專利名稱：一種結晶器用銅管的連鑄設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于特種鑄造工藝及特種鑄造設備技術領域，更具體地說，屬于一種厚壁有色金屬銅管料的短流程連續(xù)鑄造技術。
背景技術：
現(xiàn)有技術中結晶器一般有圓坯結晶器、橢圓坯結晶器、矩形坯結晶器、工字形坯結晶器。圓坯結晶器、橢圓坯結晶器、矩形坯結晶器、工字形坯結晶器分別使用圓形銅管、橢圓形銅管、矩形銅管、工字形銅管經過熱處理和成型后在其管內壁上電鍍鉻鋯等隔熱材料制造?，F(xiàn)有技術中結晶器用銅管均采用實心坯制造而成，結晶器銅管的生產工藝是實心銅錠加熱、在鍛壓機上敦粗并沖孔、通過預擴或拉拔制備出空心中間坯；再次加熱后、在碾環(huán)機或鍛壓機上制備成各類結晶器用銅管?，F(xiàn)有技術的加工方法存在工藝復雜，制造周期長，加熱火次多等缺點。現(xiàn)有技術中有色金屬銅管也可以采用離心法或水平拉鑄法進行鑄造加工，這樣的加工方法只能生產薄壁有色金屬銅管，不能生產厚壁有色金屬銅管。離心法需要專用設備，設備投資非常大，而且不能生產厚壁有色金屬銅管。水平拉鑄生產的有色金屬銅管薄壁不均勻，銅管的頂部尺寸與底部尺寸會有很大偏差，而且也不能生產厚壁有色金屬銅管。中國專利(CN201823900)公開了 一種鋼管連鑄設備，該設備設有底漏銅包、內結晶器、外結晶器，底漏銅包的底部設有浸入式水口，浸入式水口伸至內結晶器、外結晶器之間形成的環(huán)形空腔中。內結晶器、外結晶器之間的環(huán)形空腔形成鋼管，鋼管為環(huán)形結構，在鋼管上端部的外側設置外結晶器，在鋼管上端部的內側設置內結晶器，鋼管的底部設置引錠底板，獲得的鋼管具有致密性高和純凈度高的特點，為高端環(huán)類件和管類件提供了高質量的鋼原材料。利用專利(CN201823900)公開的連鑄設備生產鋼管，節(jié)省敦粗和沖孔工序，僅通過拔長和擴孔工序即可制備大直徑管類件和環(huán)類件，實現(xiàn)高端鋼環(huán)類件和鋼管類件的短流程制造。中國專利(CN201823900)的技術方案用于生產鋼管，由于黑色金屬和有色金屬的熔點和導熱性有較大差異，以上專利的技術方案只適用于生產厚壁黑色金屬鋼管，不適合生產厚壁有色金屬銅管；該專利(CN201823900)中的設備內側只有冷卻功能，使用該設備生產銅管的過程中不能對銅管的溫度進行有效調節(jié)以防止銅管過快凝固，生產過程中銅管冷卻速度非常快液穴深度大，液穴深度大會導致固液分界面靠近內芯處的結晶銅夾緊內芯，這就出現(xiàn)了 “夾芯”的問題使銅管拉制工作無法進行，最終導致連鑄設備報廢。有色金屬結晶速度遠遠大于黑色金屬，CN201823900這個專利中提到的設備適合于生產厚壁黑色金屬鋼管，但不適合于生產厚壁銅管，CN201823900這個專利生產厚壁有色金屬銅管時，由于有色金屬結晶速度快會引起厚壁銅管夾緊在內冷卻體上而無法進行拉伸抽錠，如果銅管拉制過程中冷卻速度過快則會引起非常大的液穴，這會引起固液分離現(xiàn)象，拉制過程中如果出現(xiàn)固液分離現(xiàn)象則會導致液穴以上的銅液泄露，同時生產出來的銅管會有明顯的裂紋。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了解決以上技術問題，提供了一種有色金屬結晶器用銅管的連鑄設備，有效地解決了大壁厚有色金屬銅管料的高效生產加工問題。本發(fā)明的結晶器用銅管的連鑄設備，包括分流部分、內冷卻部分、外冷卻部分、弓丨錠部分，由內冷卻部分、外冷卻部分和引錠部分形成鑄造空間，其特征在于所述外冷卻部分的內冷卻體外側壁處環(huán)繞有加熱器。分流部分包括底漏銅包、分流漏斗、流銅液口、銅液。銅液經過底漏銅包進入分流漏斗，銅液經過分流漏斗上的流銅液口進入由內冷卻部分、外冷卻部分和引錠部分形成的鑄造空間。內冷卻部分包括內冷卻體、內冷卻腔、內芯架。內冷卻體中有內冷卻腔,冷卻液通過內冷卻體中有內冷卻腔對鑄造空間中的銅管進行冷卻；內芯架用于對內冷卻體進行支撐。外冷卻部分包括外石墨壁、外冷卻體、外冷卻腔。外冷卻體中有外冷卻腔，冷卻水通過外冷卻腔對銅管的外壁進行強制冷卻。外冷卻體的內壁上安裝有外石墨壁，外石墨壁對連鑄過程中銅管在鑄造空間內軸向運動起到潤滑作用。引錠部分為引錠底板。引錠底板上加工有燕尾槽、蘑菇槽或其他形狀的槽體，鑄造空間內冷卻成型的銅管通過燕尾槽或蘑菇槽固定在引錠底板上，引錠底板帶動冷卻成型的銅管在鑄造空間內軸向運動。所述加熱器是電阻加熱裝置，電阻加熱裝置是由云母包裹著加熱電阻絲，云母對加熱電阻絲起到絕緣作用。所述分流部分有漏斗加熱器，漏斗加熱器是電阻加熱裝置，漏斗加熱器是由云母包裹著加熱電阻絲，云母對加熱電阻絲起到絕緣作用。所述加熱器的外側環(huán)繞有內石墨壁，內石墨壁對連鑄過程中銅管在鑄造空間內軸向運動起到潤滑作用。所述內冷卻體與外冷卻體之間鑄造空間的壁厚為10—50mm。所述外冷卻體的內徑為200— 500mm。使用本發(fā)明的連鑄設備生產銅管的厚度為10 — 50mm，銅管的外徑為200—500mm。使用本發(fā)明的連鑄設備生產圓形銅管的厚度在10—50mm之間，圓形銅管的直徑在200—500mm之間。使用本發(fā)明的連鑄設備生產橢圓形銅管的厚度在10 —50mm之間，橢圓形銅管的長軸和短軸在200— 500mm之間。使用本發(fā)明的連鑄設備生產矩形銅管的厚度在10 — 50mm之間，矩形銅管的長度和寬度在200— 500mm之間。對于壁厚小于IOmm的銅管可以采用水平半連續(xù)鑄造或離心鑄造的方式進行制造，對于壁厚大于50_的銅管可以采用不帶加熱器的垂直半連續(xù)鑄造的方式進行制造。本發(fā)明的底漏銅包向環(huán)形空腔中注入處于熔融狀態(tài)的有色金屬液體，有色金屬液體在由內冷卻部分、外冷卻部分和引錠部分形成鑄造空間中凝固結殼成型。由于內冷卻部分和外冷卻部分利用冷卻介質可以對銅管的內壁和外壁同時進行強制冷卻，加快銅管凝固速度，提高了銅管內部組織致密性。引錠底板上加工有燕尾槽、蘑菇槽或其他形狀的槽體，冷卻成型的銅管通過燕尾槽或蘑菇槽固定在引錠底板上，引錠底板帶動冷卻成型的銅管向下運動，引錠底板帶動銅管向下運動時通常采取向下兩個進程后向上退回一個進程，即采取“進二退一”的方式向下運動，進和退同時進行并配合內外同時冷卻可以使銅管的結晶速度非?？臁１景l(fā)明的結晶器用銅管的連鑄設備內冷卻體上環(huán)繞有一個加熱器，加熱器是由云母包裹著的加熱電阻絲，云母具有非常好的絕緣效果，云母對加熱電阻絲起到絕緣作用，力口熱器可以控制液穴的深度，加熱器可以對固液分界面處的結晶銅不斷進行加熱促使液穴的深度始終處于較小范圍，液穴深度小則可以避免出現(xiàn)固液分離的問題，同時還可以避免出現(xiàn)剛剛結晶的處于液穴上方的銅管“夾芯”的問題。由于引錠底板帶動結晶的銅管、銅液不間斷地向下進程運動、然后向上回程運動，加熱器可以始終對固液分界面進行加熱使液穴的深度很小，固液分界面以下的銅管可以形成等軸狀晶體。加熱器與內石墨壁配合工作，內石墨壁具有優(yōu)良的導熱性能和潤滑性能，內石墨壁可以將從內加熱器而來的熱量快速傳給固液分界面，加熱器與內石墨壁共同工作從而促進液穴的深度變小；由于銅管采取大約“進二退一”的方式向下運動，內石墨壁對銅管的上下運動起到了非常好的潤滑效果；這可以獲得非常好鑄造效果。分流部分有漏斗加熱器對分流部分的分流漏斗中的銅液進行加熱，使分流漏斗中的銅液始終處于熔融狀態(tài)，避免分流漏斗中的銅液凝固。漏斗加熱器是由云母包裹著加熱電阻絲，云母具有非常好的絕緣效果，云母對加熱電阻絲起到絕緣作用。本發(fā)明利用連鑄機生產銅管，節(jié)省實心坯加熱、敦粗和沖孔工序，可以制造各種形狀有色金屬銅管類零件(圓形銅管、橢圓形銅管、矩形銅管、工字形銅管)，實現(xiàn)了各類有色金屬銅管類零件的短流程制造。銅管可以直接拉出，無需敦粗、沖孔等工序、可以減少坯料加熱次數(shù)，降低能源消耗。不但可以提高材料利用率，而且可以降低能源消耗，縮短制造流程，對生產結晶器用有色金屬銅管料大有好處。采用本發(fā)明的設備同時可以生產橢圓形有色金屬銅管、矩形有色金屬銅管、工字形有色金屬銅管。


附圖1是本發(fā)明結晶器用圓銅管的連鑄設備。
具體實施例方式圖1是本發(fā)明結晶器用圓銅管的連鑄設備；本發(fā)明的結晶器用銅管的連鑄設備，包括底漏銅包1、銅管9、內冷卻體2、引錠底板10,內冷卻體2的外側壁處環(huán)繞有加熱器4。內冷卻腔3、分流漏斗5、內芯架6、外冷卻腔7、內石墨壁8、引錠底板10、內冷卻循環(huán)腔11、內冷卻分配器12、流銅液口 13、外冷卻體14、外石墨壁15、漏斗加熱器16、銅液17。分流部分包括底漏銅包1、分流漏斗5、流銅液口 13、銅液17。銅液17經過底漏銅包I進入分流漏斗5，銅液17經過分流漏斗5上的流銅液口 13進入由內冷卻部分、外冷卻部分和引錠部分形成的鑄造空間。內冷卻部分包括內冷卻體2、內冷卻腔3、內冷卻循環(huán)腔11、內冷卻分配器12、內芯架6。內冷卻體中有內冷卻腔3、內冷卻循環(huán)腔11、內冷卻分配器12，冷卻液通過內冷卻體2中有內冷卻腔3、內冷卻循環(huán)腔11、內冷卻分配器12對鑄造空間中的銅管進行冷卻。內芯架6用于對內冷卻體2進行支撐。內冷卻循環(huán)腔11內部的冷卻水具有一定的壓力和流量；內冷卻腔3把從內冷卻循環(huán)腔11而來的循環(huán)冷卻水噴向拉鑄成的銅管以實現(xiàn)對其進行冷卻；內冷卻分配器12位于內冷卻體2的底部。外冷卻部分包括外石墨壁15、外冷卻體14、外冷卻腔7。外冷卻體14中有外冷卻腔7，冷卻水通過外冷卻腔7對銅管的外壁進行強制冷卻。外冷卻體14的內壁上安裝有外石墨壁15，外石墨壁15對連鑄過程中銅管在鑄造空間內軸向運動起到潤滑作用。引錠部分為引錠底板10。引錠底板10上加工有燕尾槽、蘑菇槽或其他形狀的槽體，鑄造空間內冷卻成型的銅管通過燕尾槽或蘑菇槽固定在引錠底板上，引錠底板10帶動冷卻成型的銅管在鑄造空間內軸向運動。銅液17通過底漏銅包I進入分流漏斗5，銅液17經過分流漏斗5后進入由內冷卻體2、外冷卻體14、引錠底板10組成的鑄造空間中冷卻凝固。銅液17在由內冷卻體2和外冷卻體14而來的冷卻介質的作用下加速凝固，凝固過程中會出現(xiàn)液穴，如果凝固速度過快會出現(xiàn)“夾芯”的問題和固液分離的問題。本發(fā)明的加熱器4對由內冷卻體2、外冷卻體14、引錠底板10組成鑄造空間中的銅液17進行加熱，可以有效解決液穴的深度過深的問題，這樣就可以避免出現(xiàn)固液分離的問題，同時還可以避免液穴上部剛剛結晶的固體銅“夾芯”的問題。加熱器4是電阻加熱裝置，加熱器4也可以是電磁加熱裝置。加熱器4與內石墨壁8配合工作，內石墨壁8具有優(yōu)良的導熱性能和潤滑性能，內石墨壁8可以將從加熱器4而來的熱量快速傳給固液分界面，加熱器4與內石墨壁8共同工作從而促進液穴的深度變??；由于銅管采取“進二退一”的方式向下運動，內石墨壁8對銅管的上下運動起到了非常好的潤滑效果；這樣就可以獲得非常好的鑄造效果。本發(fā)明結晶器生產出銅管的金相組織大部分為等軸晶粒，等軸晶粒銅管的力學效果非常好。通過對銅管進行變形試驗和壓力試驗，銅管沒有出現(xiàn)裂紋，表明銅管的塑性非常好。
權利要求
1.一種結晶器用銅管的連鑄設備，包括分流部分、內冷卻部分、外冷卻部分、引錠部分，由內冷卻部分、外冷卻部分和引錠部分形成鑄造空間，其特征在于所述外冷卻部分的內冷卻體(2)外側壁處環(huán)繞有加熱器(4)。
2.根據(jù)權利要求1的結晶器用銅管的連鑄設備，其特征在于所述加熱器(4)是電阻加熱裝置。
3.根據(jù)權利要求1的結晶器用銅管的連鑄設備，其特征在于所述分流部分有漏斗加熱器(16)。
4.根據(jù)權利要求1的結晶器用銅管的連鑄設備，其特征在于所述漏斗加熱器(16)是電阻加熱裝置。
5.根據(jù)權利要求1的結晶器用銅管的連鑄設備，其特征在于所述加熱器(4)的外側環(huán)繞有內石墨壁(8)。
6.根據(jù)權利要求1的結晶器用銅管的連鑄設備，其特征在于所述內冷卻體(2)與外冷卻體(14)之間鑄造空間的壁厚為10 — 50mm。
7.根據(jù)權利要求1的結晶器用銅管的連鑄設備，其特征在于所述外冷卻體(14)的內徑為 200—500mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種結晶器用銅管的連鑄設備，屬于特種鑄造工藝及特種鑄造設備技術領域，本發(fā)明的目的是生產厚壁有色金屬銅管。本發(fā)明結晶器用銅管的連鑄設備,包括分流部分、內冷卻部分、外冷卻部分、引錠部分，由內冷卻部分、外冷卻部分和引錠部分構成鑄造空間，所述外冷卻部分的內冷卻體(2)外側壁處環(huán)繞有加熱器(4)。本發(fā)明生產銅管的技術可以節(jié)省實心坯加熱、敦粗和沖孔工序，可以制造各種形狀銅管類零件，實現(xiàn)了各類銅管類零件的短流程制造。
文檔編號B22D11/14GK103056316SQ20121021995
公開日2013年4月24日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權日2012年6月29日
發(fā)明者秦千軍 申請人:大連大山銅業(yè)有限公司