[实用新型]细化铜管水平连铸铸坯晶粒度的大流量冷却装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及铜管铸坯设备技术领域，尤其是一种细化铜管水平连铸铸坯晶粒度的大流量冷却装置。

背景技术

目前，铜管铸坯的成材工艺有两种，一是水平连铸连轧法，另一是挤压法。挤压法由于挤压技术水平低，产品的偏心度大，重量轻，成材率低，成本高，能耗高，已逐步被各厂商放弃使用。水平连铸连轧法与传统的挤压法相比，具有成本低、能耗小、效率高、成材率高等特点，因而得到了较快的发展。铜管铸坯的水平连铸普遍选用石墨结晶器作为铸造模具，在铸坯生产过程中普遍采用直接水冷式铸造，即铸坯除了受到石墨结晶器内水室的间接冷却外，在石墨结晶器的出口处直接受到二次冷却水的强烈冷却。其中，石墨结晶器内水室冷却称为第一次水冷，石墨结晶器出口处的水冷称为第二次水冷，第一次水冷进行的热交换只有30％，形成了铸坯外壳的作用，70％左右的热交换主要在第二次水冷中进行。第二次水冷的换热总量要远大于第一次水冷。但是，第一次水冷对连铸过程却更为关键，这是因为：(1)第一次水冷形成的铸坯外壳是第二次水冷的基础，如果铸坯外壳未能良好形成，即拉离石墨结晶器出口，铜液直接接触第二次冷却水可能造成爆炸、拉漏；(2)第一次水冷决定了铸坯产品外表面一定深度的晶粒状态；(3)连铸过程中，铸坯外壳受到连续的拉应力和内部热应力，如果强度不足，则易因应力作用造成外部裂纹等缺陷。

在第一次水冷装置中，冷却水隙处是冷却水与铜套进行换热的位置。因此，采用多大的冷却水隙，水隙部分的长度多少，微小水隙部分的尺寸精度如何保证等，是关系到一次水冷设备的重要问题。

现有技术中石墨结晶器的缝隙式冷却，石墨结晶器1外套装有与其配套的铜套2，铜套2外套装有内衬套5，内衬套5外套装冷却水套6，内衬套5和冷却水套6两端通过压盖3固定连接，内衬套5上具有两个环形沟槽与冷却水套6配合形成两个冷水腔，冷水腔下部设有与冷水腔连通的进水管接口7，冷水腔上部设有与冷水腔连通的出水管接口4。冷却水从进水管接口7进入冷却水套6与内衬套5之间的冷水腔，从出水管接口4流出，铸坯从石墨结晶器1中引出，石墨结晶器1与铜套2装配在一起，石墨结晶器1冷却依靠铜套2将热量传递到内衬套5中的冷却水中。

本冷却装置的缺点：

1)、冷却水流动不顺畅，存在死角，会使得铜套2各个部位的冷却不均匀，引起铸坯内部晶粒的不均匀；

2)、冷却水从下面进入，从上面流出，造成下端面水温始终低，上端面水温始终高。上下端面的温度不一致，使得上下端的晶粒也不一致，不均匀；

3)、冷却水进入内衬套5冷却时因高温会产生水蒸汽，水蒸汽聚积在冷却水通道的边缘角落，阻碍冷却水冷却铜套2的冷却效果，从而使得石墨结晶器1的温度不均匀，加剧铸坯晶粒的不均匀性；

4)、图1所示的缝隙式冷却方式结构，冷却水通过冷却水套6的冷却水量小，而且在冷却水套6中的流速变缓，很难带走石墨结晶器1产生的大量热量，使得铸坯内部晶粒发生了变化，晶粒变得粗大，铸坯性能下降，模具成型表面加剧磨损，铸坯表面质量变差，缺陷变多。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了解决现有技术的不足，本实用新型提供一种细化铜管水平连铸铸坯晶粒度的大流量冷却装置，采用铜套与冷却水直接进行热交换的冷却方式，热交换效率更高、效果更好，散热快，温度更均匀，铸坯性能更加稳定，铸坯晶粒的均匀性、一致性更好。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种细化铜管水平连铸铸坯晶粒度的大流量冷却装置，具有套装在石墨结晶器外圈上的铜套，铜套外设有冷却水套，冷却水套两端分别具有用于固定冷却水套的环套，所述的环套的内圈与铜套外圈密封连接，环套的侧壁设有环槽，冷却水套的侧边嵌装在环槽内，冷却水套上设有与冷却水套内腔连通的进水管接口和出水管接口。铜套外壁、环套侧壁与冷却水套内壁配合形成回转式冷却水腔，冷却水进入冷却水腔后，在水压作用下围绕铜套流动，带走铜套表面热量，从而实现对石墨结晶器的冷却，通过控制冷却水流量满足不同降温需要。

为使冷却效果更好，所述的进水管接口设置在冷却水套下部，出水管接口设置在冷却水套上部。

为加大冷却水流量并减少冷却水的流动死角，所述的进水管接口的数量为二个，所述的出水管接口的数量为二个。