一種均勻冷卻結晶器銅管的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于金屬凝固和連續(xù)鑄造領域，特別涉及一種均勻冷卻結晶器銅管。
【背景技術】
[0002]在方形、矩形及板形等多邊形橫截面鑄坯的金屬連鑄生產中，液態(tài)金屬澆入結晶器銅管后，在銅管外冷卻水的作用下沿結晶器內壁結晶凝固，形成坯殼并發(fā)生凝固收縮，結晶器銅管內角部區(qū)域的金屬受到兩面管壁的冷卻，比邊部冷卻強度大，導致角部與邊部金屬溫度、坯殼厚度及收縮不均勻，增加了鑄坯角裂傾向，限制了連鑄機的拉錠速度。
[0003]為解決上述問題，現有技術中有許多解決方案。例如，中國專利“96190354.6”公開了一種稱為鉆石結晶器的方法:根據結晶器銅管角部和邊部冷卻強度的不同，將角部和邊部金屬凝固坯殼收縮的差異量補償移植于結晶器銅管，使結晶器銅管角部的角度減小、邊部管壁內凸，從而改善了結晶器銅管與坯殼的接觸，促進了坯殼的均勻生長。鉆石結晶器避免了坯殼裂紋，顯著提高了連鑄機的拉錠速度。但由于補償移植于結晶器銅管的差異量精度極高，其使用以嚴格控制連鑄系統(tǒng)各工藝參數為前提，而影響金屬凝固的因素較多，如金屬成分、溫度等，所以鉆石結晶器使用成本或技術改造費用較高，對金屬牌號、鋼種的適應性差。
[0004]中國專利“200920104178.5”公開了一種方案:在結晶器銅管外角部包覆大熱阻材料的緩冷條，以緩冷條中的凸柱體鑲嵌進結晶器銅管的盲孔中，將緩冷條固定于結晶器銅管角部，降低角部的冷卻，提高結晶器銅管冷卻的均勻性。該方案直接解決結晶器銅管的冷卻不均勻問題，但結晶器銅管的工作條件嚴酷，管壁內為高溫熔融的金屬，管壁外為流速約每秒10米的冷卻水流，管壁內外溫差大，生產中溫度劇烈變化造成結晶器銅管熱變形嚴重，緩冷條難以可靠地鑲嵌包覆在結晶器銅管角部。
[0005]現有技術中解決結晶器銅管冷卻不均勻的方案有兩類，一類是以鉆石結晶器為代表，在結晶器銅管冷卻不勻勻的前提下，以結晶器銅管的內腔尺寸補償因冷卻不勻勻造成的收縮。在實際應用中避免了鑄坯角裂，顯著提高了連鑄速度，但設備投資較高，鋼種的適應性較差。另一類方案是在銅管角部粘貼或鑲嵌熱阻材料，直接降低結晶器銅管角部的冷卻強度，但可靠性低，未見推廣應用。

【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型的目的是解決上述技術中的不足，提供一種均勻冷卻結晶器銅管，其角部管壁的夾層準確地降低結晶器銅管角部的冷卻強度，實現角部與邊部均勻冷卻，從而提高連鑄機的拉錠速度。
[0007]本實用新型的技術方案是:一種用于連續(xù)鑄造金屬方坯、矩形坯、板坯或多邊形鑄坯的結晶器銅管，其特征在于:在所述結晶器銅管的角部管壁外有角部外層管壁，角部外層管壁邊緣與角部管壁相連，角部外層管壁和結晶器銅管是一體的。
[0008]根據本實用新型所述的結晶器銅管，其特征在于:所述結晶器銅管的角部外層管壁覆蓋的區(qū)域在下述范圍內:長度為結晶器銅管的上半部分，寬度為結晶器銅管角部兩側30 mm內，自上而下逐漸縮小。
[0009]在角部管壁和角部外層管壁之間構成管壁夾層，管壁夾層降低管壁外冷卻水對管壁內金屬的冷卻強度，使結晶器銅管角部與邊部冷卻均勻。
[0010]本實用新型所述結晶器銅管，包括角部管壁、角部外層管壁是一體的、材料是連續(xù)的，以適應結晶器銅管高溫、熱變形的服役條件。
[0011]根據本實用新型所述的結晶器銅管，其特征在于:所述結晶器銅管的角部外層管壁中間為空洞。
[0012]根據本實用新型所述的結晶器銅管，其特征在于:所述結晶器銅管角部外層管壁的空洞上有蓋板與角部外層管壁連接，連接方法包括焊接、螺栓連接。由于未直接在結晶器銅管本體上焊接和螺栓連接，避免了對其性能的影響。
[0013]角部外層管壁中間有空洞和蓋板的技術方案，便于制造。
[0014]根據本實用新型所述的結晶器銅管，其特征在于:所述結晶器銅管的角部管壁外有肋板。
[0015]根據本實用新型所述的結晶器銅管，其特征在于:所述結晶器銅管的角部外層管壁與角部管壁之間，設置有低導熱系數的緩冷板。緩冷板采用螺釘、粘結方法固定。
[0016]角部外層管壁與角部管壁之間設置低導熱系數的緩冷板、角部管壁外設置肋板，增加了調節(jié)結晶器銅管角部冷卻的手段和抗變形能力。
[0017]根據本實用新型所述的結晶器銅管，其特征在于:所述結晶器銅管的外表面，除角部外層管壁的外表面之外，設置有橫向的波紋，波紋的高度為0.1?1.5 mm，波紋的間距為2?25mm，波紋與結晶器銅管軸向的角度為45?90度。所述的波紋可以提高水流與結晶器銅管外表面換熱，加強邊部管壁的冷卻強度。
[0018]根據本實用新型所述結晶器銅管的制造方法，是將結晶器銅管的毛坯管，采用變薄引伸、機械加工等技術制造，其特征在于:所述的毛坯管為方管形狀，角部的壁厚大于邊部，是采用液態(tài)模鍛的方法制造的。
[0019]毛坯管角部的厚壁為本實用新型所述的結晶器銅管角部結構的制造創(chuàng)造了條件。
[0020]本實用新型具有以下積極效果。
[0021]本實用新型解決銅管角部與邊部冷卻不均勻問題，效果直觀、作用明確，降低了鑄坯角裂傾向，提高結晶器銅管的冷卻強度，將提高連鑄機的拉錠速度。
[0022]整個結晶器銅管，包括角部外層管壁是一體的，可靠性高。
[0023]由于直接實現結晶器銅管的均勻冷卻，與鉆石結晶器等現有技術相比，降低整個連鑄系統(tǒng)的工藝寬容度，也就降低了連鑄機的使用成本或設備投資。
[0024]采用液態(tài)模鍛方法生產結晶器銅管的毛坯管，縮短了生產流程，提高了銅材利用率，降低結晶器銅管的生產成本。
【附圖說明】
[0025]圖1是均勻冷卻結晶器銅管示意圖。
[0026]圖2是均勻冷卻結晶器銅管俯視圖的示意圖。
[0027]圖3是均勻冷卻結晶器銅管俯視圖的示意圖，其中角部外層管壁中間為空洞，空洞上焊接有蓋板。
[0028]圖4是均勻冷卻結晶器銅管俯視圖的示意圖，其中角部外層管壁中間為空洞，角部外層管壁與角部管壁之間設置有低導熱系數的緩冷板。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步說明。
[0030]實施例1。
[0031]圖1和圖2所示本實用新型的均勻冷卻結晶器銅管，在角部管壁I外有角部外層管壁2，角部外層管壁2邊緣與角部管壁I相連。角部外層管壁2覆蓋的長度為結晶器銅管的上半部分，寬度自結晶器銅管角部頂端至兩側25mm，自上而下逐漸縮小。
[0032]結晶器銅管的外表面，除銅管角部頂端兩側30mm內，設置有垂直于銅管軸向的波紋，波紋的高度為0.15 mm，波紋的間距為5 mm。
[0033]制造方法:是將毛坯管，采用變薄引伸，機械加工等技術制造，其特征在于:所述的毛坯管為方管形狀，角部的壁厚大于邊部，采用液態(tài)模鍛的方法制造。
[0034]均勻冷卻結晶器銅管角部管壁I與角部外層管壁2之間的腔體采用電火花加工成形。
[0035]實施例2。
[0036]見附圖3，與實施例1不同的是，角部外層管壁2中間為空洞，空洞上有蓋板3封閉空洞。
[0037]制造方法與實施例1不同的是，角部外層管壁2采用機械加工成形，蓋板3與角部外層管壁2的連接為焊接。
[0038]實施例3。
[0039]見附圖4，與實施例1的區(qū)別是，角部外層管壁2中間為空洞。角部外層管壁2與角部管壁I之間，設置有低導熱系數的緩冷板4。
[0040]制造方法與實施例1不同的是，角部外層管壁2采用機械加工成形，緩冷板4采用螺釘固定于角部外層管壁2。
【主權項】
1.一種用于連續(xù)鑄造金屬方坯、矩形坯、板坯或多邊形鑄坯的結晶器銅管，其特征在于:在所述結晶器銅管的角部管壁(I)外有角部外層管壁(2)，角部外層管壁(2)邊緣與角部管壁(I)相連，角部外層管壁(2)和結晶器銅管是一體的。
2.根據權利要求1所述的結晶器銅管，其特征在于:所述結晶器銅管的角部外層管壁(2)覆蓋的區(qū)域在下述范圍內:長度為結晶器銅管的上半部分，寬度為結晶器銅管角部兩側30 mm內，自上而下逐漸縮小。
3.根據權利要求1所述的結晶器銅管，其特征在于:所述結晶器銅管的角部外層管壁(2)中間為空洞。
4.根據權利要求3所述的結晶器銅管，其特征在于:所述結晶器銅管角部外層管壁(2)的空洞上有蓋板(3)與角部外層管壁(2)連接，連接形式包括焊接、螺栓連接。
5.根據權利要求1所述的結晶器銅管，其特征在于:所述結晶器銅管的角部管壁(I)外有肋板。
6.根據權利要求1所述的結晶器銅管，其特征在于:所述結晶器銅管的角部外層管壁(2)與角部管壁(I)之間，設置有低導熱系數的緩冷板(4)。
7.根據權利要求1所述的結晶器銅管，其特征在于:所述結晶器銅管的外表面，除角部外層管壁(2)的外表面之外，設置有橫向的波紋，波紋的高度為0.1?1.5 mm，波紋的間距為2?25mm，波紋與結晶器銅管軸向的角度為45?90度。
【專利摘要】一種金屬連鑄用均勻冷卻結晶器銅管，在結晶器銅管的角部管壁（1）外有角部外層管壁（2），角部外層管壁（2）與角部管壁（1）之間構成的夾層降低了銅管角部的冷卻強度，使銅管角部與邊部的冷卻均勻。角部外層管壁（2）與結晶器銅管是一體的，以適應高溫和熱變形的使用條件。本實用新型結構簡潔，直接解決銅管角部冷卻不勻問題，降低了鑄坯角裂傾向，提高了連鑄機的拉錠速度，也放寬了連鑄工藝寬容度，減少了連鑄機的設備投資。
【IPC分類】B22D18-02, B22D11-04, B22D11-057
【公開號】CN204524200
【申請?zhí)枴緾N201520116800
【發(fā)明人】周嘉平
【申請人】周嘉平
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年2月26日