[实用新型]一种铜液自旋转石墨结晶器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种铜液自旋转石墨结晶器，应用于铜管水平连铸生产装置技术 领域。

背景技术

TP2铜管材主要用于空调和制冷业，随着空调向着精细、节能和高效的方向发展， 对铜管的需求量越来越大，质量要求明显提高。制备优质的TP2管坯是获得高精密铜管材产 品的前提条件。

水平连铸具有工艺流程短、效率高、自动化程度高的特点，可以避免二次氧化。结 晶器是水平连铸的关键部件。结晶器由石墨外套、石墨芯子以及铜套装配而成。结晶器的设 计原理复杂，导致设计困难，然而，结晶器结构的合理与否决定最终管坯的质量。

石墨套是水平连铸结晶器的重要部件，由于其良好的热震稳定性和优良的热传导 性，广泛应用在直接熔融金属工艺中，同时，石墨套在高温下具有润滑作用，并兼具有普通 铸机“二次冷却”的作用。目前，石墨套采用的是常规的高纯石墨粉进行制备，在实际使用过 程中往往存在使用寿命短的问题。目前的水平连铸机生产的铜管坯存在组织粗大、表面存 在裂纹、缩松、偏析及反偏析等铸造缺陷。

实用新型内容

本实用新型的技术任务是针对上述现有技术中的不足提供一种铜液自旋转石墨 结晶器，该铜液自旋转石墨结晶器具有结构合理、易于加工、可细化晶粒、提高水平连铸铜 管坯凝固组织均匀性等特点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铜液自旋转石墨结晶器， 其特征在于：由模座、石墨芯子、石墨外套、注液孔组成，采用组合式，由石墨外套和石墨芯 子通过石墨销装配在一起，结晶器长度L=385mm，外套内径D=92mm，外套壁厚I=14mm，注液孔 直径d=10mm，注液孔数目n=4个，芯子入口直径D1=47mm，芯子出口直径D2=36mm，芯子锥度a= 1°，模座厚度H=50mm。

本实用新型的一种铜液自旋转石墨结晶器和现有技术相比，具有以下突出的有益 效果：结构合理、易于加工、铜液在模具内自旋转有利于细化晶粒、提高水平连铸铜管坯凝 固组织均匀性等特点。

附图说明

附图1是本实用新型一种铜液自旋转石墨结晶器的结构示意图。

具体实施方式

参照说明书附图1对本实用新型的一种铜液自旋转石墨结晶器作以下详细地说 明。

本实用新型的一种铜液自旋转石墨结晶器，其特征在于：由模座1、石墨芯子2、石 墨外套3、注液孔4组成，采用组合式，由石墨外套3和石墨芯子2通过石墨销装配在一起，结 晶器长度L=385mm，石墨外套3内径D=92mm，石墨外套3壁厚I=14mm，注液孔4直径d=10mm，注 液孔4数目n=4个，芯子入口直径D1=47mm，芯子出口直径D2=36mm，芯子锥度a=1°，模座1厚度 H=50mm。

石墨模具是空心铸坯水平连铸系统的关键部分，由石墨外套3和石墨芯子2两部分 组成，材质为高纯石墨。其中外套3无锥度，芯子2锥度为1°，以避免在拉坯过程中管坯收缩 包覆石墨芯子2，增大摩擦阻力。

试验过程中分别给出了两种石墨模具结构示意图。模具A的进液孔均匀分布在模 具端部。模具B与模具A的区别在于进液孔不是开在端部，而是沿切向均匀地分布在模具壁 上。

主要铸造工艺参数见下表：

铸造工艺参数

分别采用模具A、B进行试验。铸造过程完成后从制备的管坯上取样进行分析。

水平连铸时铜液热量主要由沿径向导出，采用模具A时由于熔体内部只存在自然 对流，径向上存在很大的温度梯度，因此管坯整个横截面上基本都是粗大的柱状晶，穿晶现 象非常明显。此外凝固组织在周向上分布均匀性也很差，这是因为在水平连铸时由于重力 的影响，上部产生气隙，气隙的存在大大地增加了热传导到了显著的细化，穿晶基本上得到 了消除，而且晶粒分布均匀性有了很大的提高。此外在管坯外壁处形成了一薄层细等轴晶。 采用模具B时，切向进液孔把铜液的水平流动转化成螺旋运动。铜液旋转的结果一方面使熔 融金属液温度趋于一致，减小了温度梯度，使得液穴内大量晶核在相似环境条件下进行各 向同性长大，抑制了柱状晶的生长；另一方面结晶器内的旋流有利于冲刷凝固前沿，打碎枝 状晶，而这些断碎的细晶又可成为结晶的核心，增加了形核率，从而导致了晶粒的细化。