[發(fā)明專利]一種內(nèi)壁具有直翅片的銅管的連續(xù)鑄造裝置及方法

無效

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• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號: CN103008582A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黎沃光;余業(yè)球;蔡蓮淑
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B22D11/045
• 分類號: B22D11/045;B22D11/14
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種內(nèi)壁具有直翅片的銅管的連續(xù)鑄造裝置及方法，屬于內(nèi)壁具有直翅片的銅管的連續(xù)鑄造裝置及方法的改造技術(shù)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有內(nèi)直翅銅管是一種換熱效率很高的銅管。它在管的內(nèi)壁設(shè)置了多條縱向的高的翅片，大大增加了管內(nèi)壁的換熱面積，同時使管內(nèi)流體的流動狀態(tài)從平流狀態(tài)轉(zhuǎn)變成紊流狀態(tài)，強(qiáng)化了流體的對流換熱，成倍地提高換熱效率。翅片的厚度越薄，高度越高，換熱面積的增加越大?，F(xiàn)有公知的制管技術(shù)是塑性加工方法，如拉伸、擠壓，使銅在固態(tài)下流動，填充成形模具上狹窄而深的槽而形成翅片。由于受銅在固態(tài)下的流動性的限制，翅片必須設(shè)計得比較厚，而高度又比較小，才能得到飽滿、健全的翅片。例如，1987年由中國科學(xué)技術(shù)出版社出版、中國有色總公司編的《中國有色金屬產(chǎn)品目錄》中公布的兩種內(nèi)直翅銅管，外徑為16mm，管壁厚達(dá)2～4mm，管內(nèi)的翅片厚度達(dá)1.2mm，而且只能布置10條，導(dǎo)致管內(nèi)換熱面積增加不大，而單位長度的銅管質(zhì)量大大增加，從而增加了成本。又如《稀有金屬》雜志1998年4月第22卷公布了一種拉伸方法，用直徑25mm的管坯減徑拉伸至直徑21.6mm。管內(nèi)設(shè)計18條直翅，高度設(shè)計為1mm。但由于受銅的流動性影響，拉伸所得的翅片高度只有（0.5～0.6）mm。

普通的連續(xù)鑄造工藝也可用于制管。普通的連續(xù)鑄造采用水冷結(jié)晶器，為使鑄管從結(jié)晶器上脫模，必須采用拉－停－拉的方式，使鑄件在結(jié)晶器內(nèi)凝固到足夠厚度的凝固層，才能拉拔脫模，使鑄件與結(jié)晶器脫離。這種方式使鑄件表面產(chǎn)生周期性的疤痕，甚至裂紋，必須把表面層除去才能應(yīng)用。此外，鑄管的內(nèi)壁由內(nèi)結(jié)晶器形成，鑄管在凝固冷卻時產(chǎn)生的收縮將內(nèi)結(jié)晶器包緊，產(chǎn)生很大的摩擦力，致使鑄管難以脫模。因此普通的連續(xù)鑄造工藝很明顯不能用于薄壁銅管的連鑄，更不能用于內(nèi)翅片銅管的連鑄。

中國專利ZL01107684.4（公開日：2004年9月8日）公開了一種加熱鑄型式的連續(xù)鑄造方法，其利用銅在熔融狀態(tài)具有優(yōu)良的流動性，可以填充狹窄而深的槽，從而形成薄壁的、形狀復(fù)雜的管件。該發(fā)明提出采用垂直下拉的連續(xù)鑄造方式。但在這種方式下，操作者難以觀察到鑄管從鑄型拉出時的情況，不能迅速調(diào)整有關(guān)工藝參數(shù)，因而往往造成拉漏，銅液大量從鑄型流出，使連續(xù)鑄造過程中斷，同時對操作者構(gòu)成危險，工藝過程不可靠。此外，在垂直下拉式中，鑄型的安裝、更換等操作都不方便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種設(shè)計合理，方便實(shí)用的內(nèi)壁具有直翅片的銅管的連續(xù)鑄造裝置。本發(fā)明能夠鑄造出管的內(nèi)壁包含多條高而薄的直翅片的銅管，且銅管的內(nèi)壁具有光滑的表面。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種操作方便，生產(chǎn)過程穩(wěn)定可靠的內(nèi)壁具有直翅片的銅管的連續(xù)鑄造方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：本發(fā)明的內(nèi)壁具有直翅片的銅管的連續(xù)鑄造裝置，包括有液面、坩堝、加熱元件、水平管、外型、外圓周設(shè)有翅片槽的內(nèi)芯、冷卻器、引錠管、牽引機(jī)構(gòu)，其中形成銅管內(nèi)腔的內(nèi)芯置于形成銅管外形的外型所設(shè)的中空腔體內(nèi)，組合成一個鑄型，鑄型通過水平管與坩堝連接，坩堝、水平管、外型與內(nèi)芯組成的鑄型都設(shè)有能加熱至銅的熔化溫度以上的加熱元件，引錠管的一端插入外型與內(nèi)芯組合后形成的環(huán)狀型腔，引錠管的另一端夾在牽引機(jī)構(gòu)中，且引錠管的外周設(shè)有對引錠管進(jìn)行外冷卻的冷卻器。

上述坩堝內(nèi)銅熔化后的液面的位置高出水平管的中心線的位置，液面與水平管的中心線之間的垂直高度為h,?該高度h稱為壓頭。

本發(fā)明內(nèi)壁具有直翅片的銅管的連續(xù)鑄造方法，包括如下步驟：

1）將外型與內(nèi)芯組成的鑄型加熱至銅的熔化溫度以上；依靠坩堝內(nèi)銅液產(chǎn)生的靜壓力使銅液克服自身的表面張力而進(jìn)入鑄型狹窄的型腔，充滿窄而深的翅片槽，從而在翅片槽中形成翅片；

2）用冷卻器噴水冷卻引錠管，使引錠管冷卻至溫度低于銅的熔化溫度，引錠管從鑄型的出口插入鑄型，與鑄型內(nèi)的銅液熔合；

3）將引錠管水平地從鑄型出口拉出，引錠管內(nèi)端的銅連續(xù)地凝固，形成管件，被連續(xù)牽引出來。