一种水平连铸用结晶器的制作方法

本发明涉及铜铸坯的水平连铸，具体涉及一种水平连铸用结晶器。

背景技术：

1、在精密铜管材行业，水平连铸是生产紫铜空心铸坯工艺的先进技术。因该工艺对比原来使用上引法以及挤压法具有投资低、生产效率高、成材率高、能耗低等优点，因此目前被广泛应用于精密铜管材铸造母坯的生产过程。

2、铜铸坯水平连铸工艺指将铜液连续注入水冷结晶器(一次冷却结晶)中，铜液凝固形成硬壳后从结晶器出口拉出，经喷水冷却器二次冷却，完全凝固后切成坯料的生产工艺。

3、在紫铜空心铸坯生产的整个工艺过程中，铜液由工频有芯感应炉进行加热和精炼，之后通过引流槽进入铸造炉(也称保温炉中)，保温炉的出口端安装着带石墨模具的结晶器(如专利公告号为cn200945523y的一种水平连铸炉用石墨结晶系统)，铜液从石墨模具进液口进入石墨模具内，之后铜液经过一次和二次冷却而形成硬壳，经由牵引机牵出铸坯。

4、具体的，一次结晶包括铜套和冷水套，冷水套将铜套完全套住，冷水套与铜套之间形成水流腔，冷水套上设置进水口和回水口，而铜套内则是固定着的石墨模具，这样实现对铜液的降温冷却。

5、但是目前的铜铸坯在生产完成后，经常出现铸坯表面颜色不均匀、晶粒度不均匀的问题，而无论是颜色的不均匀还是晶粒度的不均匀，在铜铸坯后续的加工中均容易出现加工缺陷(空心铜铸坯，需要进行的后续加工有轧制、联拉、盘拉、热处理等，经这些加工后才能得到尺寸小的铜管产品，若铜铸坯本身质量不好，则容易在后续加工中出现产品裂纹、斑点、色差等缺陷)。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种水平连铸用结晶器，以解决现有技术中水平连铸后的铜铸坯出现铸坯表面颜色不均匀以及晶粒度不均匀的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种水平连铸用结晶器，包括铜套和将铜套套住的冷水套，冷水套上连接进水口和回水口，还包括固定安装在铜套与冷水套之间的内筒，内筒将铜套套住，内筒与铜套之间形成筒形水缝，进水口与筒形水缝的一端连通，回水口与筒形水缝的轴向另一端连通，内筒内表面或铜套外表面设有螺纹槽。

4、本方案的原理及优点是：采用本方案时，因在水缝的内表面或者外表面设置螺纹槽(铜套外表面设置螺纹槽，相当于在水缝的内表面设置螺纹槽，同理，内筒内表面的螺纹槽，相当于水缝外表面的螺纹槽)，使得从冷水套进入的冷却水在流动过程中受到螺纹槽的引导，形成螺旋状的流动，克服或降低冷却水自重带来的影响，从而提高冷却水的流速和流向的均匀性，使铜铸坯在冷却过程中能够均匀受热，达到冷却均匀、晶粒度均匀、铸坯表面颜色均匀的效果。

5、此外，由于水平连铸过程中铜铸坯的均匀冷却，使得铸坯生产所用的石墨模具也受热更加均匀，原有的石墨模具的平均使用寿命约为120小时，在本方案结晶器更改后，石墨模具的平均使用寿命提高到了160小时，石墨模具的寿命相比以往提高了约50％，极大降低了作为易耗品的石墨模具的使用量，降低了企业生产成本。

6、优选的，作为一种改进，所述螺纹槽的螺距为3-5mm，螺纹深度1-2.5mm。

7、有益效果：本方案通过多次的研发改进，发现螺纹槽的螺距与螺纹深度对水平连铸成型的铜铸坯质量影响非常大，因筒形水缝尺寸小，而进水口的进水流量大，当螺纹槽过深、螺距过大时，对水流的扰动大，容易造成晶粒度不均匀、铜铸坯的表面质量颜色也不均匀；而当螺距小，螺纹槽过浅时，又存在对水流的引导作用较弱，依然无法满足铜铸坯的生产质量要求。本发明对螺纹槽的设计，使得结晶器既能对铜铸坯确保冷却均匀、生产出来的铸坯表面颜色均匀、晶粒度均匀，还能够让晶粒度能够达到1.4-1.8mm，相比现有的2.8mm的平均晶粒度，实现了晶粒的极大细化。

8、而在极大细化的晶粒下，可以使得在满足对铸坯相同机加工效果的前提下，让铜液的静置精炼保温时间大大缩短，由原有的10min，缩短至5min，虽静置精炼保温时长缩短会造成铜液中留存的微量杂质增多，但是细化的晶粒晶界表面积增大，使得即便相对增多的微量杂质也能在铸坯中分散均匀，从而避免杂质聚集，确保铸坯后续加工过程与现有的铸坯相同(也即后续加工过程不会存在缺陷/缺陷数量在要求范围内)。而保温时长的缩短，大大降低了能耗，同时有助于节能环保。

9、优选的，作为一种改进，所述进水口靠近铸坯的出料端，回水口靠近铸坯的进料端。

10、有益效果：本方案使得冷却水在铜铸坯的出料端首先进行换热，使得冷却水从铜铸坯的出料端向铜铸坯的形成端靠近，既保证了铜铸坯的沿轴向方向的降温，又使得冷却水能够被最大化利用。

11、优选的，作为一种改进，所述冷水套与内筒之间设有将内筒圈住的环形进水腔，进水腔与筒形水缝端部连通，进水口远离进水腔连通筒形水缝的一端。

12、有益效果：相比进水口直接连通筒形水缝的情况，本方案通过环形进水腔的设置，一方面利用环形进水腔对进水口进入的水流形成缓冲，避免水流不均匀进入筒形水缝，另一方面，环形的进水腔的设置，使得冷却水进入到进水腔后，会先将进水腔完全填充后，再以四周均匀的流速涌进筒形水缝中，从而确保了筒形水缝四周入口的均匀性，为铜铸坯的均匀冷却提供保障。

13、优选的，作为一种改进，所述冷水套与内筒之间还设有环形的回水腔，回水腔与筒形水缝的端部之间设有环形回水槽，环形回水槽位于内筒与冷水套之间，回水腔位于进水腔与环形回水槽之间。

14、有益效果：本方案通过环形的回水腔和环形回水槽的设置，使得冷却水从筒形水缝流出时是以漫出方式沿着环形回水槽流入到环形回水腔中，从而确保冷却过程中筒形水缝内始终完全填充满冷却水，且是流速均匀稳定的冷却水，进一步有助于铜铸坯的均匀冷却和生成的晶粒度的均匀性。

15、优选的，作为一种改进，所述内筒与冷水套可拆卸连接，以方便更换和维修内筒，提高设备的使用寿命。

16、优选的，作为一种改进，所述螺纹槽设置在内筒内表面。

17、优选的，作为一种改进，所述进水口和回水口的数量均大于等于2个，所有进水口关于铜套周向均布，所有回水口关于铜套周向均布。

18、有益效果：本方案多个进水口和回水口的设置可以进一步提高冷却水的流速和流向的均匀性，从而提高铸坯的冷却均匀性和质量。

技术特征：

1.一种水平连铸用结晶器，包括铜套和将铜套套住的冷水套，冷水套上连接进水口和回水口，其特征在于：还包括固定安装在铜套与冷水套之间的内筒，内筒将铜套套住，内筒与铜套之间形成筒形水缝，进水口与筒形水缝的一端连通，回水口与筒形水缝的轴向另一端连通，内筒内表面或铜套外表面设有螺纹槽。

2.根据权利要求1所述的一种水平连铸用结晶器，其特征在于：所述螺纹槽的螺距为3-5mm，螺纹深度1-2.5mm。

3.根据权利要求2所述的一种水平连铸用结晶器，其特征在于：所述进水口靠近铸坯的出料端，回水口靠近铸坯的进料端。

4.根据权利要求3所述的一种水平连铸用结晶器，其特征在于：所述冷水套与内筒之间设有将内筒圈住的环形进水腔，进水腔与筒形水缝端部连通，进水口远离进水腔连通筒形水缝的一端。

5.根据权利要求4所述的一种水平连铸用结晶器，其特征在于：所述冷水套与内筒之间还设有环形的回水腔，回水腔与筒形水缝的端部之间设有环形回水槽，环形回水槽位于内筒与冷水套之间，回水腔位于进水腔与环形回水槽之间。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种水平连铸用结晶器，其特征在于：所述内筒与冷水套可拆卸连接。

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种水平连铸用结晶器，其特征在于：所述螺纹槽设置在内筒内表面。

8.根据权利要求1-5任一所述的一种水平连铸用结晶器，其特征在于：所述进水口和回水口的数量均大于等于2个，所有进水口关于铜套周向均布，所有回水口关于铜套周向均布。

技术总结本发明涉及铜铸坯的水平连铸技术领域，具体公开了一种水平连铸用结晶器，包括铜套和将铜套套住的冷水套，冷水套上连接进水口和回水口，还包括固定安装在铜套与冷水套之间的内筒，内筒将铜套套住，内筒与铜套之间形成筒形水缝，进水口与筒形水缝的一端连通，回水口与筒形水缝的轴向另一端连通，内筒内表面或铜套外表面设有螺纹槽；所述螺纹槽的螺距为3‑5mm，螺纹深度1‑2.5mm；所述进水口靠近铸坯的出料端，回水口靠近铸坯的进料端。本方案用以解决现有技术中水平连铸后的铜铸坯出现铸坯表面颜色不均匀以及晶粒度不均匀的问题。技术研发人员：张德志,张旭辉,卫中慧,李光辉,于世洋受保护的技术使用者：重庆龙煜精密铜管有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1