CN211438014U - 一种整体式连铸结晶器的石墨模具及其结晶器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种整体式连铸结晶器的石墨模具及其结晶器，其中，该整体式连铸结晶器的石墨模具包括石墨模芯棒和石墨模外套，所述石墨模外套沿轴向设有第一通孔，所述石墨模芯棒安装在所述石墨模外套的第一通孔内，石墨模芯棒的第一端与所述石墨模外套的第一端的端面持平，石墨模芯棒的第二端伸出于所述石墨模外套的第二端的端面。因此，本实用新型具有有利于改善一次冷却区的冷却作用的、可以满足高速化和高效率铸造生产的需求的优点。

Description

一种整体式连铸结晶器的石墨模具及其结晶器

技术领域

本实用新型涉及结晶器领域，尤其涉及一种整体式连铸结晶器的石墨模具及其结晶器。

背景技术

在铜管铸造结晶器中，核心部分是位于一次冷却区内的铸造石墨模具300。铸造结晶器的一次冷却区要实现将进入石墨模具300腔内的高温铜液，分别从石墨模外套302及石墨模芯棒301进行动态散热降温，以实现铸造管壁的内外层金属凝固结晶。在铸造牵引机的连续周期拉停和退停牵引动作下，内外表层金属已降温凝固的铜管进入结晶器的二次冷却器200内，在二次冷却水的直接喷淋下，进一步带走热量降低温度，完成管壁中间层金属的凝固和结晶。因此，结晶器石墨模具300的设计影响到结晶器可以达到的最大铸造速度和一次冷却区的冷却结晶状态，也会决定经过二次冷却区后铸造管的结晶组织状态，还会影响到铸造管的直度、表面质量状态及相应的铸造模具使用寿命等，因此，结晶器石墨模具300的设计就显得尤为重要。

目前，由于采用的通常是旧式框架式结晶器，在旧式框架式结晶器的石墨模具300中，石墨模芯棒301通常与石墨模外套302长度相同或略为加长，石墨模芯棒301的长度通常为380-430mm，石墨模具300完全位于一次冷却器100内，且前端与一次冷却器100的前端面持平，此种旧式框架式结晶器适合于400mm/分钟以下的低速铸造。此外，框架式结晶器一次冷却区的冷却铜套400和石墨模外套302的结合长度较长(参见图1和图2)，一次冷却区的长度也就较长。

由于现有的这种铸造结晶器及石墨模具的设计形式存在上述缺陷，石墨模芯棒301通常与石墨模外套302长度相同，一次冷却区的热量大部分也就只能通过石墨模外套302和铜套400导出，如此导致一次冷却区的冷却效果差，冷却能力不足，只能适应低速铸造生产，通常在400毫米/分钟以下才能保证安全、稳定的铸造生产。铸造生产时牵引速度只能在400mm/分钟以下，通常为200-400mm/分钟，产量低，一旦铸造牵引速度过高，如达到300mm/分钟以上，可以从正在铸造的铸锭锯切端口的内孔看到铸造石墨模芯棒301端面因温度过高出现发黄现象，如继续提升铸造速度，结晶冷却后铸造管出现内孔缩小超出控制标准，甚至出现铸造实心棒料情况及铸造拉漏生产事故，因此，不适合于高速化和高效率铸造生产。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种有利于改善一次冷却区的冷却作用的、可以满足高速化和高效率铸造生产的需求的整体式连铸结晶器的石墨模具。

本实用新型还提供可以满足高速化和高效率铸造生产的需求的结晶器。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：提供一种整体式连铸结晶器的石墨模具，包括石墨模芯棒和石墨模外套，所述石墨模外套沿轴向设有第一通孔，所述石墨模芯棒安装在所述石墨模外套的第一通孔内，石墨模芯棒的第一端与所述石墨模外套的第一端的端面持平，石墨模芯棒的第二端伸出于所述石墨模外套的第二端的端面。

作为本实用新型的改进，所述石墨模芯棒伸出的长度为D1，D1的取值范围为80mm≤D1≤150mm。

作为本实用新型的改进，所述石墨模外套的用于与铜套结合的长度为D2，D2的取值范围为170mm≤D2≤180mm。

作为本实用新型的改进，所述石墨模芯棒包括石墨模芯棒前段和石墨模芯棒后段，所述石墨模芯棒前段和石墨模芯棒后段是拼接为一体的。

作为本实用新型的改进，所述石墨模芯棒前段和石墨模芯棒后段是通过螺纹结构拼接的。

作为本实用新型的改进，所述石墨模芯棒通过销钉与所述石墨模外套紧固连接。

本实用新型的另外一种方案是：提供一种结晶器，包括石墨模具、铜套、具有铸造孔的一次冷却器、二次冷却器，以及铸造起引棒，所述铜套镶在所述石墨模具的外表面，所述石墨模具和铜套设置在一次冷却器的铸造孔内，所述铸造起引棒插接在所述石墨模具前端，所述二次冷却器安装在一次冷却器前端，所述一次冷却器安装在铸造炉面板上，所述石墨模具为前述的石墨模具，所述石墨模芯棒的伸出于所述石墨模外套的第二端的端面的部分进入所述二次冷却器内。

作为本实用新型的改进，所述一次冷却器包括一次冷却器主体、前法兰、后法兰，以及冷却中间套，所述前法兰位于铸造孔的前端面，所述后法兰位于铸造孔后端面，所述冷却中间套位于铸造孔内。

作为本实用新型的改进，所述一次冷却器主体、冷却中间套和前法兰是通过第一连接件装配成一体。

本实用新型由于包括石墨模芯棒和石墨模外套，所述石墨模外套沿轴向设有第一通孔，所述石墨模芯棒安装在所述石墨模外套的第一通孔内，石墨模芯棒的第一端与所述石墨模外套的第一端的端面持平，石墨模芯棒的第二端伸出于所述石墨模外套的第二端的端面，本实用新型中的石墨模具在使用时，安装在结晶器中时，所述石墨模芯棒的伸出于所述石墨模外套的第二端的端面的部分进入所述二次冷却器内，即石墨模芯棒伸出石墨模外套的部分完全处于二次冷却区中，利用二次冷却区过冷度大的作用，石墨模芯棒伸出石墨模外套的部分则能从一次冷却区导出更多的热量进入二次冷却区，由二次冷却区进行冷却，如此便提高了对一次冷却区的铸造管的内表面的冷却作用，强化结晶器二次冷却区对铸造管内部传导散热冷却作用，缩短了固液界面的液穴深度，从而使得本实用新型的石墨模具适合于高速化和高效率生产，本实用新型的石墨模具满足了空调制冷、通讯射频电缆及电子元器件冷却用铜管生产企业对铜管生产效率及产品质量提升要求的进一步提高，较好地满足铸造生产，进一步提升铸造拉引速度，提升铸造可靠性以降低因铸造拉漏异常导致的事故。因此，本实用新型具有有利于改善一次冷却区的冷却作用的、可以满足高速化和高效率铸造生产的需求的优点。

附图说明

图1为本实用新型现有技术中的框架式结晶器安装在铸造炉面板时的结构示意图；

图2为图1中的石墨模具的结构示意图；

图3为本实用新型中的石墨模具的第一种实施方式的结构示意图；

图4为图3的立体结构示意图；

图5为本实用新型中的石墨模具的第二种实施方式的结构示意图；

图6为图5中的石墨模芯棒结构示意图；

图7为本实用新型中的结晶器安装在铸造炉面板时的结构示意图；

图8为图7中的A处放大结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

请先参见图3至图4，图3至图4揭示的是整体式连铸结晶器的石墨模具的一种实施方式，一种整体式连铸结晶器的石墨模具，包括石墨模芯棒31和石墨模外套32，所述石墨模外套32沿轴向设有第一通孔320，所述石墨模芯棒31安装在所述石墨模外套32的第一通孔320内，石墨模芯棒的第一端311与所述石墨模外套的第一端321的端面持平，石墨模芯棒的第二端312伸出于所述石墨模外套的第二端322的端面，本实用新型中，具体的，所述石墨模芯棒31的第二端312的伸出的长度为D1，D1的取值范围为80mm≤D1≤150mm，本实施例中，D1的长度为100mm。本实用新型中的石墨模具3在使用时，安装在结晶器中时，所述石墨模芯棒31的伸出于所述石墨模外套的第二端的端面322的部分D1进入二次冷却器内，即石墨模芯棒31伸出石墨模外套32的部分完全处于二次冷却区中，利用二次冷却区过冷度大的作用，石墨模芯棒31的伸出石墨模外套32的部分则能从一次冷却区导出更多的热量进入二次冷却区，由二次冷却区进行冷却，如此便提高了对一次冷却区的铸造管的内表面的冷却作用，强化结晶器二次冷却区对铸造管内部传导散热冷却作用，缩短了固液界面的液穴深度，因此，本实用新型的石墨模具3可以满足于高速化和高效率的铸造生产需求。

本实用新型中，优选的，所述石墨模外套32的用于与铜套结合的长度为D2，D2的取值范围为170mm≤D2≤180mm。本实施例中，具体的，所述D2为175mm，相对于现有技术中的旧式框架式结晶器而言，本实施例缩短石墨模外套32用于与铜套结合的长度D2，从而缩短石墨模外套32与铜套的过盈配合的热交换的长度，使得结晶器一次冷却区的长度整体缩短，使一次冷却区整体带走热量略为降低，提高了铸造管离开一次冷却区出口时的温度。此改进可强化二次冷却区的过冷度大的作用，从而有利于铸造管内部柱状晶区晶粒细化，有利于改善铸造管的直度和减弱铸造管内外表面周期凝固作用，进而改善内外表面铸造质量。

本实用新型中，具体的，所述石墨模芯棒31通过销钉34与所述石墨模外套32紧固连接，具体的，石墨模芯棒31和石墨模外套32装配时，石墨模芯棒31和石墨模外套32紧配合，并且有预定的过盈量，装配到位后打销钉孔，然后再装入石墨材质的销钉34后，石墨模外套32的外圆再车圆，本实施例中，所述销钉34有3个，当然，所述销钉34的数量可以根据需要设置。如此的优点在于可以保证石墨模芯棒31和石墨模外套32同心、紧固、防松等功能，所述销钉34也采用相同的石墨材质，这样才可以有同样的膨胀系数和耐高温铜液的浸泡。

本实用新型还可以设为第二种实施方式(如图5至图6所示)，第二种实施方式与第一种实施方式大体上相同，其不同之处在于，所述石墨模芯棒31包括石墨模芯棒前段313和石墨模芯棒后段314，所述石墨模芯棒前段313和石墨模芯棒后段314是拼接为一体的。在石墨模具3的制作过程中，采用同样规格的国产石墨坯料将方坯料车为圆坯后，掏孔加工分离出石墨模外套和石墨模芯棒前段两部分坯料后，分别进行车削加工为石墨模外套32和石墨模芯棒前段313，然后使用相同材质的低成本回收石墨模芯棒，加工出所需要的石墨模芯棒后段314，墨模芯棒后段314与石墨模芯棒前段313进行表面抛光处理，最后拼接的石墨模芯棒31与石墨模外套32拼装为整套的石墨模具3。如此的优点在于，实现了旧款石墨模芯棒的回收利用，以及石墨模芯棒31的较低成本制作，并具有较长使用寿命。

本实用新型中，具体的，所述石墨模芯棒前段313和石墨模芯棒后段314是通过螺纹结构拼接的，如此的优点在于，方便石墨模芯棒前段313和石墨模芯棒后段314的拆装。

本实用新型还提供一种结晶器(如图7和图8所示)，一种结晶器，包括石墨模具3、铜套4、具有铸造孔的一次冷却器1、二次冷却器6，以及铸造起引棒7，所述铜套4镶在所述石墨模具3的外表面，所述石墨模具3和铜套4设置在一次冷却器1的铸造孔内，所述铸造起引棒7插接在所述石墨模具3前端，所述二次冷却器6安装在一次冷却器1前端，所述一次冷却器1安装在铸造炉面板81上，所述石墨模具3为前述的石墨模具3，所述石墨模芯棒31的伸出于所述石墨模外套的第二端322的端面的部分进入所述二次冷却器6内，即石墨模芯棒31伸出石墨模外套32的部分完全处于二次冷却区中，在二次冷却区较强冷却作用下，提高了铸造一次冷却区的铜套4内表面散热冷却作用，强化结晶器二次冷却区对铸造管内部传导散热冷却作用，缩短了固液界面的液体穴深度。因此，本实用新型的石墨模具3可以满足于高速化和高效率的铸造生产需求，本实用新型可使结晶器在更高铸造牵引速度下安全稳定生产，提升了铸造安全可靠性和铸造生产效率。

本实用新型中，优选的，所述一次冷却器1包括一次冷却器主体10、前法兰18、后法兰19，以及冷却中间套5，所述前法兰18位于铸造孔的前端面，所述后法兰19位于铸造孔后端面，所述冷却中间套5位于铸造孔内。具体的，所述一次冷却器主体10、冷却中间套5和前法兰18是通过第一连接件装配成一体。一次冷却器整体是通过第一连接件装配而成为一体的，因此，相对于现有技术中的焊接成型而言，本实用新型的一次冷却器1不存在焊接应力，结构更为牢固，各零部件装配后尺寸精度更高，在铸造使用过程中更不易出现铸造管结晶组织不均、结晶器变形、影响安装精度及铸造生产安全等问题，使用寿命更长；所述一次冷却器主体10是通过整块的坯料直接加工而成的，因此，本实用新型在安装或者拆卸时，由于所述一次冷却器主体10是整体式的，因此，在整体装配好之后，可以将整块一次冷却器主体10及装配于其上的其他部件整体吊运至铸造炉水平铸造出铜口上，一次便可完成多孔铸造的安装，非常方便，拆卸时，也可以将整块一次冷却器主体10及装配于其上的其他部件整体吊运离开铸造炉水平铸造出铜口，操作方便，拆装效率高，工作量更少。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种整体式连铸结晶器的石墨模具，其特征在于，包括石墨模芯棒(31)和石墨模外套(32)，所述石墨模外套(32)沿轴向设有第一通孔(320)，所述石墨模芯棒(31)安装在所述石墨模外套(32)的第一通孔(320)内，石墨模芯棒的第一端(311)与所述石墨模外套的第一端(321)的端面持平，石墨模芯棒的第二端(312)伸出于所述石墨模外套的第二端(322)的端面。

2.根据权利要求1所述的整体式连铸结晶器的石墨模具，其特征在于，所述石墨模芯棒(31)伸出的长度为D1，D1的取值范围为80mm≤D1≤150mm。

3.根据权利要求2所述的整体式连铸结晶器的石墨模具，其特征在于，所述石墨模外套(32)的用于与铜套结合的长度为D2，D2的取值范围为170mm≤D2≤180mm。

4.根据权利要求1、2或3所述的整体式连铸结晶器的石墨模具，其特征在于，所述石墨模芯棒(31)包括石墨模芯棒前段(313)和石墨模芯棒后段(314)，所述石墨模芯棒前段(313)和石墨模芯棒后段(314)是拼接为一体的。

5.根据权利要求4所述的整体式连铸结晶器的石墨模具，其特征在于，所述石墨模芯棒前段(313)和石墨模芯棒后段(314)是通过螺纹结构拼接的。

6.根据权利要求1、2或3所述的整体式连铸结晶器的石墨模具，其特征在于，所述石墨模芯棒(31)通过销钉(34)与所述石墨模外套(32)紧固连接。

7.一种结晶器，包括石墨模具(3)、铜套(4)、具有铸造孔的一次冷却器(1)、二次冷却器(6)，以及铸造起引棒(7)，所述铜套(4)镶在所述石墨模具(3)的外表面，所述石墨模具(3)和铜套(4)设置在一次冷却器(1)的铸造孔内，所述铸造起引棒(7)插接在所述石墨模具(3)前端，所述二次冷却器(6)安装在一次冷却器(1)前端，所述一次冷却器(1)安装在铸造炉面板(81)上，其特征在于，所述石墨模具(3)为权利要求1至6中任意一项权利要求所述的石墨模具(3)，所述石墨模芯棒(31)的伸出于所述石墨模外套的第二端(322)的端面的部分进入所述二次冷却器(6)内。

8.根据权利要求7所述的结晶器，其特征在于，所述一次冷却器(1)包括一次冷却器主体(10)、前法兰(18)、后法兰(19)，以及冷却中间套(5)，所述前法兰(18)位于铸造孔的前端面，所述后法兰(19)位于铸造孔后端面，所述冷却中间套(5)位于铸造孔内。

9.根据权利要求8所述的结晶器，其特征在于，所述一次冷却器主体(10)、冷却中间套(5)和前法兰(18)是通过第一连接件装配成一体。

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