紫铜锭大规格水平连铸用结晶器的制作方法

本实用新型属于铸造设备技术领域，涉及一种紫铜锭大规格水平连铸用结晶器。

背景技术：

目前在直径365毫米大外径铜合金紫铜及铜合金水平连续铸造圆柱直径365毫米大外径紫铜锭的工艺过程中，所采用结晶器的结晶与冷却工序均为冷却结晶同时完成，因为重力原因，直径365毫米大外径紫铜锭在水平连铸时存在下表面温度低、冷却强度大。上表面温度高、冷却强度小特点，冷却温度不均匀造成直径365毫米大外径紫铜锭水平连铸时极易产生铸造裂纹。同时由于不能对内部水流向和流量进行有效控制，使结晶器内部螺旋冷却铜套冷却温度不均匀，影响产品质量。冷却面与冷却水接触面积小，换热效果差。

技术实现要素：

本实用新型针对上述问题，提供一种紫铜锭大规格水平连铸用结晶器，该水平连铸用结晶器能有效解决传统紫铜及铜合金水平连续铸造工艺中结晶器无法对结晶器上下两个部分进行独立降温控制、结晶器内部螺旋冷却铜套冷却温度不均匀和换热效果差、裂纹等技术问题。

按照本实用新型的技术方案：一种紫铜锭大规格水平连铸用结晶器，其特征在于：包括钢制外套，钢制外套的内孔同轴设置内套，内套的外壁与钢制外套的内壁构成密闭的并呈螺旋状的腔体；

所述腔体包括处于上部两侧的第一腔体、第二腔体及位于所述第一腔体、第二腔体下部的第三腔体，所述第一腔体、第二腔体的轴向一端表面分别设置上部进水口，第一腔体、第二腔体的轴向另一端表面分别设置上部出水口，第三腔体的轴向两端表面分别设置下部进水口、下部出水口，所述第一腔体、第二腔体、第三腔体内分别设置螺旋流道；

所述内套的内孔设置石墨套，石墨套的一端为端面开进液口，另一端为铜锭出口端，铜锭出口端设置喷水法兰，喷水法兰外圈设置倾斜流道，钢制外套上设置下部喷水进水口，下部喷水进水口连通喷水法兰，内套与石墨套的轴向一端均抵靠于喷水法兰上，所述石墨套的轴向另一端从内套中伸出。

作为本实用新型的进一步改进，所述内套与钢制外套两者轴向一端通过第一密封圈密封、轴向另一端通过第二密封圈密封。

作为本实用新型的进一步改进，所述钢制外套远离下部喷水进口一端的法兰盘上设置通孔。

作为本实用新型的进一步改进，所述钢制外套的内壁设置径向延伸的环板，内套外表面设置的螺旋流道端面通过环板定位。

作为本实用新型的进一步改进，所述石墨套靠近端面开进液口一侧圆周表面设置通孔。

本实用新型的技术效果在于：1、可对结晶工序和冷却工序根据铸造温度进行上下独立降温控制：

2、铸锭结晶成品质量好；

3、冷却换热效果好、冷却速度快；

4、直径365毫米大外径紫铜锭或铸锭与结晶器的摩擦小；

5、直径365毫米大外径紫铜锭成品表面质量高；

6、直径365毫米大外径紫铜锭端面铸造晶粒比半连铸更细小。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为内套的端面示意图。

图3为第一腔体和第二腔体的俯视图。

图4为第三腔体的仰视图。

图5为内套的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。

图1~5中，包括喷水法兰1、倾斜流道1-1、第一密封圈2、钢制外套3、环板3-1、通孔4、第二密封圈5、内套6、第一腔体6-1、第二腔体6-2、第三腔体6-3、螺旋流道6-4、石墨套7、上部出水口8、上部进水口9、下部出水口10、下部进水口11、下部喷水进水口12等。

如图1~5所示，本实用新型是一种紫铜锭大规格水平连铸用结晶器，包括钢制外套3，钢制外套3的内孔同轴设置内套6，内套6的外壁与钢制外套3的内壁构成密闭的并呈螺旋状的腔体；腔体包括处于上部两侧的第一腔体6-1、第二腔体6-2及位于所述第一腔体6-1、第二腔体6-2下部的第三腔体6-3，第一腔体6-1、第二腔体6-2、第三腔体6-3为三个独立腔体。

第一腔体6-1、第二腔体6-2的轴向一端表面分别设置上部进水口9，第一腔体6-1、第二腔体6-2的轴向另一端表面分别设置上部出水口8，第三腔体6-3的轴向两端表面分别设置下部进水口11、下部出水口10，所述第一腔体6-1、第二腔体6-2、第三腔体6-3内分别设置螺旋流道6-4；内套6的内孔设置石墨套7，石墨套7的一端为端面开进液口，另一端为铜锭出口端，铜锭出口端设置喷水法兰1，喷水法兰1外圈设置倾斜流道1-1，钢制外套3上设置下部喷水进水口12，下部喷水进水口12连通喷水法兰1，内套6与石墨套7的轴向一端均抵靠于喷水法兰1上，所述石墨套7的轴向另一端从内套6中伸出。石墨套7靠近端面开进液口一侧圆周表面设置通孔。

内套6与钢制外套3两者轴向一端通过第一密封圈2密封、轴向另一端通过第二密封圈5密封。第一密封圈2、第二密封圈5在工作时，能有效防止结晶器内水进入铜液里面引起爆炸事故。

钢制外套3远离下部喷水进口12一端的法兰盘上设置通孔4，钢制外套3的内壁设置径向延伸的环板3-1，内套6外表面设置的螺旋流道6-4端面通过环板3-1定位。

如图2所示，本实用新型在工作时，第一腔体6-1单独对上部左侧进行单独冷却，第二腔体6-2单独对上部右侧进行单独冷却，第三腔体6-3单独对下部左右侧进行单独冷却，内套6内形成数个螺旋流道6-4，冷却水在内套6内按照数个螺旋流道6-4驱使流动，使整个水平连铸过程冷却可控，可以理解的是，为了确保内套6与石墨套7之间的紧固配合，内套6的内壁上与石墨套7采用过盈配合。

在水平连铸紫铜及铜合金铸造生产过程中，液态金属首先进入本紫铜锭大规格水平连铸用结晶器最内部的石墨套7通过内套6被分成第一腔体6-1、第二腔体6-2、第三腔体6-3三个部分，第一腔体6-1单独对上部左侧进行单独冷却，第二腔体6-2单独对上部右侧进行单独冷却，第三腔体6-3单独对下部左右侧进行单独冷却，内套6内形成数个螺旋流道6-4，冷却水在内套6内按照数个螺旋流道6-4驱使流动，冷却水由结晶器的上部进水口9进入结晶器内部的内套6中的螺旋流道6-4，水流在螺旋流道6-4内沿螺旋方向向前流动，最后通过上部出水口8端流出。

呈螺旋状的内套6将冷却水强制分成第一腔体6-1、第二腔体6-2、第三腔体6-3三部分形成螺旋状的水流，加速了温度传导，并有利于内套6内保持均匀的冷却温度，同时该内套6还可起到散热片的作用，加大热交换面、提高热交换效率．加速了结晶速度。

结晶工序完毕后，成型的直径365毫米大外径紫铜锭或铸锭进入结晶器的末端部，另一路冷却水则通过下部喷水进水口12，进入结晶器下独立腔体内，由位于其尾部的喷水法兰1上的喷水口螺旋喷出，对直径365毫米大外径紫铜锭或铸锭直接进行二次水冷处理。

内套6的内壁上通过安装方式嵌套石墨套7，石墨套7是热的不良导体，石墨套7可改善直径365毫米大外径紫铜锭或铸锭的结晶性能，在产品具体生产时，也可以适用于其他尺寸规格更大的紫铜锭的生产。

石墨具有低摩擦系数特点，石墨套7可以减小直径365毫米大外径紫铜锭或铸锭与结晶器的摩擦，提高直径365毫米大外径紫铜锭或铸锭的表面质量。

通过在结晶器外部安装的温度计、流量计，可实现对结晶器的上下两部分冷却效果进行独立地调整。由上可见，采用本紫铜锭大规格水平连铸用结晶器，可对结晶工序和冷却工序进行独立降温控制，以适应直径365毫米大外径紫铜锭或铸锭结晶与冷却工艺要求。同时本紫铜锭大规格水平连铸用结晶器还具有冷却换热效果好、冷却速度快、直径365毫米大外径紫铜锭或铸锭与结晶器的摩擦小、直径365毫米大外径紫铜锭的表面质量高等诸多优点。