[實(shí)用新型]銅管水平連鑄氣體保護(hù)結(jié)晶器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320873591.4
• 申請(qǐng)日: 2013-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN203610629U
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 燕志富;孟文光;李忠茂;李明竹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東亨圓銅業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): B22D11/045
• 分類號(hào): B22D11/045;B22D11/115
• 代理公司: 東營雙橋?qū)＠碛邢挢?zé)任公司 37107
• 代理人: 侯玉山

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及銅合金管材生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種銅管水平連鑄氣體保護(hù)結(jié)晶器。

背景技術(shù)

銅管和銅合金管是海水淡化、火電核電和艦船中的熱交換系統(tǒng)的關(guān)鍵材料。目前生產(chǎn)銅合金管，主要方法為擠壓法，采用其它方式如斜鑄穿孔，連鑄軋拉很少，擠壓工序生產(chǎn)過程為：先配料鑄圓坯，經(jīng)鋸切、分揀、加熱、擠壓、酸洗、然后經(jīng)軋制、拉伸至成品管，其缺陷在于：(1)生產(chǎn)工序繁雜，輔助設(shè)施多，維修模具費(fèi)用高，占地面積大，人員要求多，素質(zhì)要求高；(2)投資規(guī)模大，少則上億元，多則幾億元；(3)圓坯二次加熱，需擠壓成型，擠壓筒、針，工作前需預(yù)熱等能耗高；(4)攪拌、鑄錠、鋸切、加熱、壓余、脫皮、酸洗等工序金屬損耗大，成品率低，供坯成品率<90%；(5)采用單體爐半連續(xù)鑄造或分體爐熔鑄，生產(chǎn)連續(xù)性差，效率低；(6)鋅燒損大，攪拌，二次加熱，擠壓及潤滑等煙霧大，污染嚴(yán)重；(7)管坯偏心大，影響后續(xù)冷加工，尤其是正向擠壓大口徑薄壁黃銅管的擠壓成品率為40%～60%。總的來說目前我國銅基銅合金管的工藝落后，產(chǎn)品的質(zhì)量不夠穩(wěn)定、成品率低以及成本高。水平連鑄是一種連續(xù)鑄造的方法，其原理是利用金屬熔液冷卻結(jié)晶的原理，從熔融的金屬或者合金熔液中緩慢連續(xù)地抽出具有一定形狀的固態(tài)金屬線材或板材，其優(yōu)點(diǎn)是無需經(jīng)過擠壓、軋制、拉拔等工作過程，連續(xù)生產(chǎn)能力大；冷卻結(jié)晶系統(tǒng)是水平連鑄的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，冷卻過程中金屬熔液受熱不均勻，靠近水套的一側(cè)冷卻速度快而遠(yuǎn)離的一次冷卻速度慢，造成管坯外表有裂紋、內(nèi)部凝固組織粗大的缺陷。在冷凝管市場(chǎng)，HSn70-1和Ha177-2黃銅管、BFe10-1-1和Bfe30-1-1白銅管應(yīng)用比較多，其中HSn70-1和Ha177-2黃銅管若采用水平連鑄，隨著金屬的凝固收縮，液體金屬在石墨模上由僅靠石墨壁到收縮出一定的間隙，有黃銅中合金成分還含有較多的鋅，且鋅的熔點(diǎn)較低，在熔液凝固的區(qū)域內(nèi)部分鋅會(huì)揮發(fā)在結(jié)晶器石墨模上凝結(jié)，外界的空氣容易從管坯的出口端滲透進(jìn)間隙中，并與石墨模上半凝固的金屬鋅發(fā)生反應(yīng)，從而生成氧化物粘附在石墨壁上，增大了管坯拉出的摩擦力，并影響傳熱效果，大大縮短了石墨模板的使用壽命；并且隨著生產(chǎn)進(jìn)行，粘附的氧化物越來越多，在管坯拉鑄時(shí)，與凝固金屬接觸時(shí)容易使管坯出現(xiàn)裂紋，如果氧化物脫落鑲嵌在管坯內(nèi)部或者表面，會(huì)破壞基體的延展性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種結(jié)晶效果好且使用壽命長(zhǎng)的銅管水平連鑄氣體保護(hù)結(jié)晶器。

本發(fā)明具體技術(shù)方案是：包括外部的石墨外套和內(nèi)部的石墨芯棒，且石墨外套和石墨芯棒形成環(huán)形的內(nèi)腔；石墨外套的下部設(shè)有進(jìn)液口，石墨外套中部往上依次套裝有壓板、法蘭以及冷卻銅套；所述的壓板與石墨外套之間設(shè)有15-20mm厚的耐火材料保護(hù)套；所述壓板內(nèi)側(cè)設(shè)有冷卻水套，冷卻水套內(nèi)設(shè)有電磁發(fā)生腔，電磁發(fā)生腔內(nèi)安裝多個(gè)電磁線圈，電磁線圈與三相電源連接，電磁線圈的外側(cè)裝有導(dǎo)磁材料制成的磁軛；所述的壓板和法蘭均為奧氏體不銹鋼；所述的三相電源的電流頻率為50Hz，電流強(qiáng)度為85-95A；所述的石墨芯棒為錐度為1.2-1.4的圓臺(tái)；所述的冷卻銅套的內(nèi)腔安裝冷卻盤管，冷卻盤管一端穿過冷卻銅套外套與進(jìn)氣口連接、另一端依次穿過冷卻銅套內(nèi)套、石墨外套與出氣口連接，且所述的出氣口的出口方向與所述的石墨外套的內(nèi)壁相切，且出氣口的出口方向軸線與石墨外套的軸線夾角小于90°；所述的進(jìn)氣口連接惰性氣體氣源。

上述方案可進(jìn)一步改進(jìn)為：

所述的冷卻銅套內(nèi)設(shè)有間隔布置的折流板。

所述的耐火材料保護(hù)套為碳化硅磚、剛玉磚保護(hù)套或耐火泥套。

所述的石墨外套的內(nèi)表面以及石墨芯棒外表面的粗糙度在0.5以下。

所述的冷卻水套為不銹鋼冷卻水套。

所述的電磁發(fā)生腔內(nèi)設(shè)有環(huán)形聚磁框。

所述的奧氏體不銹鋼優(yōu)選為1Cr17Mn6Ni15N、0Cr18Ni10Ti或者1Cr18Ni12Mo3Ti。

所述的出氣口的出口方向軸線與石墨外套的軸線夾角為45-60°。

所述的惰性氣體氣源為氮?dú)饣驓鍤鈿庠础?/p>

所述的氣源上還連接緩沖腔，其內(nèi)部間隔安裝緩沖擋板。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的水平連鑄法采用的結(jié)晶器安裝了電磁發(fā)生器，通過電磁攪拌效應(yīng)，使金屬液體在結(jié)晶器內(nèi)腔中能夠發(fā)生流動(dòng)及傳熱傳質(zhì)，從而達(dá)到細(xì)化晶粒而使凝固組織更細(xì)，提高鑄坯的質(zhì)量；同時(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，通過氣體保護(hù)系統(tǒng)，石墨外套內(nèi)表面的附作物明顯減少，并且相對(duì)要分散一些，石墨外套的使用壽命比原有的延長(zhǎng)了50%。

附圖說明