[发明专利]一种紧凑型多段小型铸棒连铸结晶器系统

说明书

本发明属于小型铸棒连铸技术领域，尤其涉及适用于立式连铸系统的一种紧凑型多段小型铸棒连铸结晶器系统，该结晶器系统以一次结晶为目的上段冷却结构通过下层进水腔、上层出水腔、水腔缝隙，和环状隔板有效隔离了热交换前后的冷却水，确保周向金属熔液均匀快速冷却凝固，同时配合抛光的石墨柱型内壁对铸坯表面起到良好的润滑和保护作用；以二次冷却为目的下段冷却结构通过外环水腔、内环水腔、喷水单元和调节装置将冷却水气化和雾化，实现水、气、雾三种冷却状态转换，对上冷却段结构中的铸棒进一步冷却，可使金属熔液快速凝固，减小铸态晶粒粗化，提高拉坯速度，避免结晶器系统内熔液过度堆积而引起烧损缺陷。

技术领域：

本发明属于小型铸棒连铸技术领域，尤其涉及一种适用于所有合金铸坯拉铸工艺的紧凑型多段小型铸棒连铸结晶器系统。

背景技术：

传统的结晶器中冷却系统多为一段式冷却，即由一个进水口、一个出水口与水冷铜套构成，通过进水嘴将冷却水喷溅到水冷铜套进行冷却，由于只能进行局部位置的热交换，因此存在冷却强度不足以及冷却不均匀的缺陷，容易出现混晶现象。另外对于小截面铸棒而言，铸坯冷却收缩量显著，主要由于冷却结晶过程中，金属熔液与石墨铸型壁接触面过冷度最大，优先定向凝固形成外层坯壳，坯壳凝固发生收缩，导致坯壳与石墨铸型壁脱离，形成惰性气体膜层，将坯壳与石墨铸型壁隔离，因为气体的导热系数较低以及热膨胀系数较大，使得铸坯与冷却水之间的热交换率较差，远不能保证铸棒芯部完全凝固，此外上端金属熔液不断流入石墨铸型内，不可避免的将已结壳铸坯再次熔化，一方面加剧铸棒组织晶粒尺寸不均匀性，另一方面极易产生烧损，引入微裂纹并引发拉断事故，严重破坏铸坯表面质量。

发明内容

本发明公开了一种紧凑型多段小型铸棒连铸结晶器系统，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是：一种紧凑型多段小型铸棒连铸结晶器系统，所述系统包括感应加热炉、石墨铸型和结晶器，所述结晶器包括上冷却段结构和下冷却段结构；

所述上冷却段结构，用于对棒状铸坯的进行初次冷却，实现棒状铸坯一次结晶；

所述下冷却段结构，用于对结晶后的棒状铸坯进行再次冷却，冷却硬化坯壳，防止铸坯拉断；

其中，所述上冷却段结构的进口与感应加热炉连接，且对铸坯表面起到润滑和保护作用石墨铸型设置所述上冷却段结构内部，所述下冷却段结构与所述上冷却段结构的底部固接。

进一步，所述上冷却段结构包括环状第一外壳、环状法兰板、环状第一内套、环状底板和环状隔板；

其中，所述环状第一内套设置在所述环状第一外壳内部，且所述环状第一内套和在所述环状第一外壳顶部与所述环状法兰板固接，所述环状底板设置在所述环状第一外壳的底部，所述环状法兰板、环状第一外壳、环状第一内套和环状底板之间空腔为环状第一冷却水腔，所述环状隔板置于所述环状第一冷却水腔内，且套结所述环状第一内套的外侧，将环状第一分割为下层进水腔和上层出水腔，且所述下层进水腔和上层出水腔之间通过水腔缝隙连通；

所述第一冷却水腔的侧壁上设有第一进水口和第一出水口，且所述第一进水口与所述下层进水腔连接，所述第一出水口与所述和上层出水腔连接。

进一步，所述下冷却段包括环状第二外壳、环状第二内套和环状筒形隔板；

其中，所述环状第二外壳的一端与所述环状底板固接，另一端与所述环状第二内套的一端活动连接，所述环状第二外壳和环状第二内套之间空腔为环状第二冷却水腔，

所述环状筒形隔板设置在所述环状第二内套内部，且一端与所述环状第二外壳的底部固接，所述环状筒形隔板将环状第二冷却水腔分割为外环水腔和内环水腔，且所述外环水腔和内环水腔之间连通，内环水腔上设有喷水单元；