CN202169361U - 提高铜管水平连铸铸坯晶粒均匀性的螺旋式冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种提高铜管水平连铸铸坯晶粒均匀性的螺旋式冷却装置，具有套装在石墨结晶器外圈上的铜套，所述的铜套外圈上具有螺旋式沟槽，铜套上套装有与螺旋式沟槽形成封闭螺旋式水腔的冷却水套，螺旋式水腔的两端分别设有进水管接口和出水管接口。本实用新型采用螺旋式水腔进行冷却，冷却水沿预定的沟槽流动，不存在死角；铜套与冷却水直接接触、换热效果更好；冷却水沿沟槽从石墨结晶器外端逐步往里冷却，使石墨结晶器每一段的冷却更均匀，温度梯度变化更稳定，从而使铸坯上下端面的晶粒更均匀。

Description

提高铜管水平连铸铸坯晶粒均匀性的螺旋式冷却装置

技术领域

本实用新型涉及铜管铸坯设备技术领域，尤其是一种提高铜管水平连铸铸坯晶粒均匀性的螺旋式冷却装置。

背景技术

目前，铜管铸坯的成材工艺有两种，一是水平连铸连轧法，另一是挤压法。挤压法由于挤压技术水平低，产品的偏心度大，重量轻，成材率低，成本高，能耗高，已逐步被各厂商放弃使用。水平连铸连轧法与传统的挤压法相比，具有成本低、能耗小、效率高、成材率高等特点，因而得到了较快的发展。铜管铸坯的水平连铸普遍选用石墨结晶器作为铸造模具，在铸坯生产过程中普遍采用直接水冷式铸造，即铸坯除了受到石墨结晶器内水室的间接冷却外，在石墨结晶器的出口处直接受到二次冷却水的强烈冷却。其中，石墨结晶器内水室冷却称为第一次水冷，石墨结晶器出口处的水冷称为第二次水冷，第一次水冷进行的热交换只有30％，形成了铸坯外壳的作用，70％左右的热交换主要在第二次水冷中进行。第二次水冷的换热总量要远大于第一次水冷。但是，第一次水冷对连铸过程却更为关键，这是因为：(1)第一次水冷形成的铸坯外壳是第二次水冷的基础，如果铸坯外壳未能良好形成，即拉离石墨结晶器出口，铜液直接接触第二次冷却水可能造成爆炸、拉漏；(2)第一次水冷决定了铸坯产品外表面一定深度的晶粒状态；(3)连铸过程中，铸坯外壳受到连续的拉应力和内部热应力，如果强度不足，则易因应力作用造成外部裂纹等缺陷。

在第一次水冷装置中，冷却水隙处是冷却水与铜套进行换热的位置。因此，采用多大的冷却水隙，水隙部分的长度多少，微小水隙部分的尺寸精度如何保证等，是关系到一次水冷设备的重要问题。

如图1所示，现有技术中石墨结晶器的缝隙式冷却结构示意图，石墨结晶器1外套装有与其配套的铜套2，铜套2外套装有内衬套5，内衬套5外套装冷却水套6，内衬套5和冷却水套6两端通过压盖3固定连接，内衬套5上具有两个环形沟槽与冷却水套6配合形成两个冷水腔，冷水腔下方设有与冷水腔连通的进水管接口7，冷水腔上方设有与冷水腔连通的出水管接口4。冷却水从进水管接口7进入冷却水套6与内衬套5之间的冷水腔，从出水管接口4流出，铸坯从石墨结晶器1中引出，石墨结晶器1与铜套2装配在一起，石墨结晶器1冷却依靠铜套2将热量传递到内衬套5中的冷却水中。

本冷却装置的缺点：

1)、冷却水流动不顺畅，存在死角，会使得铜套2各个部位的冷却不均匀，引起铸坯内部晶粒的不均匀；

2)、冷却水从下面进入，从上面流出，造成下端面水温始终低，上端面水温始终高。上下端面的温度不一致，使得上下端的晶粒也不一致，不均匀；

3)、冷却水进入内衬套5冷却时因高温会产生水蒸汽，水蒸汽聚积在冷却水通道的边缘角落，阻碍冷却水冷却铜套2的冷却效果，从而使得石墨结晶器1的温度不均匀，加剧铸坯晶粒的不均匀性；

4)、图1所示的缝隙式冷却方式结构，冷却水通过冷却水套6的冷却水量小，而且在冷却水套6中的流速变缓，很难带走石墨结晶器1产生的大量热量，使得铸坯内部晶粒发生了变化，晶粒变得粗大，铸坯性能下降，模具成型表面加剧磨损，铸坯表面质量变差，缺陷变多。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了解决现有技术的不足，本实用新型提供一种提高铜管水平连铸铸坯晶粒均匀性的螺旋式冷却装置，采用螺旋式冷却方式，冷却更加均匀，铸坯性能更加稳定，铸坯晶粒的均匀性、一致性更好。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种提高铜管水平连铸铸坯晶粒均匀性的螺旋式冷却装置，具有套装在石墨结晶器外圈上的铜套，所述的铜套外圈上具有螺旋式沟槽，铜套上套装有与螺旋式沟槽形成封闭螺旋式水腔的冷却水套，螺旋式水腔的两端分别设有进水管接口和出水管接口。

所述的螺旋式水腔朝向石墨结晶器出口的一端设有进水管接口，螺旋式水腔朝向石墨结晶器进口的一端设有出水管接口。

所述的进水管接口设置在冷却水套的下端，所述的出水管接口设置在冷却水套的上端。

本实用新型的有益效果是，本实用新型的提高铜管水平连铸铸坯晶粒均匀性的螺旋式冷却装置采用螺旋式水腔进行冷却，冷却水沿预定的沟槽流动，不存在死角；铜套与冷却水直接接触、换热效果更好；冷却水沿沟槽从石墨结晶器外端逐步往里冷却，使石墨结晶器每一段的冷却更均匀，温度梯度变化更稳定，从而使铸坯上下端面的晶粒更均匀。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是现有冷却装置的结构示意图。

图中：1.石墨结晶器，2.铜套，3.压盖，4.出水管接口，5.内衬套，6.冷却水套，7.进水管接口。

图2是本实用新型的提高铜管水平连铸铸坯晶粒均匀性的螺旋式冷却装置最佳实施例的结构示意图；

图3是本实用新型所述铜套的局部剖视图。

图中：1.石墨结晶器，2.铜套，3.进水管接口，4.出水管接口，5.冷却水套。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

图2图3是本实用新型的提高铜管水平连铸铸坯晶粒均匀性的螺旋式冷却装置的最佳实施例，具有套装在石墨结晶器1外圈上的铜套2，铜套2外圈上具有螺旋式沟槽，铜套2上套装有与螺旋式沟槽形成封闭螺旋式水腔的冷却水套5，螺旋式水腔的两端分别设有进水管接口3和出水管接口4。

进水管接口3设置在螺旋式水腔朝向石墨结晶器1出口的一端，出水管接口4设置在螺旋式水腔朝向石墨结晶器1进口的一端。

进水管接口3设置在冷却水套5的下端，出水管接口4设置在冷却水套5的上端。

冷却水从进水管接口3进入，经铜套2上的螺旋式沟槽后从出水管接口4流出。铸坯从石墨结晶器1中引出，石墨结晶器1与铜套2装配在一起，石墨结晶器1冷却依靠铜套2将热量传递到冷却水中。采用这种螺旋式冷却方式，冷却更加均匀，铸坯性能更加稳定，铸坯晶粒的均匀性、一致性更好。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (3)

1.一种提高铜管水平连铸铸坯晶粒均匀性的螺旋式冷却装置，具有套装在石墨结晶器(1)外圈上的铜套(2)，其特征在于：所述的铜套(2)外圈上具有螺旋式沟槽，铜套(2)上套装有与螺旋式沟槽形成封闭螺旋式水腔的冷却水套(5)，螺旋式水腔的两端分别设有进水管接口(3)和出水管接口(4)。

2.如权利要求1所述的提高铜管水平连铸铸坯晶粒均匀性的螺旋式冷却装置，其特征在于：所述的进水管接口(3)设置在螺旋式水腔朝向石墨结晶器(1)出口的一端，出水管接口设置在螺旋式水腔朝向石墨结晶器(1)进口的一端。

3.如权利要求2所述的提高铜管水平连铸铸坯晶粒均匀性的螺旋式冷却装置，其特征在于：所述的进水管接口(3)设置在冷却水套(5)下端，所述的出水管接口(4)设置在冷却水套(5)的上端。

Images