CN213496378U - 一种水平连续铸造有色合金用结晶器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水平连续铸造有色合金用结晶器，其特征在于：包括筒状结晶部、筒状隔热部和筒状冷却部，筒状结晶部水平设置，筒状隔热部套装在筒状结晶部的外周侧壁前部，筒状冷却部套装在筒状结晶部的外周侧壁后部；筒状结晶部的内部设有一条前后走向的材料通道，筒状结晶部的外周侧壁下部与筒状冷却部的内周侧壁下部之间设有气隙部。这种水平连续铸造有色合金用结晶器能够在有色金属水平连续铸造过程中使用，使铸坯上下冷却均匀，且结构较为简单，制造成本低，显著提高了生产效率及产品性能与质量，具有很高的使用价值和推广价值。

Description

一种水平连续铸造有色合金用结晶器

技术领域

本实用新型涉及冶金铸造设备技术领域，特别涉及一种水平连续铸造有色合金用结晶器。

背景技术

在冶金工业生产中，随着有色金属加工技术的发展，水平连续铸造工艺相继产生并不断发展。在水平连续铸造生产过程中遇到的质量问题，会对铸坯产品的质量产生影响。

在有色金属的水平连续铸造过程中，存在一个长期难以解决的共同技术问题是：在水平连铸过程中，由于重力对凝固后铸坯会产生向下的作用，导致凝固收缩后的铸坯上部与结晶器之间、铸坯下部与结晶器之间形成的间隙不均匀，上部间隙大于下部间隙，使得铸坯上部的冷却强度小于铸坯下部冷却强度，这种间隙不均匀易导致铸坯内部形成不均匀或不对称的组织，影响金属材料的性能及后期加工。

目前，对于这种水平连铸过程中冷却不均匀的问题的改进方法主要有以下4种：

（1）在结晶器出口适当位置设置支撑辊，增大铸坯下部与结晶器的间隙。这种方法其主要调节作用在于靠近结晶器出口端的铸坯，而对靠近入口端的调整作用有限，然而在靠近结晶器入口端的铸坯温度较高，换热量较大，正是影响水平连铸铸坯质量的关键部分。

（2）通过模具设计改进金属液加入结晶器的方式，例如将上下均匀或者对称的分配方式，改为上下非均匀或者非对称的分配方式，使得金属液从底部流入结晶器。这种方法对水平连铸传热的上下不均匀的调整有限。

（3）在模具内设置水冷铜塞装置，当位于模具下侧壁的水冷铜塞的深度比上侧壁小时，可改善上下冷却不均匀的现象。这种方法适用于模具厚度比较大的大尺寸铸坯的水平连铸。

（4）专利号为CN10248138A的中国发明专利申请说明书中记载的一种实现周向均匀冷却的水平连铸结晶器，在结晶器周向设置多个独立的冷却水腔，通过控制每个冷却水腔的冷却水流量、压力、冷却水温度参数。这种结晶器的结构较为复杂，需要的加工成本较高。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是提供一种水平连续铸造有色合金用结晶器，这种水平连续铸造有色合金用结晶器能够在有色金属水平连续铸造过程中使用，使铸坯上下冷却均匀，且结构较为简单，制造成本较低。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种水平连续铸造有色合金用结晶器，其特征在于：包括筒状结晶部、筒状隔热部和筒状冷却部，筒状结晶部水平设置，筒状隔热部套装在筒状结晶部的外周侧壁前部，筒状冷却部套装在筒状结晶部的外周侧壁后部；筒状结晶部的内部设有一条前后走向的材料通道，筒状结晶部的外周侧壁下部与筒状冷却部的内周侧壁下部之间设有气隙部。

通常，上述材料通道能够供金属材料通过，金属材料由水平方向注入水平放置的筒状结晶部内的材料通道中。

在筒状结晶部的外周侧壁前部设置筒状隔热部，能够逐渐减弱筒状结晶部前部的冷却强度；在筒状结晶部的外周侧壁下部与筒状冷却部的内周侧壁下部之间设置气隙部，使筒状结晶部的外周侧壁下部一定区域形成气隙，增加筒状结晶部的外周侧壁下部与筒状冷却部的内周侧壁下部之间的热阻，减小铸坯下部的冷却强度，保证了铸坯上部与铸坯下部在冷却过程中能够达到均匀冷却的效果，避免出现水平连铸过程中的冷却不均匀现象，有效改善铸坯内部的组织性能。

一种具体方案中，在所述筒状结晶部的外周侧壁下部上加工有凹槽，所述筒状冷却部的内周侧壁下部与该凹槽的槽底和槽壁共同围成所述气隙部。

作为本实用新型的优选方案，所述筒状结晶部、筒状隔热部和筒状冷却部均为圆筒状，所述气隙部的截面形状为圆弧形。

作为本实用新型的优选方案，所述筒状隔热部与筒状冷却部均可拆卸套装在所述筒状结晶部的外周侧上。上述筒状隔热部、筒状冷却部与筒状结晶部设置成可拆卸式结构，便于筒状隔热部、筒状冷却部与筒状结晶部的维修。

作为本实用新型的优选方案，所述筒状隔热部的内部设有隔热腔，隔热腔中充填有石棉。通常，石棉起隔热的作用，利用石棉较差的导热性能，来减弱筒状结晶部前部的冷却强度，调节筒状结晶部前部的温度场。

作为本实用新型的优选方案，所述筒状冷却部的内部设有用于储存冷却介质的介质腔。

作为本实用新型进一步的优选方案，所述筒状冷却部包括冷却上部和冷却下部，冷却上部包覆筒状结晶部的外周侧壁后部的上半部，冷却下部包覆筒状结晶部的外周侧壁后部的下半部；冷却上部的内部设有上介质腔，冷却下部的内部设有下介质腔，下介质腔与上介质腔共同构成所述介质腔，并且下介质腔与上介质腔互不连通；冷却上部上设有上介质入口与上介质出口，上介质入口与上介质出口均与上介质腔相通；冷却下部上设有下介质入口与下介质出口，下介质入口与下介质出口均与下介质腔相通。上述冷却上部和冷却下部独立分开，分别通入冷却介质对筒状结晶部和铸坯的上部、下部进行冷却，可根据实际需要调节冷却介质（如冷却水）的流量、压力等参数，对冷却强度进行调整。

作为本实用新型更进一步的优选方案，所述下介质腔与上介质腔储存的冷却介质均为冷却水，下介质腔的冷却水流量与上介质腔的冷却水流量相等。

由于上述气隙部的厚度直接影响金属材料在通过结晶器的冷却过程中能否实现均匀冷却效果，因此，厂家可以根据不同的金属材料受自重及凝固收缩产生上下区域的间隙差值，来调整筒状结晶部外周侧下部的气隙部厚度、长度等参数，从而保证金属材料通过结晶器能够实现均匀冷却效果。优选所述气隙部的厚度为1mm-5mm，气隙部的长度为100mm-200mm。更优选所述气隙部的厚度为2mm，气隙部的长度为155mm。气隙部的长度是指气隙部在金属材料流动方向上的尺寸。上述筒状结晶部的长度通常为150mm-250mm。

作为本实用新型的优选方案，所述筒状结晶部的外周侧壁上设有涂料层，涂料层处于筒状结晶部的外周侧壁与所述筒状冷却部的内周侧壁之间。上述涂料层一般为水性石墨层。上述涂料层能够消除筒状结晶部的外周侧壁与筒状冷却部的内周侧壁之间的结合面缝隙，保证筒状结晶部与筒状冷却部的紧密结合。

作为本实用新型的优选方案，所述筒状结晶部的材质为石墨。

作为本实用新型进一步的优选方案，所述筒状结晶部包括筒状结晶部主体和环形等静压石墨层，筒状结晶部主体的材质为普通石墨，筒状结晶部主体的内周侧壁前部上设有环形镶嵌区，环形镶嵌区的内径大于筒状结晶部的内周侧壁后部的内径；环形等静压石墨层处于环形镶嵌区中。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

这种水平连续铸造有色合金用结晶器能够在有色金属水平连续铸造过程中使用，使铸坯上下冷却均匀，且结构较为简单，制造成本低，显著提高了生产效率及产品性能与质量，具有很高的使用价值和推广价值。

附图说明

图1是本实用新型具体实施例的结构示意图；

图2是图1中A-A的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行具体描述。

如图1-2所示，本实施例中的水平连续铸造有色合金用结晶器，包括筒状结晶部1、筒状隔热部4和筒状冷却部2，筒状结晶部1水平设置，筒状隔热部4套装在筒状结晶部1的外周侧壁前部，筒状冷却部2套装在筒状结晶部1的外周侧壁后部；筒状结晶部1的内部设有一条前后走向的材料通道11，筒状结晶部1的外周侧壁下部与筒状冷却部2的内周侧壁下部之间设有气隙部3。在筒状结晶部1的外周侧壁下部上加工有凹槽12，筒状冷却部2的内周侧壁下部与该凹槽12的槽底和槽壁共同围成气隙部3。

通常，上述材料通道11能够供金属材料通过，金属材料由水平方向注入水平放置的筒状结晶部1内的材料通道11中。

筒状结晶部1、筒状隔热部4和筒状冷却部2均为圆筒状，气隙部3的截面形状为圆弧形。

筒状隔热部4、筒状冷却部2均可拆卸套装在筒状结晶部1的外周侧上。上述筒状隔热部4、筒状冷却部2与筒状结晶部1设置成可拆卸式结构，便于筒状隔热部4、筒状冷却部2与筒状结晶部1的维修。

筒状隔热部4的内部设有隔热腔41，隔热腔41中充填有石棉5。通常，石棉5起隔热的作用，利用石棉5较差的导热性能，来减弱筒状结晶部1前部的冷却强度，调节筒状结晶部1前部的温度场。

筒状冷却部2的内部设有用于储存冷却介质的介质腔21。

筒状冷却部2包括冷却上部22和冷却下部23，冷却上部22包覆筒状结晶部1的外周侧壁后部的上半部，冷却下部23包覆筒状结晶部1的外周侧壁后部的下半部；冷却上部22的内部设有上介质腔221，冷却下部23的内部设有下介质腔231，下介质腔231与上介质腔221共同构成介质腔21，并且下介质腔231与上介质腔221互不连通；冷却上部22上设有上介质入口222与上介质出口223，上介质入口222与上介质出口223均与上介质腔221相通；冷却下部23上设有下介质入口231与下介质出口232，下介质入口231与下介质出口232均与下介质腔231相通。上述冷却上部22和冷却下部23独立分开，分别通入冷却介质对筒状结晶部1和铸坯的上部、下部进行冷却，可根据实际需要调节冷却介质（如冷却水）的流量、压力等参数，对冷却强度进行调整。

下介质腔231与上介质腔221储存的冷却介质均为冷却水，下介质腔231的冷却水流量与上介质腔221的冷却水流量相等。

由于上述气隙部3的厚度直接影响金属材料在通过结晶器的冷却过程中能否实现均匀冷却效果，因此，厂家可以根据不同的金属材料受自重及凝固收缩产生上下区域的间隙差值，来调整筒状结晶部1外周侧下部的气隙部3厚度、长度等参数，从而保证金属材料通过结晶器能够实现均匀冷却效果。气隙部3的厚度为2mm，气隙部3的长度为155mm。气隙部3的长度是指气隙部3在金属材料流动方向上的尺寸。上述筒状结晶部1的长度通常为205mm。

筒状结晶部1的外周侧壁上设有涂料层13，涂料层13处于筒状结晶部1的外周侧壁与筒状冷却部2的内周侧壁之间。上述涂料层13一般为水性石墨层。上述涂料层13能够消除筒状结晶部1的外周侧壁与筒状冷却部2的内周侧壁之间的结合面缝隙，保证筒状结晶部1与筒状冷却部2的紧密结合。

筒状结晶部1的材质为石墨。筒状结晶部1包括筒状结晶部主体14和环形等静压石墨层15，筒状结晶部主体14的材质为普通石墨，筒状结晶部主体14的内周侧壁前部上设有环形镶嵌区141，环形镶嵌区141的内径大于筒状结晶部1的内周侧壁后部的内径；环形等静压石墨层15处于环形镶嵌区141中。

在筒状结晶部1的外周侧壁前部设置筒状隔热部4，能够逐渐减弱筒状结晶部1前部的冷却强度；在筒状结晶部1的外周侧壁下部与筒状冷却部2的内周侧壁下部之间设置气隙部3，使筒状结晶部1的外周侧壁下部一定区域形成气隙，增加筒状结晶部1的外周侧壁下部与筒状冷却部2的内周侧壁下部之间的热阻，减小铸坯下部的冷却强度，保证了铸坯上部与铸坯下部在冷却过程中能够达到均匀冷却的效果，避免出现水平连铸过程中的冷却不均匀现象，有效改善铸坯内部的组织性能。这种水平连续铸造有色合金用结晶器能够在有色金属水平连续铸造过程中使用，使铸坯上下冷却均匀，且结构较为简单，制造成本低，显著提高了生产效率及产品性能与质量，具有很高的使用价值和推广价值。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种水平连续铸造有色合金用结晶器，其特征在于：包括筒状结晶部、筒状隔热部和筒状冷却部，筒状结晶部水平设置，筒状隔热部套装在筒状结晶部的外周侧壁前部，筒状冷却部套装在筒状结晶部的外周侧壁后部；筒状结晶部的内部设有一条前后走向的材料通道，筒状结晶部的外周侧壁下部与筒状冷却部的内周侧壁下部之间设有气隙部。

2.如权利要求1所述的水平连续铸造有色合金用结晶器，其特征在于：在所述筒状结晶部的外周侧壁下部上加工有凹槽，所述筒状冷却部的内周侧壁下部与该凹槽的槽底和槽壁共同围成所述气隙部。

3.如权利要求1所述的水平连续铸造有色合金用结晶器，其特征在于：

所述筒状结晶部、筒状隔热部和筒状冷却部均为圆筒状，所述气隙部的截面形状为圆弧形；

所述筒状结晶部的外周侧壁上设有涂料层，涂料层处于筒状结晶部的外周侧壁与所述筒状冷却部的内周侧壁之间；

所述筒状隔热部的内部设有隔热腔，隔热腔中充填有石棉。

4.如权利要求1所述的水平连续铸造有色合金用结晶器，其特征在于：所述筒状隔热部与筒状冷却部均可拆卸套装在所述筒状结晶部的外周侧上。

5.如权利要求1或4所述的水平连续铸造有色合金用结晶器，其特征在于：所述筒状冷却部的内部设有用于储存冷却介质的介质腔。

6.如权利要求5所述的水平连续铸造有色合金用结晶器，其特征在于：所述筒状冷却部包括冷却上部和冷却下部，冷却上部包覆筒状结晶部的外周侧壁后部的上半部，冷却下部包覆筒状结晶部的外周侧壁后部的下半部；冷却上部的内部设有上介质腔，冷却下部的内部设有下介质腔，下介质腔与上介质腔共同构成所述介质腔，并且下介质腔与上介质腔互不连通；冷却上部上设有上介质入口与上介质出口，上介质入口与上介质出口均与上介质腔相通；冷却下部上设有下介质入口与下介质出口，下介质入口与下介质出口均与下介质腔相通。

7.如权利要求6所述的水平连续铸造有色合金用结晶器，其特征在于：所述下介质腔与上介质腔储存的冷却介质均为冷却水，下介质腔的冷却水流量与上介质腔的冷却水流量相等。

8.如权利要求1所述的水平连续铸造有色合金用结晶器，其特征在于：

所述气隙部的厚度为1mm-5mm，气隙部的长度为100mm-200mm；

所述气隙部的厚度为2mm，气隙部的长度为155mm。

9.如权利要求1所述的水平连续铸造有色合金用结晶器，其特征在于：所述筒状结晶部的材质为石墨。

10.如权利要求9所述的水平连续铸造有色合金用结晶器，其特征在于：所述筒状结晶部包括筒状结晶部主体和环形等静压石墨层，筒状结晶部主体的材质为普通石墨，筒状结晶部主体的内周侧壁前部上设有环形镶嵌区，环形镶嵌区的内径大于筒状结晶部的内周侧壁后部的内径；环形等静压石墨层处于环形镶嵌区中。

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