相邻表面之间的角度为45°，串流孔（113）的开设方向与挤出铜管（1）的轴向平行。

6.如权利要求4所述的一种有色金属连续铸造用具有防泄漏功能的冷却装置，其特征在于：每组内的出水口（6）最大直径渐变式排布朝向，指向于散热叶（112）的倾斜朝向位置。

7.如权利要求4所述的一种有色金属连续铸造用具有防泄漏功能的冷却装置，其特征在于：流态转换组件（12）包括有引流板（121），引流板（121）设置有四组，四组引流板（121）的右端分别转动连接在相邻分隔框体（8）的内侧面右部，引流板（121）上开设有导流孔（122），引流板（121）的外表面左部固接有固定销（123），支撑环（7）的方形通孔左部滑动设置有限位板（124），限位板（124）的内侧表面开设有若干个限位槽，固定销（123）位于相邻限位板（124）的限位槽内，限位板（124）的外侧面固接有L形限位架（125），密封转环（4）的右侧面周向分别开设有四个限位滑槽，L形限位架（125）的上部位于相邻的密封转环（4）上限位滑槽内。

8.如权利要求7所述的一种有色金属连续铸造用具有防泄漏功能的冷却装置，其特征在于：导流孔（122）的开设方向与引流板（121）之间的角度为45°。

9.如权利要求7所述的一种有色金属连续铸造用具有防泄漏功能的冷却装置，其特征在于：导流孔（122）的开设方向与相邻的散热叶（112）之间呈90°夹角。

10.如权利要求1所述的一种有色金属连续铸造用具有防泄漏功能的冷却装置，其特征在于：还包括有限位块（13），限位块（13）周向设置有若干个，若干个限位块（13）分别固定连接在冷却壳体（2）左端外侧面，密封转环（4）外侧面周向设置有若干个限位框（14），限位框（14）上转动设置有弹性锁紧件（15），弹性锁紧件（15）用于限位块（13）与限位框（14）之间的限位固定。

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