CN202224613U

CN202224613U - 一种金属水平连铸结晶器

Info

Publication number: CN202224613U
Application number: CN2011203751377U
Authority: CN
Inventors: 王世民; 凌行达; 何占军; 刘合立; 王明军; 钭青波; 史哲
Original assignee: NINGBO ZY COPPER ALLOY CO Ltd
Current assignee: NINGBO ZY COPPER ALLOY CO Ltd
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2021-09-30

Abstract

本实用新型属于冶金设备技术领域，涉及一种金属水平连铸结晶器，为了解决某些金属(例如复杂黄铜)使用常规结晶器无法采用二次直接水冷的方法造成的生产效率低的技术问题，本实用新型提供了一种金属水平连铸结晶器，该结晶器包括石墨套、套在石墨套上的铜套以及冷却铜套的冷却套体，所述冷却套体包括环套，所述环套与铜套之间留有供冷却水通过的间隙，采用以上技术方案即可有效的解决上述技术问题。

Description

一种金属水平连铸结晶器

技术领域

本实用新型属于冶金设备技术领域，涉及一种金属水平连铸结晶器，该结晶器可以应用于对复杂黄铜的水平拉铸。

背景技术

复杂黄铜是以铜锌为基的含有铝锰硅铁镍铅钴等两种及以上元素的多元合金。常含的组元如铝、锰、硅等属于易氧化元素，钴铁镍锰硅等属于高熔点元素，这些元素的存在，铸造时需要较高的温度，这就给后续拉铸的冷却效率提出了更高的要求。

目前，结晶器一般有三部分构成：冷却套体(也即外壳)、铜套和石墨套。冷却套体和铜套外面之间形成密闭的有进出水孔的腔体，石墨套与铜套内面相贴。铜熔体从石墨套一头进入，熔体热量经由石墨套传导到铜套并由循环的冷却水带走。由于结晶器中的腔体截面积远大于进水管的截面积，流体的雷诺数小，热传导效率低，从而高温的铸棒多依靠外部二次直接水冷，来提高拉铸速度。

这种依靠一次间接水冷和二次直接水冷组合的方法的结晶器设计，对于的不能使用二次水直接冷却的复杂黄铜等合金的水平连铸意味着生产效率的降低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于某些金属(例如复杂黄铜)使用常规结晶器无法采用二次直接水冷的方法造成的生产效率低的技术问题，并针对该问题提供一种金属水平连铸结晶器。

本实用新型通过以下技术方案解决上述技术问题：

一种金属水平连铸结晶器，包括石墨套、套在石墨套上的铜套以及冷却铜套的冷却套体，其特征在于所述冷却套体包括环套，所述环套与铜套之间留有供冷却水通过的间隙。

现有金属连铸结晶器冷却效率不高的一个原因在于现有金属水平连铸结晶器用于冷却的腔体的结构设计使得冷却水流动的雷诺数小。

本实用新型大幅度的缩小了冷却水实际发挥冷却作用的冷却空间(在本实用新型中为所述间隙)，从而通过所述间隙的冷却水能得到充分的利用。

本实用新型还采用了以下技术方案：

环套与铜套之间的距离为0.6mm～1.5mm；

环套与铜套之间的距离为0.7mm～1.3mm；

所述冷却套体还包括冷却套体本体，冷却套体本体与环套之间留有容纳冷却水的冷却腔，所述冷却腔由连接冷却套体本体内壁与环套的连接隔环隔成供冷却水通入的进水腔以及排出冷却水的出水腔，所述进水腔与出水腔通过所述间隙连通；

所述冷却套体还包括向所述间隙提供冷却水的进水管，所述环套与铜套之间的截面积与进水管截面积的比值为1.0～1.2；

所述石墨套开有供润滑油通过的第一通孔；

所述铜套设有供润滑油通过的第二通孔，所述第一通孔及第二通孔通过位于铜套及石墨套之间的润滑油通道连通；

所述石墨套内径的锥度为0.2～0.3；

所述石墨套与铜套锥面配合。

附图说明

图1是实施例所述一种金属水平连铸结晶器的结构示意图(仅示一半)。

具体实施方式

本具体实施方式是对本说明书实用新型内容部分的详述，以便于本领域技术人员能够充分的理解本实用新型的技术内容。

一种金属水平连铸结晶器，包括石墨套、套在石墨套上的铜套以及冷却铜套的冷却套体，所述冷却套体包括环套，所述环套与铜套之间留有供冷却水通过的间隙，所述石墨套与铜套锥面配合，以固定石墨套。

一般的，金属铸棒口径增大后，相应的铜套的冷却面积(也即铜套与冷却水接触的面积)也会增大，考虑到单位时间内通入间隙中的冷却水的量是一定的(在进出水管截面一定条件下)，因此，为了保持间隙中冷却水的流速(从而确保较好的冷却效果)，需将环套与铜套之间的距离调小；当然，环套与铜套之间的距离也不能过小，过小的距离往往需要更大的水压驱使冷却水通过间隙，另外，也不利于环套及铜套之间水垢的清理。

综上考虑，本具体实施方式中，环套与铜套之间的距离为0.6mm～1.5mm。

作为一种优选，环套与铜套之间的距离为0.7mm～1.3mm。

上述结构的设计都是为了提高金属水平连铸结晶器的冷却效率，而在实际将上述金属水平连铸结晶器应用于生产时，冷却水一般通过相应的管道进入间隙，冷却水往往集中在与相应管道的出口最靠近的部分间隙端，而无法迅速均匀的分布于整个间隙端，从而造成冷却不均的现象。

本具体实施方式提供的一个解决方案是：所述冷却套体还包括冷却套体本体，冷却套体本体与环套之间留有容纳冷却水的冷却腔，所述冷却腔由连接冷却套体本体内壁与环套的连接隔环隔成供冷却水通入的进水腔以及排出冷却水的出水腔，所述进水腔与出水腔通过所述间隙连通。

上段技术方案为冷却载体进口管增设了一个进水腔，冷却水首先进入进水腔，然后再由进水腔最终进入所述间隙，这样在进入间隙之前，冷却水已经在进水腔的缓冲下，均匀的分布，从而不会造成冷却不均的问题。

本具体实施方式还注意到，金属铸棒在冷却的过程中，伴随着金属铸棒表面氧化物的形成，附着在金属铸棒表面的氧化物实际增加了金属铸棒的直径，并且氧化物的硬度比较高且形状不定，从而会损伤石墨套内壁，本具体实施方式为此向石墨套通入润滑油。实践证明，润滑油的使用不论是从物理角度还是化学角度，都有助于防止石墨套内壁的损伤：

物理角度：润滑油的使用能够降低石墨套与金属铸棒之间的摩擦；

化学角度：润滑油能够燃烧消耗氧化金属铸棒的氧，从而减少金属铸棒表面氧化物的产生(这种燃烧一般发生在金属铸棒拉出结晶器的出口处，燃烧不但能消耗氧，并且也能阻止空气中的氧进入金属铸棒与石墨套之间)。进而，金属铸棒也不会产生夹杂、气孔等铸造缺陷。

金属铸棒的冷却过程中还会发生直径收缩的现象，这一现象与金属铸棒氧化而使口径增粗的现象正好相反，本具体实施方式综合考虑上述两种相反的现象，将石墨套的内径锥度设定为0.2～0.3，以使石墨套内壁在与金属铸棒接触的同时防止石墨套内壁的损伤，由此，生产出的金属铸棒也不会因冷却收缩而产生裂纹。

最后，本具体实施方式还考虑了如何有效的知晓间隙中冷却水的流速，将环套与铜套之间的截面积与向所述间隙提供冷却水的进水管的截面积的比值设置在1.0～1.2之间，从而进水管中冷却水的流速即基本是间隙中冷却水的流速，方便操作人员在需要时，通过调节进水管中冷却水的流速准确的调节冷却水在间隙中的流速。

实施例

见图1，一种金属水平连铸结晶器，用于对ZCuZnAl4Fe3Mn3黄铜的拉铸，包括供铸棒13通过的石墨套16、套在石墨套16上的铜套15以及冷却铜套15的冷却套体。

冷却套体包括冷却套体本体9、环套7、压盖14以及连接冷却套体本体9内壁与环套7的连接隔环17(在本实施例中，冷却套体本体9、环套7以及连接隔环17为一体结构)，环套7与铜套15之间留有供冷却水通过的间隙11，冷却套体本体9与环套7之间留有容纳冷却水的冷却腔，所述连接隔环17将冷却腔隔成两个腔体，分别为进水腔10以及出水腔2，进水腔10上设有进水管8，出水腔2上设有出水管6。

如图1所示，冷却套体本体9一端设有连接板3，铜套15由与连接板3螺栓固定的压盖14固定在冷却套体本体9内，石墨套16与铜套15锥面配合。

本实施例所述ZCuZnAl4Fe3Mn3黄铜含有铝、铁、锰元素，铝、锰都属易氧化元素，铁、锰属于高熔点元素，这些元素的存在，使ZCuZnAl4Fe3Mn3黄铜熔体易氧化和吸气、且流动性变差，同时铸造时需要较高的温度，从而造成所得到的黄铜有氧化夹杂，其内部有气孔的后果。

为此，本实施例一方面将环套7与铜套15之间的距离设为0.9mm，以增加冷却水通过间隙时的雷诺数，进而提高冷却黄铜的效率；另一方面在石墨套16内开设供润滑油通过的第一通孔12，润滑油从设置在铜套15上的第二通孔4以及位于铜套15及石墨套16之间的润滑油通道5流入第一通孔12，润滑油能够消耗进入石墨套及黄铜棒之间的氧，并阻止空气中的氧进入黄铜棒与石墨套之间。使用时，一般在第二通孔4上设置润滑油管1，以方便润滑油的加入。

另外，针对黄铜棒凝固时体积收缩较大，容易产生较大的铸造应力，铸造时易出现裂纹，本实施例将石墨套16的锥度设为0.3。

图1可以看出，冷却水在间隙中的流动方向正好与黄铜棒13的拉铸方向相反，这样使得，黄铜熔体从凝固开始到黄铜棒出结晶器这一方向上，冷却强度逐渐升高，改善了铸造条件，有利于铸棒质量的改进。

本实施例所述一种金属水平连铸结晶器较背景技术部分所述常规结晶器的铸造速度提高约20％，铸棒的成品率提高到98％以上。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.一种金属水平连铸结晶器，包括石墨套、套在石墨套上的铜套以及冷却铜套的冷却套体，其特征在于所述冷却套体包括环套，所述环套与铜套之间留有供冷却水通过的间隙。

2.根据权利要求1所述的一种金属水平连铸结晶器，其特征在于环套与铜套之间的距离为0.6mm～1.5mm。

3.根据权利要求1所述的一种金属水平连铸结晶器，其特征在于环套与铜套之间的距离为0.7mm～1.3mm。

4.根据权利要求1所述的一种金属水平连铸结晶器，其特征在于所述冷却套体还包括冷却套体本体，冷却套体本体与环套之间留有容纳冷却水的冷却腔，所述冷却腔由连接冷却套体本体内壁与环套的连接隔环隔成供冷却水通入的进水腔以及排出冷却水的出水腔，所述进水腔与出水腔通过所述间隙连通。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种金属水平连铸结晶器，其特征在于所述冷却套体还包括向所述间隙提供冷却水的进水管，所述环套与铜套之间的截面积与进水管截面积的比值为1.0～1.2。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种金属水平连铸结晶器，其特征在于所述石墨套开有供润滑油通过的第一通孔。

7.根据权利要求6所述的一种金属水平连铸结晶器，其特征在于所述铜套设有供润滑油通过的第二通孔，所述第一通孔及第二通孔通过位于铜套及石墨套之间的润滑油通道连通。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种金属水平连铸结晶器，其特征在于所述石墨套内径的锥度为0.2～0.3。

9.根据权利要求8所述的一种金属水平连铸结晶器，其特征在于所述石墨套与铜套锥面配合。