一种铜液自旋转石墨结晶器制造技术

本实用新型专利技术专利公开了一种铜液自旋转石墨结晶器，应用于铜管水平连铸生产装置技术领域。一种铜液自旋转石墨结晶器由模座、石墨芯子、石墨外套、注液孔组成，采用组合式。石墨外套和石墨芯子通过石墨销装配在一起，结晶器长度L=385mm，外套内径D=92mm，外套壁厚I=14mm，注液孔直径d=10mm，注液孔数目n=4个，芯子入口直径D1=47mm，芯子出口直径D2=36mm，芯子锥度a=1°，模座厚度H=50mm。本实用新型专利技术具有结构合理、易于加工、铜液在模具内自旋转有利于细化晶粒、提高水平连铸铜管坯凝固组织均匀性等特点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种铜液自旋转石墨结晶器，应用于铜管水平连铸生产装置

技术介绍
TP2铜管材主要用于空调和制冷业，随着空调向着精细、节能和高效的方向发展，对铜管的需求量越来越大，质量要求明显提高。制备优质的TP2管坯是获得高精密铜管材产品的前提条件。水平连铸具有工艺流程短、效率高、自动化程度高的特点，可以避免二次氧化。结晶器是水平连铸的关键部件。结晶器由石墨外套、石墨芯子以及铜套装配而成。结晶器的设计原理复杂，导致设计困难，然而，结晶器结构的合理与否决定最终管坯的质量。石墨套是水平连铸结晶器的重要部件，由于其良好的热震稳定性和优良的热传导性，广泛应用在直接熔融金属工艺中，同时，石墨套在高温下具有润滑作用，并兼具有普通铸机“二次冷却”的作用。目前，石墨套采用的是常规的高纯石墨粉进行制备，在实际使用过程中往往存在使用寿命短的问题。目前的水平连铸机生产的铜管坯存在组织粗大、表面存在裂纹、缩松、偏析及反偏析等铸造缺陷。
技术实现思路
本技术的技术任务是针对上述现有技术中的不足提供一种铜液自旋转石墨结晶器，该铜液自旋转石墨结晶器具有结构合理、易于加工、可细化晶粒、提高水平连铸铜管坯凝固组织均匀性等特点。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铜液自旋转石墨结晶器，其特征在于：由模座、石墨芯子、石墨外套、注液孔组成，采用组合式，由石墨外套和石墨芯子通过石墨销装配在一起，结晶器长度L=385mm，外套内径D=92mm，外套壁厚I=14mm，注液孔直径d=10mm，注液孔数目n=4个，芯子入口直径D1=47mm，芯子出口直径D2=36mm，芯子锥度a=1°，模座厚度H=50mm。本技术的一种铜液自旋转石墨结晶器和现有技术相比，具有以下突出的有益效果：结构合理、易于加工、铜液在模具内自旋转有利于细化晶粒、提高水平连铸铜管坯凝固组织均匀性等特点。附图说明附图1是本技术一种铜液自旋转石墨结晶器的结构示意图。具体实施方式参照说明书附图1对本技术的一种铜液自旋转石墨结晶器作以下详细地说明。本技术的一种铜液自旋转石墨结晶器，其特征在于：由模座1、石墨芯子2、石墨外套3、注液孔4组成，采用组合式，由石墨外套3和石墨芯子2通过石墨销装配在一起，结晶器长度L=385mm，石墨外套3内径D=92mm，石墨外套3壁厚I=14mm，注液孔4直径d=10mm，注液孔4数目n=4个，芯子入口直径D1=47mm，芯子出口直径D2=36mm，芯子锥度a=1°，模座1厚度H=50mm。石墨模具是空心铸坯水平连铸系统的关键部分，由石墨外套3和石墨芯子2两部分组成，材质为高纯石墨。其中外套3无锥度，芯子2锥度为1°，以避免在拉坯过程中管坯收缩包覆石墨芯子2，增大摩擦阻力。试验过程中分别给出了两种石墨模具结构示意图。模具A的进液孔均匀分布在模具端部。模具B与模具A的区别在于进液孔不是开在端部，而是沿切向均匀地分布在模具壁上。主要铸造工艺参数见下表：铸造工艺参数分别采用模具A、B进行试验。铸造过程完成后从制备的管坯上取样进行分析。水平连铸时铜液热量主要由沿径向导出，采用模具A时由于熔体内部只存在自然对流，径向上存在很大的温度梯度，因此管坯整个横截面上基本都是粗大的柱状晶，穿晶现象非常明显。此外凝固组织在周向上分布均匀性也很差，这是因为在水平连铸时由于重力的影响，上部产生气隙，气隙的存在大大地增加了热传导到了显著的细化，穿晶基本上得到了消除，而且晶粒分布均匀性有了很大的提高。此外在管坯外壁处形成了一薄层细等轴晶。采用模具B时，切向进液孔把铜液的水平流动转化成螺旋运动。铜液旋转的结果一方面使熔融金属液温度趋于一致，减小了温度梯度，使得液穴内大量晶核在相似环境条件下进行各向同性长大，抑制了柱状晶的生长；另一方面结晶器内的旋流有利于冲刷凝固前沿，打碎枝状晶，而这些断碎的细晶又可成为结晶的核心，增加了形核率，从而导致了晶粒的细化。分别从管坯上部、侧面以及底部取样进行力学性能分析。试样参照GB/T228-2010标准。测量结果见下表。从下表可以看出，采用模具A时，管坯底部力学性能优于上部和侧面。采用模具B后随着管坯凝固组织的改善，其力学性能也得到了提高，平均抗拉强度提高了9.7%，平均伸长率提高了36.5%，而且不同部位的试样力学性能差异比较小。测量结果通过试验可得出：a、铜液在模具内自旋转有利于细化晶粒，提高水平连铸铜管坯凝固组织均匀性。b、随着管坯凝固组织的改善，管坯的平均抗拉强度提高了9.7%，平均伸长率提高了36.5%。除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜液自旋转石墨结晶器，包括模座、石墨芯子、石墨外套、注液孔，其特征是：石墨外套和石墨芯子通过石墨销装配在一起，结晶器长度L=385mm，外套内径D=92mm，外套壁厚I=14mm，注液孔直径d=10mm，注液孔数目n=4个，芯子入口直径D1=47mm，芯子出口直径D2=36mm，芯子锥度a=1°，模座厚度H=50mm。

【技术特征摘要】
1.一种铜液自旋转石墨结晶器，包括模座、石墨芯子、石墨外套、注液孔，其特征是：石
墨外套和石墨芯子通过石墨销装配在一起，结晶器长度L=385mm，外套内径D=92mm，外套壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁琦明，齐亮，肖翔鹏，
申请(专利权)人：中色奥博特铜铝业有限公司，江西理工大学，
类型：新型
国别省市：山东;37