一种铸铁水平连续铸造双水套式结晶器的制造方法
【专利摘要】一种铸铁水平连续铸造双水套式结晶器，包括双水套式结晶器钢套和镶嵌在其内的高纯石墨套，双水套式结晶器钢套包括结晶器钢套内套、设在其外的结晶器钢套外套，结晶器钢套内套上设有梯形截面螺旋水道，梯形截面螺旋水道中设有隔板，将梯形截面螺旋水道分成梯形截面螺旋水道I和梯形截面螺旋水道II两部分，结晶器钢套外套上分别焊接有主套A进水管、主套A出水管、副套B进水管和副套B出水管，主套A进水管、主套A出水管分别与梯形截面螺旋水道I相连通并形成主套A，副套B进水管和副套B出水管分别与梯形截面螺旋水道II相连通并形成副套B。本发明充分发挥双水套分别控制的水平连铸的工艺优势，避免漏炉，提高拉拔速度，降低成本。
【专利说明】一种铸铁水平连续铸造双水套式结晶器
【技术领域】
[0001] 本发明属于铸铁水平连续铸造的生产装置【技术领域】，具体涉及一种铸铁水平连续 铸造双水套式结晶器。
【背景技术】
[0002] 铸铁水平连续铸造是现代高品质铸铁毛坯生产的新型技术，已被列为国家级科技 成果重点推广项目。"铸铁水平连铸技术"被国家环保总局和国家经贸委联合公告2003年 第23号[国家重点行业清洁生产技术导向目录]第16项，被认定为重点优先发展的清洁 制造技术项目。由于连铸铸铁型材在产品质量和其优良的综合力学性能、高的致密性、良好 的加工性能及价格上无以比拟的优势，已经在机械、液压、冶金、纺织、印刷等行业和领域得 到了广泛应用，成为目前产品升级和更新换代的首选材料，近十年来该项技术在我国得到 了推广和快速发展。
[0003] 连接在保温炉下部的水冷石墨套结晶器是铸铁水平连续铸造生产的核心，其冷却 效果会直接影响水平连铸工艺的顺利实施和铸铁材质及显微组织结构。在水平连铸生产 过程中，铁水的热量通过镶嵌于水冷钢套结晶器内的高纯石墨将热量传导至水冷钢套结晶 器，再通过循化水将热量带出。实际生产过程中，铁水进入石墨套后停留一定时间迅速降温 并生成一定厚度的坯壳，当能够承受牵引机拉拔力时被以"拉-停-拉"工艺拉出结晶器外， 形成连续铸铁型材。然而，铸铁的凝固特点又不能像连续铸钢那样一味的追求冷却能力以 提高生产率，铸铁的凝固组织与冷却速度密切相关，过大的冷却速度会使型材中出现白口 组织（形成碳化物），给机械加工带来一定困难。因此，结晶器的有效长度、内部的水路、水 流量、水温等相关参数对铸铁的性能影响尤为重要。因而，铸铁水平连铸结晶器的设计原则 与连续铸钢有很大差异。
[0004] 铸铁连铸结晶器设计应首先考虑换热效果，使其具有较好的冷却能力，但同时又 要考虑铸铁凝固特点，防止出现白口，亦即在不出现白口的前提下尽量发挥结晶器的冷却 能力以得到较高的生产率。影响结晶器冷却能力的因素有许多，但铸铁凝固所散发的热量 主要靠冷却水带走，因此掌握影响水冷钢套冷却能力的各种因素及其机理是设计好结晶器 的关键。
[0005]目前，铸铁型材水平连续铸造普遍采用的方法是单水套矩形截面的螺旋形水道， 这种单个冷却水道的矩形截面的螺旋形水道加工容易，但对换热能力有较大影响，实际冷 却效果不尽人意。同时，目前使用结晶器长度相对较短，比如生产〇IOOmm的铸铁型材结晶 器的长度只有250-300mm，0 300mm的铸铁型材结晶器的长度只有350-400mm左右。这种短 结晶器直接导致的结果是不仅容易出现漏炉现象，而且生产效率相对较低，如生产〇300_ 的铸铁型材单班生产能力也很难达到20吨。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种铸铁水平连续铸造双水套式结晶器，充分发挥双水套分 别控制的铸铁水平连续铸造的工艺优势，提高连铸效率，避免漏炉，提高拉拔速度，降低成 本。
[0007] 本发明所采用的技术方案是，一种铸铁水平连续铸造双水套式结晶器，包括双水 套式结晶器钢套和镶嵌在双水套式结晶器钢套内的高纯石墨套，双水套式结晶器钢套包括 结晶器钢套内套、设置在结晶器钢套内套外的结晶器钢套外套，及设置在结晶器钢套内套 和结晶器钢套外套两端的结晶器石墨挡板法兰和结晶器与保温炉连接法兰，结晶器钢套内 套上设有梯形截面螺旋水道，梯形截面螺旋水道中设置有隔板，将梯形截面螺旋水道分成 梯形截面螺旋水道I和梯形截面螺旋水道II两部分，结晶器钢套外套上分别焊接有主套A 进水管、主套A出水管、副套B进水管和副套B出水管,主套A进水管、主套A出水管分别与 梯形截面螺旋水道I相连通并形成一个封闭循环系统，即为主套A，副套B进水管和副套B 出水管分别与梯形截面螺旋水道II相连通并形成一个封闭循环系统，即为副套B，高纯石 墨套上设有一个通孔。
[0008] 本发明的特点还在于，
[0009] 主套A出水管靠近结晶器进口一侧，副套B出水管靠近结晶器出口一侧，主套A进 水管和副套B进水管分别设置在隔板两侧。
[0010] 双水套式结晶器钢套和高纯石墨套之间过盈配合。
[0011] 结晶器石墨挡板通过结晶器石墨挡板螺检与结晶器石墨挡板法兰固定在一起。
[0012] 隔板设置在梯形截面螺旋水道内，通过焊接与结晶器钢套内套连接，其具体位置 根据主套A:副套B的长度比值确定。
[0013] 本发明的有益效果是，本发明铸铁水平连续铸造双水套式结晶器，主套A和副套B 的冷却水流量可以分别控制，铁水在结晶器内可以得到良好的冷却。对主套A的冷却水出 口温度进行合理控制，降低了单水套式结晶器控制难的缺陷，避免单水套式结晶器入口处 对铁水的强烈激冷作用，改变了凝固前沿的冷却速度，降低了型材表层的碳化物含量，使型 材断面组织和硬度分布均匀，力学性能提高，切削加工性能提高，表面光洁，加工余量小，降 低了成本。整个系统使用安全，操作方便，有效避免了漏炉事故，具有生产效率高，节约能源 等优点，生产的铸铁型材组织致密、均匀性好。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本发明铸铁水平连续铸造双水套式结晶器的结构示意图；
[0015] 图2是图1的局部放大图；
[0016] 图3是本发明结晶器中结晶器钢套内套的结构图。
[0017]图中，A.主套，B.副套，1.结晶器石墨挡板，2.结晶器石墨挡板法兰，3.副套B出水管，4.副套B进水管，5.主套A进水管，6.主套A出水管，7.结晶器与保温炉连接法 兰，8.保温炉炉体壁，9.保温炉，10.结晶器与保温炉连接螺栓，11.铁水，12.高纯石墨套， 13.结晶器钢套外套，14.结晶器钢套内套，15.结晶器石墨挡板螺栓，16.铸铁型材，17.梯 形截面螺旋水道，18.隔板，19.梯形截面螺旋水道I，20.梯形截面螺旋水道II。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0019] 本发明一种铸铁水平连续铸造双水套式结晶器，参见附图1，包括双水套式结晶器 钢套和镶嵌在双水套式结晶器钢套内的高纯石墨套12,如图2所示，双水套式结晶器钢套 包括结晶器钢套内套14、设置在结晶器钢套内套14外的结晶器钢套外套13,及设置在结晶 器钢套内套14和结晶器钢套外套13两端的结晶器石墨挡板法兰2和结晶器与保温炉连接 法兰7,如图3所示，结晶器钢套内套14上设有梯形截面螺旋水道17,梯形截面螺旋水道17 中设置有隔板18,将梯形截面螺旋水道17分成梯形截面螺旋水道119和梯形截面螺旋水道 1120两部分，结晶器钢套外套13上分别焊接有主套A进水管5、主套A出水管6、副套B进 水管4和副套B出水管3,主套A进水管5、主套A出水管6分别与梯形截面螺旋水道119 相连通并形成一个封闭循环系统，即为主套A，副套B进水管4和副套B出水管3分别与梯 形截面螺旋水道1120相连通并形成一个封闭循环系统，即为副套B，主套A出水管6靠近结 晶器进口一侧，副套B出水管3靠近结晶器出口一侧，主套A进水管5和副套B进水管4分 别设置在隔板18两侧，高纯石墨套12上设有一个通孔。
[0020] 双水套式结晶器钢套和高纯石墨套12之间过盈配合，过盈量一般为0. 1-0. 2_， 其目的是为了使高纯石墨套12与双水套式结晶器钢套配合紧密，满足热传导的要求，可以 采用压力机压入方式嵌入。
[0021] 结晶器石墨挡板1通过结晶器石墨挡板螺检15与结晶器石墨挡板法兰2固定在 一起，其作用是以防生产过程中因牵引力过大造成高纯石墨套12与双水套式结晶器钢套 发生串动而被拉出。
[0022] 隔板18设置在梯形截面螺旋水道17内，通过焊接与结晶器钢套内套14连接，其 具体位置根据主套A:副套B的长度比值确定。结晶器钢套内套14由一根厚壁无缝管加工 而成。
[0023] 高纯石墨套12上设置的通孔截面形状为圆形、方形、矩形、六边形及其它异形，其 形状决定铸铁型材16的截面形状。高纯石墨套12上设置的内孔通孔有一定锥度，孔径从 结晶器进口到结晶器出口逐渐减小，结晶器进口一端的孔径尺寸大于结晶器出口一端的孔 径尺寸，两者差值范围为0.2?0.6mm，其具体差值大小根据高纯石墨套12的总长度决定， 当生产较小截面尺寸的铸铁型材时高纯石墨套12的长度较小，其入口和出口的通孔孔径 尺寸差值取小值，相反取大值。
[0024] 根据生产的铸铁型材产品直径不同，双水套式结晶器钢套的内孔直径和长度及主 要参数如表1所示。
[0025] 表1生产不同铸铁型材对应的水冷钢套主要参数
[0026]
【权利要求】
1. 一种铸铁水平连续铸造双水套式结晶器，其特征在于，包括双水套式结晶器钢套和 镶嵌在所述双水套式结晶器钢套内的高纯石墨套（12)，所述双水套式结晶器钢套包括结晶 器钢套内套（14)、设置在所述结晶器钢套内套（14)外的结晶器钢套外套（13)，及设置在结 晶器钢套内套（14)和结晶器钢套外套（13)两端的结晶器石墨挡板法兰（2)和结晶器与 保温炉连接法兰（7)，所述结晶器钢套内套（14)上设有梯形截面螺旋水道（17)，所述梯形 截面螺旋水道（17)中设置有隔板（18)，将梯形截面螺旋水道（17)分成梯形截面螺旋水道 1(19)和梯形截面螺旋水道II (20)两部分，所述结晶器钢套外套（13)上分别焊接有主套A 进水管（5)、主套A出水管（6)、副套B进水管（4)和副套B出水管（3),所述主套A进水管 (5)、主套A出水管（6)分别与梯形截面螺旋水道I (19)相连通并形成一个封闭循环系统， 即为主套A，所述副套B进水管（4)和副套B出水管（3)分别与梯形截面螺旋水道II (20) 相连通并形成一个封闭循环系统，即为副套B，所述高纯石墨套（12)上设有一个通孔。
2. 根据权利要求1所述的铸铁水平连续铸造双水套式结晶器，其特征在于，所述主套A 出水管（6)靠近结晶器进口一侧，所述副套B出水管（3)靠近结晶器出口一侧，所述主套A 进水管（5)和副套B进水管⑷分别设置在隔板（18)两侧。
3. 根据权利要求1所述的铸铁水平连续铸造双水套式结晶器，其特征在于，所述双水 套式结晶器钢套和高纯石墨套（12)之间过盈配合。
4. 根据权利要求1所述的铸铁水平连续铸造双水套式结晶器，其特征在于，所述结晶 器石墨挡板法兰（2)上通过结晶器石墨挡板螺栓（15)固定有结晶器石墨挡板（1)。
5. 根据权利要求1所述的铸铁水平连续铸造双水套式结晶器，其特征在于，所述隔板 (18)设置在梯形截面螺旋水道（17)内，通过焊接与结晶器钢套内套（14)连接，其具体位置 根据主套A :副套B的长度比值确定。
【文档编号】B22D11/045GK104325098SQ201410571277
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】刘永辉, 徐春杰, 于小荣 申请人:陕西华安铸铁型材有限公司