铜合金电磁连铸用结晶器的制作方法

本实用新型涉及铜合金制备技术领域，具体讲是一种铜合金电磁连铸用结晶器。

背景技术：

随着我国工业技术的快速发展，对铜及铜合金的需求也越来越高。电磁连铸技术可以净化熔体，改善铜合金元素偏析，提高铸坯表面质量，细化晶粒，提高铸坯力学性能，而结晶器是电磁连铸技术中最关键的设备或部件。

现有技术的电磁连铸用结晶器种类较多，结构各异。但从满足生产实际需求的角度，现有技术的电磁连铸用结晶器仍有以下不足之处：1、结晶器筒体难以达到保持良好电磁穿透力与耐磨和安全的统一；2、冷却水套结构难以达到冷却均匀、能二次冷却与冷却水套结构紧凑的统一；3、结晶器整体难以达到牢固耐用与装配方便的统一；以上不足直接影响铸坯表面和内部质量，连铸坯易产生表面缺陷，晶粒尺寸大，形成宏观偏析，产品的综合性能不佳，成材率不高，生产效率不高及增加生产成本。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种结晶器筒体的电磁穿透力强、耐磨、安全性好、冷却效果好且冷却水套结构紧凑的铜合金电磁连铸用结晶器。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种铜合金电磁连铸用结晶器，包括铜合金液体入口、铜合金容置腔、铜锭出口、上盖、开缝结晶器筒体、第一冷却水套和固定在第一冷却水套水腔内的电磁线圈，所述的上盖、开缝结晶器筒体与第一冷却水套固定为一密封体；电磁线圈与开缝结晶器筒体的开缝位于相同水平位置；第一冷却水套外壁上有供电磁线圈的两个接线端伸出壁外以外接电源的接线窗口；开缝结晶器筒体的开缝处填充有可穿透电磁的绝缘材料和密封胶；开缝结晶器筒体内壁固定有一石墨套筒；所述的第一冷却水套的水腔为竖向螺旋水道，第一冷却水套外壁下部有第一进水口，第一冷却水套外壁上部有第一出水口；本实用新型铜合金电磁连铸用结晶器还包括固定在第一冷却水套底部的第二冷却水套，第二冷却水套的外壁有第二进水口，第二冷却水套的内壁有用于直接冷却铜锭并沿圆周分布的多个第二出水口；同轴线的上盖的中心孔、石墨套筒的内孔和第二冷却水套的中心孔构成从上至下的铜合金液体入口、铜合金容置腔和铜锭出口。

采用以上结构后，本实用新型铜合金电磁连铸用结晶器具有以下优点：开缝结晶器筒体的开缝处填充有可穿透电磁的绝缘材料和密封胶、开缝结晶器筒体内壁固定有一石墨套筒构成的结晶器筒体结构达到保持良好电磁穿透力与耐磨和安全的和谐统一。电磁线圈通电后产生磁场，磁场通过开缝作用到铜合金液体或称铜合金熔体中，绝缘材料和密封胶以及石墨套筒对电磁线圈不产生屏蔽作用，保持了电磁线圈对铜合金的良好的穿透力和足够的电磁力，而且构成铜合金容置腔的石墨套筒的存在避免了连铸坯即铜合金熔体与开缝结晶器筒体的直接接触，即避免对开缝结晶器筒体造成磨损，石墨套筒的耐磨和绝缘又保证了结晶器的使用寿命和安全性能。具有竖向螺旋水道的第一冷却水套和下进水、上出水的结构及单独的外进内出的第二冷水套的结构达到冷却均匀和结构紧凑的和谐统一，第一冷却水套中的水冷却开缝结晶器筒体和石墨套筒，带走热量，使结晶器内的铜合金液体或称铜合金熔体凝固。第二冷却水套中的水从第二进水口经储水腔和第二出水口直接作用在已经凝固的连铸坯或称铜锭上，起到进一步冷却作用。本实用新型铜合金电磁连铸用结晶器的以上结构克服了晶粒尺寸大、易形成宏观偏析的缺陷，有效保证了铜锭表面和内部质量，产品的综合性能好，成材率高，大幅度提高了生产效率，明显地降低了生产成本。

进一步地，所述的开缝结晶器筒体为铜或铜合金制备而成，所述开缝为若干个设在开缝结晶器筒体竖向中部并贯穿筒体内外壁的竖向开缝，所述的石墨套筒的外壁与开缝结晶器筒体的内壁过盈配合。采用以上结构后，进一步保证了结晶器筒体结构保持良好电磁穿透力与耐磨和安全的和谐统一，装配简单，并进一步保持了电磁线圈对铜合金的良好的穿透力和足够的电磁力，进一步保证了结晶器的使用寿命和安全性能。

进一步地，所述开缝沿圆周均匀布置；每个开缝的宽度为0.1～1.0mm，两开缝之间的距离为10～100mm；每个开缝的顶端与开缝结晶器筒体顶端面距离为10～50mm，每个开缝的底端与开缝结晶器筒体底端面距离也为10～50mm。实践证明，采用以上结构后，结晶器筒体结构保持良好电磁穿透力与耐磨和安全的和谐统一达到较佳状态。

进一步地,所述的上盖、开缝结晶器筒体顶环与第一冷却水套顶环由多个螺栓螺帽紧固并密封；第一冷却水套底环与开缝结晶器筒体的底端焊接或胶粘接；第一冷却水套的底端面及开缝结晶器筒体的底端面与第二冷却水套的顶端面焊接或胶粘接。采用以上结构后,本实用新型铜合金电磁连铸用结晶器整体达到牢固耐用与装配方便的和谐统一，既保证了结晶器的密封、牢固和耐用，又装配方便。

进一步地，所述的电磁线圈为紫铜板成型的水平向u字形的整体,两直边的端部为伸出第一冷却水套外壁的接线端，弧形体插接固定在电磁线圈底座上，电磁线圈底座插接固定在第一冷却水套底板的凹槽内。采用以上结构后，进一步保证了牢固耐用与装配方便的和谐统一，既保证了结晶器的牢固和耐用，又装配方便。

进一步地，所述的电磁线圈底座材料为绝缘材料，所述的电磁线圈整体表面有绝缘层；所述的电磁线圈的紫铜板的厚度为3～10mm。采用以上结构后，电磁线圈和电磁线圈的底座更安全，使用寿命更长。本申请人做过很多实验，即使电磁线圈不设绝缘层，也不会产生漏电现象，也不影响本结晶器的安全性。当然，电磁线圈增设绝缘层、电磁线圈的底座采用绝缘材料后，本结晶器的安全性更好，使用寿命更长。

进一步地，外接电源的接线窗口结构为，开缝结晶器筒体外壁上有一开口，开口处固定有一绝缘材料的封板，封板外侧经多个螺钉固定有一绝缘材料的封盖，封板和封盖上各有一对供电磁线圈的接线端伸出的长方形孔，电磁线圈的接线端与长方形孔之间、封板与封盖之间、螺钉与封盖的螺钉孔之间均有密封胶。采用以上结构后，接线窗口安装更方便，密封绝缘效果更好，进一步延长了结晶器的使用寿命。

进一步地，所述的第一进水口为一个，所述的第一出水口为一个，分别设在第一冷却水套外壁相对的各一侧。采用以上结构后，结合上述的竖式螺旋水道和下进水、上出水的结构，进一步增强了冷却均匀和结构紧凑的和谐统一。

进一步地，所述的第二进水口为多个，多个第二进水口沿圆周均匀布置并位于同一水平面上；所述的多个第二出水口也沿圆周均匀布置并位于同一水平面上，每个第二出水口的内直径均为1.5～5mm，两个第二出水口之间的距离为10～50mm。采用以上结构后，第二冷却水套中的水从对已经凝固的连铸坯即铜锭的冷却作用更加均匀，冷却效果更好，第二冷却水套的结构更紧凑合理。

进一步地，所述的第一进水口有流量计和阀门，每个第二进水口均有流量计和阀门；所述的第一出水口有阀门。采用以上结构后，对第一冷却水套和第二冷却水套中的冷却水实行单独调节和控制，进一步保证了连铸生产的连续进行，进一步保证了铜锭表面和内部质量，也进一步降低了生产成本。

附图说明

图1是本实用新型结晶器外形正视结构示意图。

图2是图中a—a剖视结构示意图。

图3是本实用新型结晶器外形立体结构示意图一。

图4是本实用新型结晶器外形立体结构示意图二。

图5是本实用新型结晶器外形立体结构示意图三。

图6是本实用新型结晶器外形立体结构示意图四。

图7是本实用新型结晶器爆炸结构示意图。

图8是本实用新型结晶器中的开缝结晶器筒体结构示意图。

图9是本实用新型结晶器中的第二冷却水套外形结构示意图。

图中所示1、上盖，2、开缝结晶器筒体，3、第一冷却水套，4、螺栓螺帽，5、电磁线圈，6、螺钉，7、封盖，8、封板，9、第二进水口，10、第二冷却水套，11、第一出水口，12、第一冷却水套顶环，13、竖向螺旋水道，14、石墨套筒，15、凹槽，16、储水腔，17、第二出水口，18、第一冷却水套底环，19、电磁线圈底座，20、第一进水口，21、铜合金液体入口，22、接线端，23、铜锭出口，24、弧形体，25、开缝结晶器筒体顶环，26、开缝，27、铜合金容置腔。

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说明。在此需要声明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型的各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示。

本实用新型铜合金电磁连铸用结晶器，包括铜合金液体入口、铜合金容置腔、铜锭出口、上盖1、开缝结晶器筒体2、第一冷却水套3和固定在第一冷却水套水腔内即下述的竖向螺旋水道13内的电磁线圈5。所述的上盖1、开缝结晶器筒体2与第一冷却水套3固定为一密封体。电磁线圈5与开缝结晶器筒体2的开缝26位于相同水平位置。第一冷却水套3外壁上有供电磁线圈5的接线端22伸出壁外以外接电源的接线窗口。开缝结晶器筒体2的开缝处填充有可穿透电磁的绝缘材料和密封胶，如开缝26中间加入云母片和绝缘胶即密封胶。所述的开缝结晶器筒体2为铜或铜合金制备而成，如采用紫铜材料制作。所述开缝26为若干个设在开缝结晶器筒体2竖向中部并贯穿筒体内外壁的竖向开缝。所述的石墨套筒14的外壁与开缝结晶器筒体2的内壁过盈配合。所述开缝26沿圆周均匀布置。每个开缝26的宽度优选为0.1～1.0mm，如每个开缝的宽度为0.3mm。两开缝26之间的距离优选为10～100mm，在这里，两开缝之间的距离，优选指直线距离，当然，也可以是弧线距离。每个开缝26的顶端与开缝结晶器筒体顶端面距离优选为10～50mm。每个开缝26的底端与开缝结晶器筒体底端面距离也优选为10～50mm。开缝结晶器筒体2内壁固定有一石墨套筒14。所述的第一冷却水套2的水腔为竖向螺旋水道13，第一冷却水套3外壁下部有第一进水口20，第一冷却水套3外壁上部有第一出水口11，该结构也可理解为竖向螺旋上升水道，或称竖向螺旋槽。本实用新型铜合金电磁连铸用结晶器还包括固定在第一冷却水套3底部的第二冷却水套10。第二冷却水套的外壁有第二进水口9，第二冷却水套的内壁有用于直接冷却铜锭并沿圆周分布的多个第二出水口17。同轴线的上盖1的中心孔、石墨套筒14的内孔和第二冷却水套10的中心孔构成从上至下的铜合金液体入口21、铜合金容置腔27和铜锭出口23。换句话说，上盖1的中心孔、石墨套筒14的内孔和第二冷却水套10的中心孔三者同轴线，上盖1的中心孔为铜合金液体入口21，石墨套筒14的内孔为铜合金容置腔27，第二冷却水套10的中心孔为铜锭出口23。开缝26也称切缝。铜合金液体也称铜合金熔体。铜锭也称已凝固的连铸坯。

所述的上盖1、开缝结晶器筒体顶环25与第一冷却水套顶环12由多个螺栓螺帽4紧固并密封，所述的密封，如上盖1、开缝结晶器筒体顶环25与第一冷却水套顶环12三者之间可用市售的密封胶密封。第一冷却水套底环18与开缝结晶器筒体2的底端焊接或胶粘接。第一冷却水套3的底端面及开缝结晶器筒体2的底端面与第二冷却水套10的顶端面焊接或胶粘接。所述胶粘接用的胶也可采用市售的密封胶。

所述的电磁线圈5优选为紫铜板成型的水平向u字形的整体,两直边的端部为伸出第一冷却水套3外壁的接线端22，两个端部形成两个接线端22，弧形体24插接固定在电磁线圈底座19上，电磁线圈底座19插接固定在第一冷却水套3底板的凹槽15内。插接固定可是插接后用胶固定，也可以是过盈配合而插接固定。

所述的电磁线圈底座19材料优选为绝缘材料，所述的电磁线圈5整体表面优选有绝缘层，绝缘层如涂绝缘漆。所述的电磁线圈5的紫铜板的厚度优选为3～10mm。

外接电源的接线窗口结构优选为，开缝结晶器筒体2外壁上有一开口，开口处固定有一绝缘材料的封板8，封板8外侧经多个螺钉6固定有一绝缘材料的封盖7。封板8和封盖7上各有一对供电磁线圈的接线端22伸出的长方形孔，电磁线圈的接线端22与长方形孔之间、封板8与封盖7之间、螺钉6与封盖的螺钉孔之间均有密封胶如市售的密封胶。

所述的第一进水口20为一个，所述的第一出水口11为一个，分别设在第一冷却水套3外壁相对的各一侧，如该进水口与出水口的轴线在同一直径线的垂直面上。

所述的第二进水口9优选为多个如四个，多个第二进水口沿圆周均匀布置如相互垂直交叉布置，并位于同一水平面上。所述的多个第二出水口17也沿圆周均匀布置并位于同一水平面上。每个第二出水口17的内直径均优选为1.5～5mm，两个第二出水口17之间的距离优选为10～50mm，在这里，两开缝之间的距离，优选指直线距离，当然，也可以是弧线距离。从图中可知，第二出水口17的数量明显多于第二进水口9的数量，如四个第二进水口9进入的水先进入储水腔16，储水腔16的水再经多个第二出水口17对铜锭进行冷却。

所述的第一进水口20可设有流量计和阀门，每个第二进水口9均可设有流量计和阀门，所述的第一出水口11可设有阀门(流量计和阀门图中均未示出)。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。