立式半连铸圆铸锭结晶器的制作方法

本实用新型涉及铸锭结晶器技术领域，具体的说，是立式半连铸圆铸锭结晶器。

背景技术：

铸锭生产时，金属液经浇注系统流入石墨模具，模具与结晶器通过锥配紧密贴合，金属液的热量传到至结晶器铜质内壁，由于铜属高导热材料，导致结晶器内套铜材温度迅速上升，并将热量传递给水道内的冷却水，通过冷却水的循环，将液态金属的热量传递出来，使模具壁的液态金属快速降温，凝固成壳，随着冷却的进行，凝壳逐渐加厚成型、形成锭坯，在牵引机的引导下，锭坯被往下牵引出来。由于金属的放流、冷却和牵引是不间断的，锭坯不断拉出，形成一定长度的铸锭。

传统结晶器由铜质内衬和外部水腔构成，有的结晶器将水腔隔离开来，使水流按序流动，这种设计尽管解决了水流上下方向的顺序流动，但其在圆周方向的流速分布是不均匀的，不管进出水口有多少，水流总是在进出水方向流动阻力最小，导致该区域冷却强度最大，而其它部位水流速缓慢，有些部位将会形成涡旋状回流，有的位置偏离进出水口，导致这些区域的冷却水难以流动，也就是说传统结晶器的设计没有解决水流的均匀性问题，导致了铸锭冷却的不均匀性，反应在铸锭四周锭坯温度高低不均，产品的凝固线紊乱，对产品质量产生了一些不利影响。同时根据水桶效应，为实现铸锭的正常生产，生产上只能放慢生产速度，满足冷却效果较差的部分的正常凝固，无疑降低了生产效率，影响了产品质量；

普通结晶器与水接触部位铜内衬为简单圆柱体，接触面积为铜质内衬外圆周长与高度的乘积，即：接触面积＝πd×h；其中d为铜质内衬外圆直径；h为铜质内衬的高度；

现有的直接水冷结晶器，水流流向为进出水管道，水流均匀性很差，冷却不均匀，传热能力差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供立式半连铸圆铸锭结晶器，

本实用新型通过下述技术方案实现：

立式半连铸圆铸锭结晶器，包括外套、套装在外套内侧的铜套，所述铜套的外侧面设置有形成螺旋状冷却水道的冷却装置，所述冷却装置包括沿铜套的中轴线均匀布置且设置有开口的多个隔断、沿铜套的中轴线且设置在铜套外侧面上的凹槽、安装在凹槽内且将相邻的隔断连接的多个隔板以及安装在相邻两个隔断之间的且设置有a开口的圆环型冷却片，a开口和开口分别与凹槽的侧壁连通且方向一致。

进一步，为了更好的实现本实用新型，所述隔断包括结构与圆环型冷却片一致的冷却片以及与冷却片远离铜套一侧连接的隔离片；所隔离片与外套间隙配合。

进一步，为了更好的实现本实用新型，所述圆环型冷却片的横截面为等腰梯形，圆环型冷却片的大端与铜套的外侧面连接。

进一步，为了更好的实现本实用新型，所述隔断的数量为六个且沿铜套的中轴线的长方向均匀分布；六个隔断将铜套的外侧分割为七段。

进一步，为了更好的实现本实用新型，所述铜套的一端设置有盖板，所述外套靠近盖板的一侧设置有支撑板，所述支撑板与盖板螺栓连接。

进一步，为了更好的实现本实用新型，所述外套的外侧设置有进水口和出水口，所述进水口设置在靠近外套靠近支撑板的一侧。

进一步，为了更好的实现本实用新型，所述铜套的内侧安装有石墨模具，所述石墨模具与铜套过盈配合。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型中有效的加大水流与铜套之间的接触面积，从而有效的提高了传热能力和散热效果；

(2)本实用新型中的铜套设置有凹槽，凹槽将冷却水道与进水口、出水口连通，并设置有将冷却水道分割为多个子冷却水道的隔板，使得冷却水道的水能够通过铜套外侧的所有位置，然后进入出水口，从而使得水流在铜套的外侧面上均匀流动；

(3)本实用新型结构简单、实用性强。

附图说明

图1为本实用新型的剖面结构示意图；

图2为本实用新型中铜套、冷却装置的结构示意图；

图3为本实用新型中圆环型冷却片、隔断、凹槽的连接关系示意图；

其中1、外套；11、支撑板；2、铜套；21、进水口；22、出水口；23、冷却装置；231、圆环型冷却片；232、隔断；233、隔板；234、隔离片；235、冷却片；24、凹槽；25、盖板；4、石墨模具。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

本实用新型通过下述技术方案实现，如图1-图3所示，立式半连铸圆铸锭结晶器，包括设置有进水口21和出水口22的外套1、套装在外套1内侧的铜套2，所述铜套2的外侧面设置有形成螺旋状冷却水道的冷却装置23，所述冷却装置23包括沿铜套2的中轴线均匀布置且设置有开口的多个隔断232、沿铜套2的中轴线且设置在铜套2外侧面上的凹槽24、安装在凹槽24内且将相邻的隔断232连接的多个隔板233以及安装在相邻两个隔断之间的且设置有a开口的圆环型冷却片231，a开口和开口分别与凹槽24的侧壁连通且方向一致。螺旋状冷却水道的两端分别与进水口21和出水口22连通。

在使用过程中，冷却水从进水口2121的螺旋状冷却水道，在绕铜套2的外侧一周后进入凹槽24内，由于在凹槽24内设置有隔板233，使得水将再次绕铜套2的外侧一侧，直至流到出水口22；在相邻的隔断232之间设置在圆环型冷却片将增大对铜套2的导热，使得铜套2的散热面积更大，在此过程中冷却水将与圆环型冷却片231接触，从而增大了铜套2与冷却水的接触面积，加快了冷却速度；相比现有技术本实用新型中的冷却水道将更加细小、狭窄；采用本设计使得提高冷却水在螺旋状冷却水道中的流速，也强制性地将冷却水的水流压迫进入螺旋状冷却水道；大幅度提高了结晶器的冷却效果，而且冷却均匀。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1、图2所示，进一步，为了更好的实现本实用新型，所述隔断232包括结构与圆环型冷却片231一致的冷却片235以及与冷却片235远离铜套2一侧连接的隔离片234；所隔离片234与外套1间隙配合。隔离片234与外套1内侧间隙不大于0.1毫米。

所述圆环型冷却片231的横截面为等腰梯形，圆环型冷却片231的大端与铜套2的外侧面连接。冷却片235的横截面为等腰梯形，隔离片234与冷却片235的小端连接；

隔离片234、冷却片235均设置有开口，开口的两端分别与凹槽24的内侧壁连接，隔板233倾斜式安装在凹槽24内，所有隔板233的倾斜方向一致，将凹槽24分割为用于将两个相邻隔断232所形成的水道连通的通道，同时使得冷却水从进水口21流向出水口22。隔板233远离凹槽24底部的一侧与隔断232远离冷却片235的一侧在同一平面上。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图2所示，进一步，为了更好的实现本实用新型，所述隔断232的数量为六个且沿铜套2的中轴线均匀分布；六个隔断232将铜套2的外侧分割为七段。

所述圆环型冷却片231和冷却片的数量总和为10-60片，所述隔断232的数量为六个且沿铜套2的中轴线均匀分布，所述隔断232均匀的安装在相对应的圆环型冷却片231。六个隔断232将铜套2的外侧分割为七段。

优选的，所述圆环型冷却片231为36片，所述隔断232的数量为6个；6个隔断232将螺旋状冷却水道分隔为七个子冷却水道，子冷却水道通过相邻隔板235所形成的通道连通，各段之间水流量与进出水管流量相当，相邻的子冷却水道通过凹槽24实现连接，进行水的流通。水流需在各段旋转一圈后才能通过凹槽24进入下一段，这样确保了水流在圆周上的均匀流动。

图2、图3所示，圆环型冷却片231的横截面为等腰梯形，使得冷却水与圆环型冷却片231的接触面积更大，使得冷却、散热更快。图3所示，圆环型冷却片231外径为h，h＝6mm，铜套2与冷却水水流接触面积为：

接触面积＝πd²/4+n×2×((d+h)²-d²)×π/4；

其中d为铜套2外圆直径；

根据计算，大大提高了结晶器的传热能力，改善了散热效果。

优选的，圆环型冷却片231和冷却片235的数量会增大水流接触面积，其数量越多越好，但必须保证铜套强度，并避免过度增大水流阻力，其数量可以在10-60颗之间，这须根据结晶器的大小尺寸、铜套2的具体材质、水压等多方面考虑，此外流道的面积必须与进出水管面积一致。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，进一步，为了更好的实现本实用新型，所述铜套2的一端设置有盖板25，所述外套1靠近盖板25的一侧设置有支撑板11，所述支撑板11与盖板25螺栓连接。

进一步，为了更好的实现本实用新型，所述进水口2121设置在靠近外套1靠近支撑板11的一侧。

进一步，为了更好的实现本实用新型，所述铜套2的内侧安装有石墨模具4，所述石墨模具4与铜套2过盈配合。石墨模具4具有良好的导热性能，从而使得热传递好，加快散热。

优选的，石墨模具与铜套之间通过1:30的锥度配合，配合面积必须大于80％，并采用热配。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

这里的凹槽24可以是一个平面。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。