[發明專利]一種緊湊型多段小型鑄棒連鑄結晶器系統

有效

• 申請號: 202010316691.1
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111482565B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 李靜媛;黎旺;陳雨來
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22D11/055
• 分類號: B22D11/055;B22D11/22
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明屬于小型鑄棒連鑄技術領域，尤其涉及適用于立式連鑄系統的一種緊湊型多段小型鑄棒連鑄結晶器系統，該結晶器系統以一次結晶為目的上段冷卻結構通過下層進水腔、上層出水腔、水腔縫隙，和環狀隔板有效隔離了熱交換前后的冷卻水，確保周向金屬熔液均勻快速冷卻凝固，同時配合拋光的石墨柱型內壁對鑄坯表面起到良好的潤滑和保護作用；以二次冷卻為目的下段冷卻結構通過外環水腔、內環水腔、噴水單元和調節裝置將冷卻水氣化和霧化，實現水、氣、霧三種冷卻狀態轉換，對上冷卻段結構中的鑄棒進一步冷卻，可使金屬熔液快速凝固，減小鑄態晶粒粗化，提高拉坯速度，避免結晶器系統內熔液過度堆積而引起燒損缺陷。

技術領域：

本發明屬于小型鑄棒連鑄技術領域，尤其涉及一種適用于所有合金鑄坯拉鑄工藝的緊湊型多段小型鑄棒連鑄結晶器系統。

背景技術：

傳統的結晶器中冷卻系統多為一段式冷卻，即由一個進水口、一個出水口與水冷銅套構成，通過進水嘴將冷卻水噴濺到水冷銅套進行冷卻，由于只能進行局部位置的熱交換，因此存在冷卻強度不足以及冷卻不均勻的缺陷，容易出現混晶現象。另外對于小截面鑄棒而言，鑄坯冷卻收縮量顯著，主要由于冷卻結晶過程中，金屬熔液與石墨鑄型壁接觸面過冷度最大，優先定向凝固形成外層坯殼，坯殼凝固發生收縮，導致坯殼與石墨鑄型壁脫離，形成惰性氣體膜層，將坯殼與石墨鑄型壁隔離，因為氣體的導熱系數較低以及熱膨脹系數較大，使得鑄坯與冷卻水之間的熱交換率較差，遠不能保證鑄棒芯部完全凝固，此外上端金屬熔液不斷流入石墨鑄型內，不可避免的將已結殼鑄坯再次熔化，一方面加劇鑄棒組織晶粒尺寸不均勻性，另一方面極易產生燒損，引入微裂紋并引發拉斷事故，嚴重破壞鑄坯表面質量。

發明內容

本發明公開了一種緊湊型多段小型鑄棒連鑄結晶器系統，以解決現有技術的上述以及其他潛在問題中任一問題。

為了解決上述問題，本發明的技術方案是：一種緊湊型多段小型鑄棒連鑄結晶器系統，所述系統包括感應加熱爐、石墨鑄型和結晶器，所述結晶器包括上冷卻段結構和下冷卻段結構；

所述上冷卻段結構，用于對棒狀鑄坯的進行初次冷卻，實現棒狀鑄坯一次結晶；

所述下冷卻段結構，用于對結晶后的棒狀鑄坯進行再次冷卻，冷卻硬化坯殼，防止鑄坯拉斷；

其中，所述上冷卻段結構的進口與感應加熱爐連接，且對鑄坯表面起到潤滑和保護作用石墨鑄型設置所述上冷卻段結構內部，所述下冷卻段結構與所述上冷卻段結構的底部固接。

進一步，所述上冷卻段結構包括環狀第一外殼、環狀法蘭板、環狀第一內套、環狀底板和環狀隔板；

其中，所述環狀第一內套設置在所述環狀第一外殼內部，且所述環狀第一內套和在所述環狀第一外殼頂部與所述環狀法蘭板固接，所述環狀底板設置在所述環狀第一外殼的底部，所述環狀法蘭板、環狀第一外殼、環狀第一內套和環狀底板之間空腔為環狀第一冷卻水腔，所述環狀隔板置于所述環狀第一冷卻水腔內，且套結所述環狀第一內套的外側，將環狀第一分割為下層進水腔和上層出水腔，且所述下層進水腔和上層出水腔之間通過水腔縫隙連通；

所述第一冷卻水腔的側壁上設有第一進水口和第一出水口，且所述第一進水口與所述下層進水腔連接，所述第一出水口與所述和上層出水腔連接。

進一步，所述下冷卻段包括環狀第二外殼、環狀第二內套和環狀筒形隔板；

其中，所述環狀第二外殼的一端與所述環狀底板固接，另一端與所述環狀第二內套的一端活動連接，所述環狀第二外殼和環狀第二內套之間空腔為環狀第二冷卻水腔，

所述環狀筒形隔板設置在所述環狀第二內套內部，且一端與所述環狀第二外殼的底部固接，所述環狀筒形隔板將環狀第二冷卻水腔分割為外環水腔和內環水腔，且所述外環水腔和內環水腔之間連通，內環水腔上設有噴水單元；