上引连续铸造用石墨结晶器.pdf

本发明涉及的是上引连续铸造设备，尤其是上引连续铸造用的石墨结晶器。
    在上引连续铸造中，金属液是在石墨结晶器中结晶凝固成铸坯。现有的石墨结晶器的结构正如“冶金”期刊1980年第9卷第5期35页上的译文“拉伸铜材生产中的上铸技术”作者M.兰达奈（M·RanTanen）所介绍的那样。现以比较典型的用于铸造管材的石墨结晶器为例来看现有技术中石墨结晶器的结构，一般是由外套与芯柱或称芯棒构成，外套与芯柱间的空腔即结晶腔，金属液在此凝固成铸坯同时被上引;金属液是通过外套与芯柱之间留出的进液槽进入结晶腔。这种结构金属液进入结晶腔时比较平稳，有利于晶粒生长，因此存在铸造出铸坯的组织晶粒较大，相应其机械性能就较差，限制了此类铸坯的应用范围等缺陷。

    本发明的目的在于通过改进现有石墨结晶器地结构达到细化铸造组织晶粒，提高铸坯机械性能，从而克服现有技术中存在的缺陷。

    本技术方案是通过如下措施来实现的：在由外套和芯柱构成的上引连续铸造用石墨结晶器，本方案的特殊之处是在芯柱的底端加工一外径与外套外径相同的底坐，该底坐与外套底端紧密连接;在底坐上方加工成外径与外套内径紧密配合的阻液套，在阻液套的轴心沿芯柱轴线加工成盲孔的阻套进液孔;在阻液套纵向中间位置开有与芯柱轴线同轴的环槽;在环槽内径柱面上开有均匀分布的至少两个环槽进液孔与阻套进液孔相通;在环槽上部的阻液套上加工有均匀分布的至少三条导液槽，导液槽一端与环槽相通，另一量端与石墨结晶器的结晶腔相通;另外在外套上对应环槽的位置，开有至少三个均匀分布的外进液孔。除此之外还有较具体的特点，即阻套进液孔10的横截面积应大于或等于各环槽进液孔4横截面积之和，以保证各环槽进液孔4有足够的金属液供应。作为盲孔的阻套进液孔10其盲端位置在环槽6的上端即可，过高对整个芯柱的机械强度不利也没有必要。对于环槽6上端阻液套上所开的导液槽3其侧母线要与阻液套7的侧母线之间有0～40度夹角。同时各导液槽3的横截面积之和在环槽6垂直芯柱轴线的环面积中占5～30%。采用这两点技术特征是使金属液进入结晶腔9时处于喷射样运动或是旋转样运动。如此金属液在结晶区处于不平静的紊流运动状态，破坏了金属液凝固时晶粒的生长条件，使晶粒不易长大，因此可以获得细化铸坯晶粒的效果。另外还有各个环槽进液孔4与各个外套1上的外进液孔5不能同轴，两轴线可以在同一外套横截面上，但其夹角在外套内壁上对应的弧长最好大于或等于两孔半径之合。由于环槽6中的金属液是通过环槽进液孔4和外进液孔5进入的，而两孔向环槽6送液的方向相反，若两孔同轴，即孔与孔相互对应，这必将造成输入金属液的抵触，不利于顺利送液。

    采用上述技术特征构成的石墨结晶器，可使金属液进入结晶腔时处于紊流运动或旋转运动状态，破坏了金属液在凝固结晶时晶粒生长的条件，迫使晶粒不能长大，由此达到使铸坯组织晶粒细化的目的，晶粒细化了的铸坯其机械性能均获得改善，扩大了铸坯的应用范围，克服了现有技术中存在的缺陷，产生明显而突出的效果，同时本方案不影响改善铸坯质量其他措施的采用。

    附图说明如下：

    图1为本技术方案实施例的部分剖视示意图;

    图2为图1的俯视图;

    图3为图1中A-A向的剖视示意图。

    下面结合附图通过对实施例的说明，进一步描述本发明的技术特征。本技术方案中有一园柱形外套1，在其内腔有一园锥形芯柱2，它们之间形成的空腔为结晶腔9。在芯柱2的底端加工成一外径与外套1外径相等的底坐8，底坐8与外套1底端接触部分要紧密连接。底坐8的上方加工成外径与外套1内径紧密配合的阻液套7。在阻液套7纵向中间位置，开有与芯柱2轴线同轴的环槽6。在环槽6内径柱面上开有至少两个均匀分布的环槽进液孔4，本实施例开有六个均匀分布的环槽进液孔4。阻液套7要在其轴心处沿芯柱2的轴线加工一个穿透底坐1的盲孔;作为阻套进液孔10，并与环槽6上的环槽进液孔4相通，盲孔的阻套进液孔10的盲端位置在环槽6的上端即可，过高也无必要，相反会影响芯柱2的机构强度。另外阻套进液孔10的横截面积要大于或者等于各环槽进液孔4横截面积之和，以保证环槽进液孔4供液的需要。本实施例中阻套进液孔10的横截面积是各环槽进液孔4横截面积之和的四倍。在环槽6上部的阻液套7上还要加工有至少三条均匀分布的导液槽3，导液槽3一端与环槽6相通，另一端与结晶腔9相通。导液槽3的侧母线与阻液套7的侧母线之间要有0～40度的夹角，并且各导液槽3的横截面积之和占环槽6垂直芯柱2轴线环面积的5～30%。在本实施例中有六条导液槽3，其侧母线与阻液套7侧母线间的夹角为30度，六条导液槽3横截面积之和占环面积的24%。除此之外在外套1上对应环槽6的位置，还要开有至少三个，实施例为六个，均匀分布的外进液孔5。各个外进液孔5的轴线与对应的环槽6上的各环槽进液孔4的轴线可以在同一外套横截面上，但两轴线不能重合要有一定的角度。本实施例两轴线间的夹角为30度，对应在外套1内壁上的弧长要大于外进液孔5与环槽进液孔4两孔半径之和。应用上述技术特征即构成了本技术方案的石墨结晶器。除所述的技术内容外，实施本发明所涉及的其他技术，均为本专业领域普通技术人员所公知的内容，无需详述。本技术方案是以铸造管材为例来公开石墨结晶器新的结构，如果用以铸造棒材或带材，只需将阻液套上方的芯柱部分去掉即可。应用本技术方案的石墨结晶器时，金属液在结晶中的结晶区，最好在阻液套上10～30毫米处，会获得理想的效果。