本发明专利技术公开一种铜空心圆锭立式半连续铸造内孔带水冷的工艺及设备，其特征为：空心圆锭结晶器中心支架(11)圆锥套内安装石墨芯(12)，芯上部有圆形盲孔，盲孔底部由一定锥角的分流孔2-4个，锥角30度左右，盲孔和芯外圆间实心部位钻有同样个数圆孔均布分流孔间，从芯顶部斜穿直通底部成为安装内冷水管(14)通道，水管和芯底部平，管端装可调方向喷咀(15)，向下约15度，和内孔表面约30度，水管在结晶器顶部水平引出用固定支架(17)紧固，铸造时石墨芯中部注入铜液经盲孔底部分流孔到结晶器，空心坯锭下引启动内冷却水，从喷咀中斜向喷出，水流形成绕空心锭内孔旋转水幕，对空心锭内孔进行冷却。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属金属熔炼铸造领域，本专利技术涉及熔融金属铜液铸造时采用的工艺及设备，具体地说是铜空心圆锭立式半连续铸造内孔带水冷的工艺及设备
技术介绍
金属铜以其良好的导电、导热、耐蚀性和便于冷热压力加工，已成为最大量使用的金属之一，工业上广泛用于制造有导电、导热和耐蚀等要求的各种器材。铜冶炼企业通过各种方式最终通过电解工艺将金属铜以电解铜板的形式供应市场，铜材加工企业将电解铜板加工成各种市场需要的材料。在将电解板变成各种市场产品时，第一道工艺就是熔炼铸造。根据后道变形工艺 的要求，电解板通过熔炼铸造成不同的加工材的坯料，可以是板坯，带坯或是圆锭坯。所有铜加工工艺过程的铜废料及回收的铜废料也可通过熔炼铸造工艺再次变成可加工的坯锭。铜加工技术中采用挤压方法生产管、棒、型材是压力加工的一种主要方法，铜的挤压加工有冷热之分，大规模工业生产主要是采用热挤压加工。热挤压加工所用坯锭是圆坯锭。圆坯锭还有其他的各种用途，比如用作锻打料等。常规的圆坯锭半连续立式铸造工艺简介如下。熔炉炉头(2)内存满熔融的铜液(3)，炉头中央装有I根石墨塞棒(I)，塞棒正对着石墨底碗(4)，石墨底碗装配在炉头底部，当石墨塞棒和石墨底碗紧密接触时相当I个液体开关，可将铜液封锁在炉头内。参见图I。当石墨塞棒旋转提起，熔融铜液即可从石墨底碗中流出，参见图2。石墨底碗下部在铸造时加装上I根烫红的石墨浇管(5)，石墨浇管下部直插进铜结晶器(6)中央，熔融的铜液通过石墨浇管流到结晶器中，很快充满结晶器。图中铜结晶器壁镶有I层石墨内衬(7)。也有用镀耐磨金属层当结晶器壁的。铸造开始时，结晶器下部引锭杆(9)升高至结晶器中部，参见图3，当熔融的铜液充满结晶器时和引锭杆头部连成I体。结晶器外部装配水套(8)，水套和结晶器中空部位由外部供冷却水，冷却水从结晶器上部进入，从下部喷水口喷出，对结晶器壁进行冷却，并通过结晶器壁对结晶器内熔融的铜液进行冷却。水冷结晶器壁对液态金属的冷却是第I次冷却，通常称此水为一次冷却水。铜液在接触结晶器水冷壁后迅速冷却，边部冷凝形成固态壳体，此时中部仍然是液态金属，结晶器内金属液体表现为液相、固相及液固两相即过渡层。铸造起始结晶器内铜液冷凝成薄壳时引锭杆即可由下引机构带动下引，外部已成形的铜结晶坯料跟随引锭杆下行，出结晶器壁时由结晶器下部喷水口喷出的冷却水直接喷到表面已凝固的铜坯锭外壳，强化了对铜坯锭的冷却。铜坯锭在结晶器中初步凝结成形后即被从结晶器中下引拉出，直喷的冷却水加快铜坯锭内部的液相及液固相过渡层完全冷凝、结晶成固态组织。从喷水口直接喷到金属坯表面的冷却水被称为二次冷却水。引锭杆下引，已成形的实心铜坯锭(10)随引锭杆从结晶器中被引出。熔融铜液不断从炉内流入结晶器，在一、二次水的冷却作用下铜液在结晶器内不断被冷却成形，铸造好的铜坯锭(10)被连续拉出，此过程连续不断，到熔融铜液被放完才结束此铸造过程，是有限量的连续铸造，通常称为半连续铸造。如果炉内熔融金属液不断由外部补充，已铸造成形的金属圆坯锭可通过在线的方式被锯切移去，形成了铸造过程的不中断，则称为全连续铸造。在圆锭铸造中有一类较特殊，用途也很大的坯锭，空心圆坯锭铸造。空心锭铸造比 普通实心圆锭铸造复杂。空心圆坯锭的铸造是要铸出中间有空心圆孔的坯锭，结晶器显然要不同于实心圆徒的铸造。常规立式铸造空心圆坯锭所用结晶器参见图3。从图上可看出，空心锭铸造工艺所用的结晶器形状和实心锭铸造相同，不同点在于中间有I支石墨芯(12)。空心锭结晶器也由结晶器(6)和水套(8)构成外部冷却装置，结晶器壁也由石墨内衬(7)镶衬。在结晶器顶部设计了 I个圆形支架(11)，支架下部止口和结晶器壁配合，可确保支架中心、石墨芯中心和结晶器中心在同一垂线上。支架(11)在结晶器顶部平面以上中心部位有I呈漏斗状的倒圆锥套，结晶器石墨芯(12)上半段外部也是I倒圆锥台，和支架顶部的倒圆锥套相配，正好安装在支架圆锥套内。石墨芯上半段中心做出圆形盲孔，盲孔正好能放进浇管，盲孔底部由中心向外呈一定锥角，设计有2-4个小圆孔。锥角一般从15度到45度都可以，是为了保持浇铸时金属液表面稳定，可根据现场的状态调整。石墨芯下部根据铸锭尺寸要求一般作成略带点锥度，即从上到下一般有1-2度的锥度，便于坯锭下拉时减少芯部表面的拉力。支架将石墨芯吊在结晶器中部，当结晶器内部充满金属液时中心部位围绕石墨芯形成I圆孔，当金属液被冷却凝固时，中间部位自然就形成I圆孔。空心锭铸造起始空心锭引锭杆(13)上升到结晶器中部，空心锭引锭杆和实心锭不同的是引锭杆顶部是圆环状，环状引锭头外圆和结晶器内壁相配，和实心锭铸造相同，内环上升时慢慢进入石墨芯的倒锥面，一直到和石墨芯有一定的配合止。充满熔融铜液的炉头翻转至结晶器上方，浇铸中心正对准结晶器中心，已烫红(热)的浇管安装到位，和实心锭铸造时不一样的是浇管不是插入结晶器中心位而是插入结晶器石墨芯上部的盲孔内。当塞棒旋启提升，铜液从浇管中流出进入石墨芯盲孔内，然后从盲孔底部的几个小孔中呈一定锥角向结晶器喷出，铜液进入结晶器，下部接触到空心锭引锭杆(13)顶部的环状平面，很快布满结晶器，铜液面上升到将放流小孔盖没，由于结晶器壁的一次冷却水的冷却作用，此时结晶器内的接触到结晶器壁的金属铜液已初步凝壳，引锭杆开始下引，冷却成型的铜坯锭被牵引往下，因为中间有石墨芯棒，下引的金属料就不再是一实心棒而是一空心圆锭(16)。因为只有外部一、二次冷却水的冷却作用，空心圆锭内孔中心无法得到冷却，空心圆锭内孔的铸造结晶状态是无法调整的，空心圆锭外径越大，内部冷却越不充分，晶粒就越粗大，对于较大尺寸的空心圆锭铸造，比如￠400, ￠500空心圆锭，甚至更大些的坯锭，或是一些铜合金空心圆锭，空心部位的质量甚至是铸造本身都很难控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有金属铜空心锭铸造时内孔不冷却，完全靠外部冷却形成空心铸坯而造成内部结晶组织相应的一些问题，及铸造合金铜坯时因内外冷却强度相差悬殊而造成过大的内应力形成很多的铸造缺陷，甚至使正常的铸造过程无法进行等问题。本专利技术技术方案如下本专利技术公开一种铜空心圆锭立式半连续铸造内孔带水冷的工艺及设备。 一种铜空心圆锭立式半连续铸造内孔带水冷的工艺及设备，其特征是常规立式半连续铸造空心圆锭结晶器用的中心支架(11)水平面以上中心部位呈漏斗状的倒圆锥套内安装I结晶器石墨芯(12)，参见图4，石墨芯上半段中心是一段圆形盲孔，铸造时浇管插入此盲孔，铜液从盲孔底部由中心向外呈一锭锥角的放流孔流入结晶器，放流孔一般为2-4个，按圆心均匀设置，放流孔的个数和直径共同构成铸造时铜液转注量。在盲孔和外圆锥台之间石墨芯实心部位钻有同样个数的小圆孔，圆孔均布在放流孔之间，参见图7，圆孔从石墨芯顶部斜穿直通石墨芯底部，成为安装内冷却水管的通道，该通道和铜液放流孔在空间交错布置，互不干扰。石墨芯小孔中穿进内冷水管(14)，内冷水管用耐高温不锈钢管，内冷水管刚露出石墨芯底部，安装好内冷水管后在底部旋上I小段可调节方向的喷咀(15)，几根内冷水管在结晶器顶部水平引出，在固定支架(17)上用管箍紧固，适当远离结晶器至安全距离外。铸造起始从石墨芯中部注入铜液，铜液经盲孔底部小孔斜向流出到结晶器，结晶器本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铜空心圆锭立式半连续铸造内孔带水冷的工艺及设备，其特征是：结晶器(6)中间悬挂的石墨芯(12)顶部供铜液的盲孔和往结晶器转注的几个斜向分流孔之间实心部位从上到下钻有几条通道，通道中插入内冷水管(14)，铸造时通过内冷水管冷却水直接喷射到表面已凝结的坯锭内孔，对内外表面已结壳并被从结晶器中引出的坯锭芯部进行强化冷却。
【技术特征摘要】
1.一种铜空心圆锭立式半连续铸造内孔带水冷的工艺及设备，其特征是结晶器(6)中间悬挂的石墨芯(12)顶部供铜液的盲孔和往结晶器转注的几个斜向分流孔之间实心部位从上到下钻有几条通道，通道中插入内冷水管(14)，铸造时通过内冷水管冷却水直接喷射到表面已凝结的坯锭内孔，对内外表面已结壳并被从结晶器中引出的坯锭芯部进行强化冷却。2.如权利要求I所述的一种铜空心圆锭立式半连续铸造内孔带水冷的工艺及设备，其特征是所述的石墨芯的水冷通道在顶部盲孔内均匀分布的分流孔间均匀分布，从顶部斜向穿到石墨芯底部，斜钻出的通道底部出口中心离底部石墨芯外圆边部20毫米，从顶部到底部的通道中心线偏离平面轴线约15度，通道数和分流孔数相同，孔径C 10-0 15，斜向通道和铜液转注分流孔在空间均匀分开，互不干扰，通道中插入内冷水管。3.如权利要求I所述的一种铜空心圆锭立式半连续铸造内孔带水冷的工艺及设备，其特征是内冷水管为一弯曲管，水平部分略高出结晶器水平面几毫米，顺水平方向引出，弓丨 出长度300毫...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓邦，
申请(专利权)人：王晓邦，
类型：发明
国别省市：
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