双金属连铸结晶装置及其方法 【技术领域】
本发明涉及一种双金属连铸结晶工艺，具体而言是指一种利用双金属熔炼炉通过其内的进料管和环型腔连续结晶出一根双金属棒的结晶方法，用在钢铁、有色金属连续铸造结晶等技术领域。
背景技术
目前，在钢铁、有色金属中连续铸造有广泛应用，但只能连铸一种金属，不能满足不同机械、化学性能的要求。
【发明内容】
针对上述所要解决的技术问题，本发明的主要目的是提供一种结构设计合理、适用范围广的双金属连铸结晶装置及其方法。
本发明采取的技术方案如下，一种双金属连铸结晶装置，包括一个双金属熔炼炉，双金属熔炼炉具有一个第一熔炼室和第二熔炼室，进料管与双金属熔炼炉的第一熔炼室相连通，环型腔设置于进料管外围与双金属熔炼炉的第二熔炼室相连通，结晶器安装于环型腔的外围用以导出结晶的热量，使融熔双金属出结晶器后形成双金属棒，牵引轮安装于结晶器的末端，用于将冷却后的双金属棒牵引。
本发明的进一步设置为：
结晶器为圆柱型结晶器，安装于环型腔的外围，结晶器包括结晶器管、金属壳体、水冷系统，结晶器管为内孔为圆锥形的石墨结晶器管，结晶器管的前部与液态金属接触，金属壳体设置于结晶器管的外围与结晶器管相适配，金属壳体的外围为水冷系统，包括一个水流通道，以及一个冷却水进口及冷却水出口，冷却水进口及冷却水出口与水流通道相连通形成水冷系统。
本发明的另一个目的是提供一种双金属连铸结晶方法，包括以下步骤：首先，在双金属熔炼炉内将金属材料加热变为融熔状态金属，由第一熔炼室熔融的一种金属通过进料管流出，由第二熔炼室熔融的第二种金属通过环型腔流出，当金属液流经到结晶器管中部的锥形冷凝区时，金属液的热量迅速通过结晶器管与金属壳体，并由水冷系统中流动的冷却水带走，结晶金属形成固液二相态，即外部为固态、内部为液体，当结晶金属运行至结晶器末端的固态区时，结晶金属收缩，形成固态双金属棒，通过结晶器的作用，由第一熔炼室出来的一种液态金属，结晶成双金属棒的棒芯，由第二熔炼室出来的第二种液态金属，结晶成双金属棒的棒壳，然后由于牵引轮驱动，完成双金属棒的牵引。
为提高结晶器的导热系数，可在结晶器管与金属壳体间添加油脂，加油脂是为了在石墨结晶器管与金属壳体间形成液体接触，防止产生气隙，提高结晶器的导热系数。用石墨做结晶器管因为锌丝的抗拉强度低，石墨松软、润滑性好，有利于金属丝的牵引。
本发明的有益效果如下：本发明采用双金属连铸工艺，并采用结晶器进行冷却，本发明的结晶器是一个高效的传热器，其主要作用是导出结晶的热量，使融熔双金属出结晶器后形成双金属棒。采用本发明双金属熔炼炉的特别结构，可一次连续铸造结晶出内外不同金属的双金属棒或丝，与现有技术相比具有以下优点：
1、生产率高；
2、节约能源；
3、提高结晶金属机械与化学性能。
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步的详细说明。
【附图说明】
图1为本发明双金属连铸结晶装置的结构示意图；
图2为本发明结晶器6的结构示意图。
【具体实施方式】
如图1所示，本发明的双金属连铸结晶装置，包括一个双金属熔炼炉1，双金属熔炼炉1具有一个第一熔炼室2和第二熔炼室3，进料管4与双金属熔炼炉的第一熔炼室2相连通，环型腔5设置于进料管4外围与双金属熔炼炉的第二熔炼室3相连通，通过双金属熔炼炉1，在第一熔炼室2和第二熔炼室3内加热，将两种不同金属材料变为融熔状态，其中，由第一熔炼室2出来的液态金属，结晶成双金属棒的棒芯8，由第二熔炼室3出来的液态金属，结晶成双金属棒的棒壳7。结晶器6安装于环型腔5的外围，牵引轮9安装于结晶器6的末端，用于将冷却后的双金属棒牵引。
结合图2所示，结晶器6为圆柱型结晶器，安装于环型腔5的外围，结晶器6包括结晶器管61、金属壳体62、水冷系统63，结晶器管61为内孔为圆锥形的石墨结晶器管，由于石墨具有良好的自润滑性和良好的导热性，具有抗热冲击性、耐腐蚀性等特点，结晶器管61的前部与液态金属接触，结晶器管61的中部为冷凝区A，末端为固态区B，金属壳体62设置于结晶器管61地外围与结晶器管61相适配，金属壳体62包覆于石墨结晶器的外面，以对金属壳体进行保护，提高机械强度。金属壳体62的外围为水冷系统63，包括一个水流通道631，以及一个冷却水进口632及冷却水出口633，冷却水进口632及冷却水出口633与水流通道631相连通形成水冷系统63。
本发明的工作原理如下：
首先，在双金属熔炼炉内将金属材料加热变为融熔状态金属，由第一熔炼室熔融的一种金属通过进料管流出，由第二熔炼室熔融的第二种金属通过环型腔流出，在结晶器的作用，由第一熔炼室出来的一种液态金属，结晶成双金属棒的棒芯，由第二熔炼室出来的第二种液态金属，结晶成双金属棒的棒壳。然后由于牵引轮驱动，完成双金属棒的牵引。
本发明采用圆柱型结晶器，由内孔为圆锥形的石墨结晶器管、金属壳体、油脂口、水冷系统等组成。由于石墨具有良好的自润滑性和良好的导热性，具有抗热冲击性、耐腐蚀性等特点。但因石墨存在着气孔率大、机械强度低的缺点，所以在石墨结晶器的外面用一个金属壳体保护，提高机械强度。金属壳体的外面是冷却水通道，加快金属液的冷却速度。在金属液流经石墨结晶器时，大量的热量迅速通过金属壳体，由流动的冷却水带走，达到连续、快速、稳定地冷却的目的。
为提高结晶器的导热系数，可在结晶器管与金属壳体间添加油脂，加油脂是为了在石墨结晶器管与金属壳体间形成液体接触，防止产生气隙，提高结晶器的导热系数。用石墨做结晶器管因为锌丝的抗拉强度低，石墨松软、润滑性好，有利于金属丝的牵引。
本发明采用结晶器前部与液态金属接触，随着结晶器的冷却，金属液进入冷凝区(固液二相区)，外部为固态，而内部为液体，形成锥形冷凝区A。随着结晶器的冷却，在固态区B，结晶金属收缩，形成固态金属。同时由于金属丝抗拉强度很小，为了便于牵引，结晶器可设置一扩口，形成气隙。
本发明采用双金属连铸工艺，并采用结晶器进行冷却，本发明的结晶器是一个高效的传热器，其主要作用是导出结晶的热量，使融熔双金属出结晶器后形成双金属棒。