一种铝合金圆线用结晶器装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种铝合金圆线用结晶器装置，包括挡板及与挡板相配合的结晶器，所述结晶器包括：第一圆筒、第二圆筒及第三圆筒，所述第二圆筒的上端设有进水口，所述第一圆筒的一端设有第一端盖，所述第一圆筒的另一端设有第二端盖，所述挡板的中间设有第一通孔，所述第一端盖设有与第一通孔相贯通的第二通孔，所述第三圆筒的一端延伸入第一圆筒内并与第一端盖之间形成喷水缝，所述第三圆筒的另一端延伸出第二端盖并形成出水口，所述第一圆筒与第三圆筒之间形成冷水腔，所述铝合金圆线用结晶器装置满足一定的关系式，本发明通过对进水口、冷水腔、喷水缝等关键要素进行设计计算，实现对铝合金圆线冷却能力和冷却均匀性的控制。
【专利说明】一种铝合金圆线用结晶器装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝合金线材连铸生产领域，尤其涉及一种铝合金圆线连续生产用结晶器装置。
【背景技术】
[0002]冷却能力和冷却的均匀性直接关系到金属材料凝固组织的均匀性和性能。传统铝合金圆线生产时采用直接滴水冷却，冷却水由上而下自由流淌，对铝合金线材四周的冷却能力不均匀，且冷却效果差，影响铝合金圆线材料组织和性能的均匀性。为了提高铝合金圆线连铸成型的生产效率和材质性能，有效的办法之一是使用结晶器。采用结晶器可以通过控制冷却水流量和水压，使冷却水以设定的流量、流速和流向均匀地喷射到铝合金线材表面，提高对铝合金圆线的冷却能力和冷却均匀性。结晶器是铝合金连铸生产的关键装备，结晶器结构设计是否合理直接关系到铝合金连铸产品质量和生产效率。
[0003]有鉴于此，提供一种结构简单、冷却均匀的结晶器装置是业界的重要技术课题。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:提供一种结构简单、冷却均匀的铝合金圆线生产用结晶器装置。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:一种铝合金圆线用结晶器装置，包括挡板及与挡板相配合的结晶器，所述结晶器包括:第一圆筒、安装于第一圆筒上方的第二圆筒及与第一圆筒相焊接的第三圆筒，所述第二圆筒的上端设有进水口，所述第二圆筒的下端与第一圆筒相焊接，所述第一圆筒的一端设有第一端盖，所述第一圆筒的另一端设有第二端盖，所述挡板的中间设有第一通孔，所述第一端盖设有与第一通孔相贯通的第二通孔，所述第三圆筒的一端延伸入第一圆筒内并与第一端盖之间形成喷水缝，所述第三圆筒的另一端延伸出第二端盖并形成出水口，所述第一圆筒与第三圆筒之间形成冷水腔，所述铝合金圆线用结晶器装置满足:
[0006]关系式I:S1 < S2 ；
[0007]关系式:2:D2-D1 > 2f ；
[0008]关系式3:S3 > S2，
[0009]其中，S1:喷水缝的面积；S2:进水口的面积；D2:第三圆筒的内壁直径；D1:第一通孔的直径；f:喷水缝的缝隙；S3:冷水腔的截面积。
[0010]作为一种优选的技术方案，所述第一端盖的中央设有与第二通孔相邻设置的导流斜面。
[0011]作为一种优选的技术方案，所述结晶器由紫铜制成。
[0012]作为一种优选的技术方案，所述挡板由耐火材料制成。
[0013]本发明的有益效果是:本发明通过对进水口、冷水腔、喷水缝等关键要素进行设计计算，通过控制冷却水流量、流速和流向，实现对铝合金圆线冷却能力和冷却均匀性的控 制，从而提高铝合金圆线生产效率以及材料组织、性能的均匀性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为铝合金圆线用结晶器的结构示意图。
[0016]图2为图1所示A-A处的局部放大图。
[0017]图1及图2中:1、挡板,10、第一通孔,2、结晶器,20、第一圆筒,201、第一端盖，2010、第二通孔，2011、导流斜面，2012、孔壁，202、第二端盖，21、第二圆筒，210、进水口，22、第三圆筒，220、喷水缝，221、出水口，23、冷水腔。
【具体实施方式】
[0018]为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
[0019]请参阅图1及图2，本发明实施例提供一种铝合金圆线用结晶器装置，包括挡板I及与挡板I相配合的结晶器2，所述结晶器2由紫铜制成。所述挡板I由石棉或石墨之类的耐火材料制成。所述结晶器2包括:第一圆筒20、安装于第一圆筒20上方的第二圆筒21及与第一圆筒20相焊接的第三圆筒22，所述第二圆筒21的上端设有进水口 210，所述第二圆筒21的下端与第一圆筒20相焊接，所述第一圆筒20的一端设有第一端盖201，所述第一圆筒20的另一端设有第二端盖202，所述挡板I的中间设有第一通孔10，第一通孔10的形状和尺寸均取决于铝合金线材的截面形状和尺寸，所述第一端盖201设有与第一通孔10相贯通的第二通孔2010，所述第一端盖201的中央设有与第二通孔2010相邻设置的导流斜面2011，所述第三圆筒22的一端延伸入第一圆筒20内并与第一端盖201之间形成喷水缝220，所述第三圆筒22的另一端延伸出第二端盖202并形成出水口 221，所述第一圆筒20与第三圆筒22之间形成冷水腔23，所述铝合金圆线用结晶器装置满足:
[0020]关系式I:S1 < S2 ；
[0021]关系式:2:D2_D1 > 2f ;
[0022]关系式3:S3 > S2，
[0023]其中，S1:喷水缝的面积；S2:进水口的面积；D2:第三圆筒的内壁直径；D1:第一通孔的直径；f:喷水缝的缝隙；S3:冷水腔的截面积。
[0024]关系式1、关系式2及关系式3的主要作用均是使喷水缝产生足够的水压，从而可使冷水腔内的水均匀喷射到了铝合金圆线的四周，进而提高铝合金材料的组织性能。
[0025]以生产直径为IOmm的铝合金圆线为例，由于挡板I的第一通孔10的形状和尺寸取决于铝合金圆线的形状和尺寸，因此第一通孔10的直径Dl也为10mm，进水口 210的直径D3设计为9.5mm,喷水缝220的缝隙f设计为1mm，所述第一端盖201的导流斜面2011与第二通孔2010的孔壁2012之间形成喷水角α，所述喷水角α设计为80°，第三圆筒22的内壁直径D2设计为15mm，所述第一圆筒20的内壁直径D4设计为32mm.[0026]在本实施方式中:所述第一圆筒20、第二圆筒21及第三圆筒22均由铜管制成。
[0027]因此通过计算得出:
[0028]喷水缝的面积SI = fX D2/2 = 23.56mm2
[0029]进水口的面积 S2 = (D3/2)2 = 70.88mm2
[0030]冷水腔的截面积S3 = 31 (D4/2)2-3i (D2/2)2 = 627.53mm2
[0031]上述各要素满足下列关系式:
[0032]关系式I:S1 < S2 ；
[0033]关系式:2:D2-D1 > 2f ；
[0034]关系式3:S3 > S2，
[0035]本发明中结晶器的工作原理为:冷却水从进水口 210进入冷水腔23内，通过对进水口 210、冷水腔23、喷水缝220等关键要素进行设计计算，使得冷却水能够在喷水缝220的位置形成水压，这样就能够使冷水腔23内的冷水均匀的喷射到铝合金圆线的四周，导流斜面2011的设置主要起两个作用:1.导引冷却水喷到铝合金圆线上，2.导引对铝合金圆线冷却后的水进入第三圆筒22内，对铝合金圆线冷却后的水途径第三圆筒22最后从第三圆筒22的出水口 221流出。
[0036]本发明的有益效果.是:本发明通过对进水口、冷水腔、喷水缝等关键要素进行设计计算，从而只要控制进水口的水力，就可以控制冷却水流量和喷水缝的出水状态，实现对铝合金圆线冷却能力和冷却均匀性的控制，从而提高铝合金圆线生产效率以及材料组织、性能的均匀性。
[0037]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0038]以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
[0039]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种铝合金圆线用结晶器装置，包括挡板及与挡板相配合的结晶器，其特征在于:所述结晶器包括:第一圆筒、安装于第一圆筒上方的第二圆筒及与第一圆筒相焊接的第三圆筒，所述第二圆筒的上端设有进水口，所述第二圆筒的下端与第一圆筒相焊接，所述第一圆筒的一端设有第一端盖，所述第一圆筒的另一端设有第二端盖，所述挡板的中间设有第一通孔，所述第一端盖设有与第一通孔相贯通的第二通孔，所述第三圆筒的一端延伸入第一圆筒内并与第一端盖之间形成喷水缝，所述第三圆筒的另一端延伸出第二端盖并形成出水口，所述第一圆筒与第三圆筒之间形成冷水腔，所述铝合金圆线用结晶器装置满足: 关系式1:S1〈S2 ； 关系式:2:D2-Dl>2f ； 关系式3:S3>S2, 其中，S1:喷水缝的面积；S2:进水口的面积；D2:第三圆筒的内壁直径；D1:第一通孔的直径喷水缝的缝隙；S3:冷水腔的截面积。
2.如权利要求1所述的一种铝合金圆线用结晶器装置，其特征在于:所述第一端盖的中央设有与第二通孔相邻设置的导流斜面。
3.如权利要求2所述的一种铝合金圆线用结晶器装置，其特征在于:所述结晶器由紫铜制成。
4.如权利要求1或2或3所述的一种铝合金圆线用结晶器装置，其特征在于:所述挡板由耐火材料制成。
【文档编号】B22D11/055GK103433441SQ201310379781
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】王泽华, 徐祺玮, 沈玲峰 申请人:张家港市宏基特种铝材研发有限公司