CN210125719U - 一种浇铸铜宽锭用结晶系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种浇铸铜宽锭用结晶系统，涉及铸造技术领域，本实用新型包括铜水炉、结晶器和流管，其中，结晶器内腔对应铸坯长边的侧壁为向外凸起的补偿结构，补偿结构在水平面上的投影为圆弧形；流管包括连接段、过渡段和插入段，且该流管内设置有进液孔，进液孔的底部向下倾斜设置有贯穿插入段的流口；铜水炉上设置有浇注口，上述连接段卡接在浇注口内，上述插入段的下部插入结晶器内的铜液中，且上述流口浸没在结晶器内的铜液中。本实用新型的主要用途是可明显减少铸锭缺陷，降低产品改制和回炉带来的成本增加，提高生产效率。

Description

一种浇铸铜宽锭用结晶系统

技术领域

本实用新型涉及铸造技术领域，更具体地说，涉及一种浇铸铜宽锭用结晶系统。

背景技术

在连续及半连续铜及铜合金铸锭的生产过程中，铸造炉内的铜液经过流管流入水冷结晶器中，通过结晶器的水冷和铸造机的牵引，完成铸锭的铸造。流管的作用主要是改变流股在结晶器内的流动状态，分散流股带入的热量等。现有技术中使用的流管的结构是在其管腔底部的两侧开设水平流口或向上倾斜流口，其中，水平流口在浇铸过程中会出现两个方面的问题：一是铜液流股对铸坯窄边冲击强烈，从圆形流口流出的铜液流股的流速不均，流体走向紊乱，不利于铸坯凝壳的形成和均匀成长；二是铜液流柱的冲击深度大，结晶器内铜液温度分布不均，阻碍了气体、夹杂物的排出，铸锭内部容易形成夹渣和气孔缺陷，影响铸锭表面状态和内部质量；而向上倾斜流口在浇铸过程中，为了不破坏表面覆盖层，必然将流管插入铜液内很深的位置处，带来的问题是不利于铜水的进一步排气，降低铸造质量。

而浇铸的铜宽锭质量除了与流管的结构设计有关外，还与结晶器的结构密切相关，因铸造过程中铸锭内部存在冷却速度差，中心部位的金属最后凝固、冷却并收缩，使铸锭的尺寸小于结晶器的内腔尺寸，尤其在铸锭较宽时，宽度方向显得尤为明显，形成肉眼可见的凹弧。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种浇铸铜宽锭用结晶系统，采用本实用新型的技术方案，可明显减少铸锭缺陷，降低产品改制和回炉带来的成本增加，提高生产效率。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种浇铸铜宽锭用结晶系统，包括铜水炉、结晶器和流管，其中，所述铜水炉内的铜水通过流管流入结晶器内；

所述结晶器内腔对应铸坯长边的侧壁为向外凸起的补偿结构，所述的补偿结构在水平面上的投影为圆弧形；

所述的流管从上至下依次包括连接段、过渡段和插入段，且该流管内设置有进液孔，所述进液孔沿流管的轴向依次贯穿连接段、过渡段至插入段的内部，但不贯穿插入段，且该进液孔的底部向下倾斜设置有贯穿插入段的流口，所述流口的中轴线与上述结晶器的体对角线相重合，该流口至少为一对，且每对流口的中轴线在水平面上的投影相重合；

所述的铜水炉上设置有浇注口，上述连接段卡接在浇注口内，上述插入段的下部插入结晶器内的铜液中，且上述流口浸没在结晶器内的铜液中。

进一步地，所述圆弧形为其首尾连线上的1/8、3/8、1/2、5/8和7/8位置处距首尾连线的距离值分别为1.7mm、3.8 mm、4.2 mm、3. 8 mm和1.7mm这5个离散点绘制的拟合曲线。

进一步地，所述流口向下的倾斜角度为10-15°。

进一步地，所述流口的直径为6mm。

进一步地，所述的流口为两对。

进一步地，所述流管的长度为280mm。

进一步地，结晶器内铜水的液面与结晶器口沿保持 1-2cm，且上述插入段的下部插入铜水的深度保持 1-2cm。

进一步地，所述进液孔未贯穿的插入段部分高度为14-16mm。

进一步地，所述的连接段为上小下大的圆台形结构。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

（1）本实用新型的一种浇铸铜宽锭用结晶系统，其结晶器内腔对应铸坯长边的侧壁为向外凸起的补偿结构，该补偿结构在水平面上的投影为圆弧形。需要说明的是：因铸造过程中铸锭内部存在冷却速度差，中心部位的金属最后凝固、冷却并收缩，使铸锭的尺寸小于结晶器的内腔尺寸，尤其在铸锭较宽时，宽度方向显得尤为明显，形成肉眼可见的凹弧。本实用新型通过采用补偿的方法，改进结晶器的内部形状，将结晶器内腔对应铸坯长边的侧壁设计为向外凸起的补偿结构，从而利用凸出来部分的铜水补充冷却后产生的凹面，使铸锭的表面变平。需要进一步说明的是：补偿结构在水平面上的投影为圆弧形，一方面，更有利于铸锭的表面变平，另一方面，方便结晶器加工。

（2）本实用新型的一种浇铸铜宽锭用结晶系统，针对浇铸尺寸为300*420mm的铜宽锭，该圆弧形为其首尾连线上的1/8、3/8、1/2、5/8和7/8位置处距首尾连线的距离值分别为1.7mm、3.8 mm、4.2 mm、3. 8 mm和1.7mm这5个离散点绘制的拟合曲线。需要说明的是：申请人经过长期的生产实践和理论分析发现，该圆弧形为其首尾连线上的1/8、3/8、1/2、5/8和7/8位置处距首尾连线的距离值分别为1.7mm、3.8 mm、4.2 mm、3. 8 mm和1.7mm这5个离散点绘制的拟合曲线，得到的结晶器1的形状，最能使最终冷却收缩量获得补偿，铸造出平的铜宽锭，有利于后续轧制的进行。

（3）本实用新型的一种浇铸铜宽锭用结晶系统，其进液孔的底部向下倾斜设置有贯穿插入段的流口，流口的中轴线与上述结晶器的体对角线相重合，该流口至少为一对，且每对流口的中轴线在水平面上的投影相重合。需要说明的是：本实用新型通过流管的流口向下倾斜设置，一方面，在不破坏表面覆盖层的情况下，可明显降低流口位置距离液面的高度，方便进一步排除铜水中未逸出的气体，另一方面，可增加铜水流入结晶器的速度，铜水流向明确，具有一定冲击，从而对铜水有一定的搅拌，使温度更快的向周围传递，进而使铜水的一次冷却效果更好，有利于铸锭凝壳的形成和均匀成长，减小缩孔、裂纹等缺陷的产生，故可不降低原有拉铸速度，保证生产效率。需要进一步说明的是：针对铜宽锭而言，铜水流出到达边部较慢，不能及时冷却降温，而本实用新型中流口的中轴线与上述结晶器的体对角线相重合这一设计，可解决这一技术问题。

（4）本实用新型的一种浇铸铜宽锭用结晶系统，其结构设计合理，原理简单，便于推广使用。

附图说明

图1为本实用新型中结晶器与流管的配合结构示意图；

图2为图1中沿A-A的剖视图。

示意图中的标号说明：

1、结晶器；

11、补偿结构；

2、流管；

21、连接段；22、过渡段；23、插入段；24、进液孔；25、流口。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

结合图1和图2，本实施例的一种浇铸铜宽锭用结晶系统，包括铜水炉、结晶器1和流管2，其中，铜水炉内的铜水通过流管2流入结晶器1内。

如图1所示，结晶器1内腔对应铸坯长边的侧壁为向外凸起的补偿结构11，该补偿结构11在水平面上的投影为圆弧形。需要说明的是：因铸造过程中铸锭内部存在冷却速度差，中心部位的金属最后凝固、冷却并收缩，使铸锭的尺寸小于结晶器1的内腔尺寸，尤其在铸锭较宽时，宽度方向显得尤为明显，形成肉眼可见的凹弧。本实用新型通过采用补偿的方法，改进结晶器1的内部形状，将结晶器1内腔对应铸坯长边的侧壁设计为向外凸起的补偿结构11，从而利用凸出来部分的铜水补充冷却后产生的凹面，使铸锭的表面变平。需要进一步说明的是：补偿结构11在水平面上的投影为圆弧形，一方面，更有利于铸锭的表面变平，另一方面，方便结晶器1加工。

具体在本实施例中，针对浇铸尺寸为300*420mm的铜宽锭，该圆弧形为其首尾连线上的1/8、3/8、1/2、5/8和7/8位置处距首尾连线的距离值分别为1.7mm、3.8 mm、4.2 mm、3.8 mm和1.7mm这5个离散点绘制的拟合曲线。需要说明的是：申请人经过长期的生产实践和理论分析发现，该圆弧形为其首尾连线上的1/8、3/8、1/2、5/8和7/8位置处距首尾连线的距离值分别为1.7mm、3.8 mm、4.2 mm、3. 8 mm和1.7mm这5个离散点绘制的拟合曲线，得到的结晶器1的形状，最能使最终冷却收缩量获得补偿，铸造出平的铜宽锭，有利于后续轧制的进行。

如图2所示，流管2从上至下依次包括连接段21、过渡段22和插入段23，该连接段21通过过渡段22与插入段23相连，铜水炉上设置有浇注口，流管2上的连接段21卡接在该浇注口内，本实施例中连接段21为上小下大的圆台形结构。需要说明的是：由于流管2需要将铜水炉内的铜水引至结晶器1内进行冷却结晶，而流管2是通过其上的连接段21固定在铜水炉的浇注口上，故本实用新型通过将连接段21设计为上小下大的圆台形结构，可使得铜水炉的浇注口与流管2上的连接段21相配合时，卡接的更紧密，从而保证铜水能够顺利的流进流管2内，从而完成后续结晶过程。

如图2所示，该流管2内设置有进液孔24和流口25，该进液孔24和流口25均为直通孔。本实用新型通过流管2内设置的进液孔24和流口25，顺利将铜水炉内的铜水引至结晶器1内。

如图2所示，进液孔24沿流管2的轴向依次贯穿连接段21、过渡段22至插入段23的内部，但不贯穿插入段23。需要说明的是：申请人在设计进液孔24 时，基于长期的生产实践和理论分析发现，最终拉铸出的铜宽锭质量与铜水沿哪个方向进入结晶器1内是有一定关联的，申请人经过后期实验的不断探索，最终发现铜水不能沿着竖直方向直接进入结晶器1内，因为这会导致位于结晶器1内的中部和周部铜水冷却速度相差较大，最终导致拉铸出的铸锭内部容易存在气孔、夹杂等缺陷，因此，本实用新型中进液孔24并不贯穿插入段23，从而消除铜水流入时对铸造液穴的冲击，缩短液穴深度，从而缩小凝固过渡区，进而保证结晶器1内的中部和周部铜水冷却速度相差不大，提高铸锭的质量。

如图2所示，进液孔24的底部向下倾斜设置有贯穿插入段23的流口25，流口25的中轴线与上述结晶器1的体对角线相重合，该流口25至少为一对，且每对流口25的中轴线在水平面上的投影相重合。需要说明的是：本实用新型通过流管2的流口25向下倾斜设置，一方面，在不破坏表面覆盖层的情况下，可明显降低流口25位置距离液面的高度，方便进一步排除铜水中未逸出的气体，另一方面，可增加铜水流入结晶器1的速度，铜水流向明确，具有一定冲击，从而对铜水有一定的搅拌，使温度更快的向周围传递，进而使铜水的一次冷却效果更好，有利于铸锭凝壳的形成和均匀成长，减小缩孔、裂纹等缺陷的产生，故可不降低原有拉铸速度，保证生产效率。需要进一步说明的是：针对铜宽锭而言，铜水流出到达边部较慢，不能及时冷却降温，而本实用新型中流口25的中轴线与上述结晶器1的体对角线相重合这一设计，可解决这一技术问题。

具体在本实施例中，流管2的长度为280mm，流口25向下的倾斜角度为10-15°，流口25的直径为6mm，且流口25为两对。需要说明的是：本实用新型通过对流管2的长度、流口25向下的倾斜角度、流口25的直径以及流口25的对数进行具体设置，更有利于应对铸锭变宽引起的结晶器1中部和周围存在的冷却速度不一致现象，从而显著提高铸锭的质量，满足铸锭的生产需求。

如图2所示，上述插入段23的下部插入结晶器1内的铜液中，且流口25浸没在结晶器1内的铜液中。需要说明的是：浇铸时，流管2上的插入段23，其下部需插入结晶器1内的铜液中，且要求流管2内的流口25完全浸没在结晶器1内的铜液中，从而减小或消除铜水流入时对铸造液穴的冲击，缩短液穴深度，从而缩小凝固过渡区，进而保证结晶器1内的中部和周部铜水冷却速度相差不大，提高铸锭的质量。

具体在本实施例中，结晶器1内铜水的液面与结晶器1口沿保持 1-2cm，且插入段23的下部插入铜水的深度保持 1-2cm，从而确保在拉铸过程中液面平稳，进而能够保障铜水在结晶器1内良性结晶，提升铸造质量，同时，考虑到要满足上述条件，本实用新型中将进液孔24未贯穿的插入段23部分高度设计为14-16mm。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种浇铸铜宽锭用结晶系统，其特征在于：包括铜水炉、结晶器（1）和流管（2），其中，所述铜水炉内的铜水通过流管（2）流入结晶器（1）内；

所述结晶器（1）内腔对应铸坯长边的侧壁为向外凸起的补偿结构（11），所述的补偿结构（11）在水平面上的投影为圆弧形；

所述的流管（2）从上至下依次包括连接段（21）、过渡段（22）和插入段（23），且该流管（2）内设置有进液孔（24），所述进液孔（24）沿流管（2）的轴向依次贯穿连接段（21）、过渡段（22）至插入段（23）的内部，但不贯穿插入段（23），且该进液孔（24）的底部向下倾斜设置有贯穿插入段（23）的流口（25），所述流口（25）的中轴线与上述结晶器（1）的体对角线相重合，该流口（25）至少为一对，且每对流口（25）的中轴线在水平面上的投影相重合；

所述的铜水炉上设置有浇注口，上述连接段（21）卡接在浇注口内，上述插入段（23）的下部插入结晶器（1）内的铜液中，且上述流口（25）浸没在结晶器（1）内的铜液中。

2.根据权利要求1所述的一种浇铸铜宽锭用结晶系统，其特征在于：所述圆弧形为其首尾连线上的1/8、3/8、1/2、5/8和7/8位置处距首尾连线的距离值分别为1.7mm、3.8 mm、4.2mm、3. 8 mm和1.7mm这5个离散点绘制的拟合曲线。

3.根据权利要求1所述的一种浇铸铜宽锭用结晶系统，其特征在于：所述流口（25）向下的倾斜角度为10-15°。

4.根据权利要求3所述的一种浇铸铜宽锭用结晶系统，其特征在于：所述流口（25）的直径为6mm。

5.根据权利要求4所述的一种浇铸铜宽锭用结晶系统，其特征在于：所述的流口（25）为两对。

6.根据权利要求1所述的一种浇铸铜宽锭用结晶系统，其特征在于：所述流管（2）的长度为280mm。

7.根据权利要求1所述的一种浇铸铜宽锭用结晶系统，其特征在于：结晶器（1）内铜水的液面与结晶器（1）口沿保持 1-2cm，且上述插入段（23）的下部插入铜水的深度保持 1-2cm。

8.根据权利要求7所述的一种浇铸铜宽锭用结晶系统，其特征在于：所述进液孔（24）未贯穿的插入段（23）部分高度为14-16mm。

9.根据权利要求1所述的一种浇铸铜宽锭用结晶系统，其特征在于：所述的连接段（21）为上小下大的圆台形结构。

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