一种冷却热交换率高的结晶器的制作方法

1.本发明涉及连铸设备技术领域，尤其涉及一种冷却热交换率高的结晶器。


背景技术：

2.铜锭在生产制造的过程当中需要将熔融状态的铜水倒入结晶器内，同时对结晶器内熔融状态的铜水进行冷却，以让熔融状态的铜水固化，然后通过拉伸或者伸缩设备在结晶器的底端开口对处于凝固状态的铜锭进行承载拉扯，以实现铜水连续浇铸形成铜锭的过程；结晶器的冷却水大多采取闭路循环，冷却水通过水泵加压供给结晶器，回水靠余压进入换热器冷却后，再由泵加压循环使用。
3.传统的冷却液输送方式是按照一定速率连续进行的，并且由于冷却液在输送的过程当中其一直处于流动状态，进液端的冷却液体在移动的过程当中不断受热，导致了随着液体的流动，其温度逐渐升高，等待其移动至出液端后，其液体冷却效果大幅下降，造成了结晶器进液端以及出液端冷却效率不均，造成了铸件凝固处于熔融状态的铜液之间连续的部分降温效果不一致，温差相差大，影响铜锭的冷却成型，影响成品铜锭的质量。
4.国内相关研究通过采取将冷却装置放置于结晶器内部来实现对铸液的高效降温，其中专利文献公开号为：cn106180604b，公开了一种结晶器结构及结晶器内部的冷却方法，其将冷却装置置于结晶器内部，通过进水管、中间连接管道以及出水管对冷却液体进行输送，实现由内而外的冷却过程；但是上述方式当中冷却液体依然是持续在冷却装置内持续流动的，冷却液体在流动的过程当中逐渐升温，冷却液体升温后无法实现预定一致的冷却效果，同样导致了冷却装置进液端以及出液端散热效果不一致，温度梯度相差较大，无法实现对铸液各个部位一致地冷却。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提供一种冷却热交换率高的结晶器，该发明解决了如何提高结晶器的热交换率以及保证结晶器上下以及四周冷却速率相对一致的问题。
6.为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种冷却热交换率高的结晶器，包括结晶器本体，所述结晶器本体顶端具有顶板，所述顶板以及结晶器本体之间开有竖直设置的结晶通道，所述结晶器本体外侧设置有与顶板固定连接的侧挡板，所述侧挡板与结晶器本体之间形成冷却通道，所述冷却通道内设置有冷却管道，所述冷却管道包括蛇形的第一冷却管道以及蛇形的第二冷却管道，所述侧挡板侧壁安装固定有水路控制接口，所述水路控制接口包括第一水管接口以及第二水管接口，所述第一冷却管道以及第二冷却管道的第一端与第一水管接口连通，所述第一冷却管道以及第二冷却管道的第二端与第二水管接口连通，所述侧挡板一侧设置有水路控制组件，所述水路控制组件为两组，两组所述水路控制组件分别与第一水管接口、第二水管接口相对应并且与第一冷却管道以及第二冷却管道两端相连通，通过上述水路控制组件控制第一冷却管道以及第二冷却管道的交替启闭以完成冷却液体的快速输送，通过设置第一冷却
管道以及第二冷却管道，第一冷却管道封闭对热量进行吸收的同时第二冷却管道快速置换冷却液体，为后续降温做准备，二者持续交替进行，保证了铜液不同位置降温速率一致的同时，还能保证降温的速率满足需求，保证铜锭成型后的质量；单纯只加快一个管道内液体的输送速率来实现降温，液体的输送速率难以根据实际进行调整，会导致末端的冷却液未完全实现热交换便排出管路；液体输送过慢则会出现冷却液体流动至末端冷却效果下降的问题，通过上述设置方式以及控制方式，能够对上述问题得到有效解决。
7.优选地，所述第一冷却管道以及第二冷却管道截面均为扁平状，且，紧贴结晶器本体外表面，通过设置管道为上述形状，能够增大吸收热量的面积，进一步提高热交换率，保证冷却效果。
8.优选地，所述冷却管道设置为两组，两组所述冷却管道均设置于冷却通道内，两组所述冷却管道进液端分别设置于上下两端，通过设置上述部件进一步地保证了结晶器本体上下两端冷却速率的一致，保证铜锭在冷却过程当中整体冷却速率的一致性，保证成品铜锭品质。
9.优选地，所述水路控制组件包括控制块，所述控制块内壁开有控制腔室，所述控制腔室第一侧内壁设置有两个输送口，两个所述输送口分别与第一冷却管道以及第二冷却管道连通，所述水路控制接口与控制腔室的第二侧连通，所述控制腔室内密封滑动连接有控制挡板，所述控制挡板表面开有控制开口，其中调节控制开口处于不同位置以实现第一冷却管道或第二冷却管道的接通，上述控制组件能实现对水路的有效控制，并且上述设置方式能够承受结晶器周围的高温环境，能够长时间稳定高效工作。
10.优选地，两个所述水路控制组件均位于同一侧，两个所述水路控制组件之间设置有驱动组件用于驱动两个控制挡板同步移动。
11.优选地，所述驱动组件包括驱动管，所述驱动管内壁滑动连接有驱动活塞，所述驱动活塞两侧侧壁均固定连接有驱动杆，所述驱动杆末端贯穿驱动管并且与控制挡板固定连接，所述驱动活塞将驱动管分隔为第一驱动腔室以及第二驱动腔室，通过控制第一驱动腔室以及第二驱动腔室内压力的大小进而控制驱动活塞处于不同位置。
12.优选地，所述第一驱动腔室以及第二驱动腔室均连通有油液控制管道，所述油液控制管道外接油液控制设备。
13.优选地，所述第一驱动腔室通过第一连接管道与第一冷却管道连通，所述第二驱动腔室通过第二连接管道与第二冷却管道连通，通过设置上述连接方式，实现了驱动活塞在换热过程当中的自动换位，实现自动控制。
14.优选地，所述侧挡板侧壁固定连接有限位元件，所述驱动杆外壁设置有两个与限位元件适配的限位凸起，通过上述设置方式能够让驱动活塞带动控制挡板快速的换位，实现第一冷却管道与第二冷却管道水路的快速换位，保证换热效率。
15.优选地，所述侧挡板侧壁开有限位通道，所述水路控制接口通过第一安装工件安装固定于限位通道外侧，所述驱动组件通过第二安装工件安装固定于限位通道外侧。
16.本发明的有益效果为：1、通过在冷却通道内设置第一冷却管道以及第二冷却管道，通过水路控制组件来控制第一冷却管道以及第二冷却管道间断启闭，能够让冷却液体快速地进入到第一冷却管道以及第二冷却管道内实现对铜锭的冷却，与传统的单一管道持续输入冷却液体相比较，
由于冷却液的快速间断输入，其能够让铜锭的四周以及上下两端冷却效果趋于一致，保证铜锭冷却效果的一致与稳定，第一冷却管道封闭对热量进行吸收的同时第二冷却管道快速置换冷却液体，为后续降温做准备，二者持续交替进行，保证了铜液不同位置降温速率一致的同时，还能保证降温的速率满足需求，保证铜锭成型后的质量；设置第一冷却管道以及第二冷却管道为扁平板状，其能够增大冷却管道吸收热量的面积，能够实现更好的散热降温效果；通过设置高压水流进入到冷却管道内，间断启闭的第一冷却管道以及第二冷却管道其受到突然增大的水流压力后，其水流速率突然增大，能够带走扁平管道内的沉淀物质，能够避免管道堵塞，保证了冷却水输送的稳定。
17.2、通过设置水路控制组件、控制挡板等部件能够高效稳定地控制第一冷却管道以及第二冷却管道间断启闭，通过设置驱动组件能够驱动两个控制挡板同步移动，实现了对第一冷却管道或者第二冷却管道两端的封闭，并且通过设置第一驱动腔室、第二驱动腔室分别与第一冷却管道与第二冷却管道连通，能够根据水管内的温度对驱动活塞的位置进行自动控制，保证了冷却水输送的及时与稳定，并且实现了自动控制过程，自动高效。
附图说明
18.图1为本发明的立体结构示意图；图2为本发明的冷却通道内部立体结构示意图；图3为本发明图2的俯视结构示意图；图4为本发明图2的正视结构示意图；图5为本发明图2的侧视结构示意图；图6为本发明的a-a线剖视结构示意图；图7为本发明的b处放大结构示意图。
19.图中：1、结晶器本体；101、顶板；102、侧挡板；1021、限位通道；103、结晶通道；104、冷却通道；201、第一冷却管道；202、第二冷却管道；301、第一水管接口；302、第二水管接口；303、第一安装工件；4、驱动组件；401、驱动管；402、驱动活塞；403、驱动杆；404、限位元件；405、第二安装工件；5、水路控制组件；501、控制块；502、控制腔室；503、输送口；504、控制开口；505、控制挡板。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
21.参照图1-7，一种冷却热交换率高的结晶器，包括结晶器本体1，结晶器本体1顶端具有顶板101，顶板101以及结晶器本体1之间开有竖直设置的结晶通道103，在浇铸的过程当中，铜水经过结晶通道103得到冷却成型，结晶通道103底端的铜水凝固成铜锭，向下按照预定速率移动，上端持续浇铸铜水，最终完成条状铜锭的生产加工；结晶器本体1外侧设置有与顶板101固定连接的侧挡板102，侧挡板102与结晶器本体1之间形成冷却通道104，冷却通道104内设置有冷却管道，冷却管道外接泵液设备，将冷却水持续地通过冷却管道进行输送，冷却液体输送至冷却通道104内时，能够吸收周围的热量，进而实现对铜水的冷却降温，加速铜水冷却硬化成型，加快了铜锭生产的速率。
22.其中冷却管道包括蛇形的第一冷却管道201以及蛇形的第二冷却管道202，侧挡板
102侧壁安装固定有水路控制接口，水路控制接口包括第一水管接口301以及第二水管接口302，第一冷却管道201以及第二冷却管道202的第一端与第一水管接口301连通，第一冷却管道201以及第二冷却管道202的第二端与第二水管接口302连通，其中冷却水从第一水管接口301或者第二水管接口302一端进入，经过第一冷却管道201以及第二冷却管道202进行输送，充斥管道，并且最终冷却液体从另外一端排出，实现冷却液体的循环输送；侧挡板102一侧设置有水路控制组件5，通过上述水路控制组件5控制第一冷却管道201以及第二冷却管道202的间断导通，水路控制接口外接的高压冷却水能够快速地充满第一冷却管道201或者第二冷却管道202，实现对其内部升温后冷却液体的置换，保证了结晶器本体1四周以及上下两侧降温速率的相对一致。
23.其中水路控制组件5为两组，两组水路控制组件5分别与第一水管接口301、第二水管接口302相对应并且与第一冷却管道201以及第二冷却管道202两端相连通，通过上述水路控制组件5控制第一冷却管道201以及第二冷却管道202的交替启闭以完成冷却液体的快速输送，由于第一冷却管道201以及第二冷却管道202外接高压泵水设备，当第一冷却管道201处于导通第二冷却管道202处于关闭状态时，此时高压的水流快速充斥满第一冷却管道201内，能够快速地对第一冷却管道201内残留升温的液体进行置换，冷却液体快速充满整个第一冷却管道201，与传统的持续输送冷却液体相比较，其能够让第一冷却管道201末端的冷却液体依然具有足够的降温能力，以保证结晶器本体1四周以及上下两端相对一致的降温速率，保持一个更高的热交换速率，以保证铜锭的快速冷却降温，保证成品铜锭的质量。
24.并且由于输入水源的速率较大，冷却水在管道内输送的速率较大，当管道内液体受热产生沉淀物质后，高速流动的液体能够及时地将生成的沉淀物质输送带走，避免了管道内的堵塞，保证了水流正常的流动速率，保证了冷却水冷却得稳定，同样提升了成品铜锭的品质。
25.作为冷却管道的优选方式之一，第一冷却管道201以及第二冷却管道202截面均为扁平状，第一冷却管道201以及第二冷却管道202紧贴结晶器本体1外表面，扁平状可以设置为矩形，其中矩形管道面积较大的一侧与结晶器本体1相对，能够增大吸收热量的面积，进一步提高热交换率，保证冷却效果。
26.其中冷却管道设置为两组，两组冷却管道均设置于冷却通道104内，两组冷却管道进液端分别设置于上下两端，通过设置两组冷却管道，其进液端位于结晶器本体1的上下两端，进一步地保证了结晶器本体1上下两端冷却速率的一致，保证铜锭在冷却过程当中整体冷却速率的一致性，保证成品铜锭品质。
27.作为可选的控制方式之一，其中水路控制组件5包括控制块501，控制块501内壁开有控制腔室502，控制腔室502第一侧内壁设置有两个输送口503，两个输送口503分别与第一冷却管道201以及第二冷却管道202连通，水路控制接口与控制腔室502的第二侧连通，控制腔室502内密封滑动连接有控制挡板505，控制挡板505末端贯穿控制腔室502并且与之密封滑动，通过控制挡板505能够对两侧的第一冷却管道201、第二冷却管道202以及水路控制接口相对密封，控制挡板505起到挡板阻隔冷却液的流动；在控制挡板505表面开有控制开口504，其中调节控制开口504处于不同位置以实现第一冷却管道201或第二冷却管道202的接通，调节控制挡板505处于不同的位置，让控制开口504与其中一个输送口503相对，相对
后对应的管道处于导通的状态，能够实现对冷却水的控制，保证冷却水的正常流动。
28.两个水路控制组件5均位于同一侧，两个水路控制组件5之间设置有驱动组件4用于驱动两个控制挡板505同步移动，通过驱动组件4驱动两个控制挡板505同步移动，能够实现高效稳定的控制，通过控制挡板505能够对第一冷却管道201或者第二冷却管道202的两端进行隔断阻挡，让对应的管道处于封闭的状态，让冷却液体稍作停留，实现对结晶器本体1四周以及上下两端热量的快速吸收。
29.作为可选的驱动元件，其中驱动组件4包括驱动管401，驱动管401内壁滑动连接有驱动活塞402，驱动活塞402两侧侧壁均固定连接有驱动杆403，驱动杆403末端贯穿驱动管401并且与控制挡板505固定连接，驱动活塞402将驱动管401分隔为第一驱动腔室以及第二驱动腔室，通过控制第一驱动腔室以及第二驱动腔室内压力的大小进而控制驱动活塞402处于不同位置，通过控制对应腔室内压力的大小，来推动驱动活塞402以及驱动杆403处于不同的位置，以实现对控制挡板505位置的控制，实现高效地控制过程。
30.作为可选的驱动方式，第一驱动腔室以及第二驱动腔室均连通有油液控制管道，油液控制管道外接油液控制设备，通过油液控制设备来控制第一驱动腔室以及第二驱动腔室内油液压力的大小，能够高效准确地对驱动活塞402的位置进行控制，以完成准确高效的水路控制，保证换热正常进行。
31.作为另外一种可选的驱动方式，第一驱动腔室通过第一连接管道与第一冷却管道201连通，第二驱动腔室通过第二连接管道与第二冷却管道202连通，其中当第一冷却管道201处于导通状态，第二冷却管道202处于封闭的状态，第一冷却管道201内的冷却液体受热后膨胀，其内压力增大，能够增大第一驱动腔室内的压力，此时第二驱动腔室与第二冷却管道202处于连通的状态，第二冷却管道202处于连接的状态，第二驱动腔室内的液体能够自由流动，进而推动驱动活塞402从第一位置移动至第二位置，此时控制挡板505换位，实现了第一冷却管道201处于导通的状态，内部的冷却液体能够得到快速置换，换位后第二冷却管道202处于封闭的状态，后续工作过程进行循环，实现了驱动活塞402在换热过程当中的自动换位，实现自动控制。侧挡板102侧壁固定连接有限位元件404，驱动杆403外壁设置有两个与限位元件404适配的限位凸起，限位元件404以及限位凸起能够处于相对配合对驱动杆403的位置进行限位，只有当足够力的作用下，才能推动驱动杆403脱离限位元件404的限制，实现换位；通过上述设置方式能够让驱动活塞402带动控制挡板505快速的换位，实现第一冷却管道201与第二冷却管道202水路的快速换位，保证换热效率，上述限位元件404属于现有技术，且不涉及改进在此不再详述。
32.在侧挡板102侧壁开有限位通道1021，第一冷却管道201、第二冷却管道202等组件能够通过限位通道1021进出，实现快速安装，其中水路控制接口通过第一安装工件303安装固定于限位通道1021外侧，驱动组件4通过第二安装工件405安装固定于限位通道1021外侧，保证了二者的稳定，实现正常控制过程，并且便于安装固定，提高了安装效率。
33.本发明工作过程中，浇铸的铜水倒入结晶通道103内得到冷却，其凝固形成铜锭，固态的铜锭向下按照一定速率移动，上端的铜水逐渐凝固，以形成连续的铜锭。
34.通过冷却管道设置于结晶器本体1外侧以完成对铜水的冷却，让其凝固形成铜锭，其中在水冷的过程当中，通过控制驱动活塞402往复移动，其能够带动两侧的控制挡板505往复移动，通过控制驱动活塞402规律的循环往复移动，以调节控制挡板505上的控制开口
504处于不同的位置，分别与两个输送口503相对，以控制第一冷却管道201或第二冷却管道202的启闭。
35.第一冷却管道201处于导通状态的同时第二冷却管道202处于封闭的状态，此时高压的冷却水能够快速地注入第一冷却管道201内部，置换出第一冷却管道201内升温后的冷却液体，并且在置换过程结束后，第二冷却管道202内冷却液体同步升温，在达到预定温度后，此时控制第二冷却管道202处于导通状态，第一冷却管道201此时处于封闭的状态，此时同样，第一冷却管道201内的冷却液体实现对结晶器本体1的降温，第二冷却管道202内升温后的冷却液体得到快速地置换。
36.上述过程在铸铜的过程当中快速循环过程，能够实现对结晶器本体1上下两端以及四周的快速冷却，保证铸铜的过程当中铜锭冷却速率的一致，保证了铜锭成品的质量。
37.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。