一种新型锭模的制作方法

本发明属于新型锭模领域，尤其是一种新型锭模，适用于铁合金冶炼中工业硅、硅铁、硅铝铁等产品的浇注冷却，尤其适用于工业硅冶炼的浇注冷却。

背景技术：

工业硅也称为“结晶硅”、“纯硅”、“金属硅”，GB2881-81《工业硅技术条件》国家标准发布后，正式定名为“工业硅”。工业硅根据用途主要分为冶金用硅和化学用硅两大类。冶金用硅用于生产铝硅合金等领域，化学用硅则用于生产有机硅、半导体材料和太阳能级硅等方面。

冷却锭模是把矿热炉冶炼得到的工业硅液浇入并凝固成锭的模或容器。模或容器的形状根据工业硅所需成锭的形状而定，一般形状是扁长方形铸铁容器，由于硅的熔点为1420℃，沸点为2355℃，铸铁的熔点在1200℃左右，矿热炉内高温熔融的工业硅液在精炼后浇注时的温度在1600℃左右，在浇注到冷却锭模容器时难免会熔蚀锭模体，破坏锭模体的金相组织，铁元素还会混入到硅液之中，且一般在锭模中部的硅液是最后冷却的，所以锭模中部的硅液因偏析因素铁含量较高，降低工业硅的品质；且铸铁容器的热容以及热传导系数都不高，热交换效率较低，因此人们想到了采用水冷式的冷却锭模。水冷式的冷却锭模一般是在锭模中设置水冷管道，当冷水流过锭模的时候，能够将锭模上表面的热量从工业硅液吸收的热量带走，这种锭模虽然冷却量速度较快，但是由于其中的水冷管道由于经常处于骤冷骤热的状态，非常容易产生裂纹，同时在热胀冷缩的作用下，会将水冷管道拉破，水会从裂纹中渗出并气化，并与硅液产生氢化反应，带来爆炸的严重后果，后果不堪设想。同时，这种冷却锭模中的水冷管道由于数量有限，所以冷却效果也很有限。

为了解决水冷锭模的缺陷，公告号为CN203360010U的中国专利公开了一种工业硅安全耐用冷却锭模，由于冷却锭模容器本体的容器内底面嵌设有平板形石墨块。石墨的熔点为3850±50℃，耐高温且导热性好，热膨胀系数小，强度随温度提高而加强。矿热炉内近沸腾状的工业硅液浇注到冷却锭模容器时，容器内底面嵌设的石墨块板与刚出炉的高温工业硅液接触时不会被熔蚀，且热量能被石墨块板快速热传导分散到整个冷却锭模容器，这种冷却锭模耐用且安全。但是这种结构的锭模也是具有缺陷的，由于石墨的厚度是有限的，且石墨的比热容也不是特别的大，只能将热量排出到空气之中，所以在冷却其中的硅液的时候效果仍然不好，冷却速度以及冷却量不够大，冷却速度较慢，微量元素偏析较大，普通石墨在高于550℃的情况下就会氧化，长期处于高温工作环境下，石墨氧化很快，使用寿命短，成本很高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种新型锭模，该新型锭模在浇注硅液的时候能够迅速的将硅液进行冷却，热传导效率高，节约了浇铸时间，减少微量元素偏析，且安全性能优异，使用寿命长，在工作过程中锭模表面可以不涂刷任何帮助脱模材料，产品表面光滑整洁。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型锭模，包括底座，所述底座上设置有由钢板组成的锭模容器，在锭模容器的左侧还固定设置有进水管道，所述进水管道通过若干进水管和锭模容器相连通，在锭模容器的右侧固定设置有出水管道，所述出水管道通过若干出水管和锭模容器相连通，在出水管道上连接有排气管，所述锭模容器上方铺设有石墨板，石墨板上设置有精铸铸铁围模。

进一步的，该锭模容器中通过隔板分隔有若干水道，每一水道和一进水管以及一出水管相对应。

进一步的，所述进水管设置在进水管道的上方，所述锭模容器的顶部钢板的下表面呈倾斜状态，顶部钢板的下表面和底部钢板的上表面的距离逐渐增大，所述进水管处于锭模容器左侧板的下部，所述出水管处于锭模容器右侧板的上部。

进一步的，每一所述水道的前部还设置有一挡板。

进一步的，所述锭模容器上还设置有用以定位石墨板的定位板。

进一步的，所述石墨板上表面涂有耐高温抗氧化层。

进一步的，所述石墨板由若干石墨块组合拼接而成。

进一步的，所述顶部钢板上表面还设置有若干倒梯形长条，所述石墨块底部两侧设置有和倒梯形长条相匹配的直角梯形卡槽。

进一步的，所述排气管为管口朝下的U型管。

进一步的，所述锭模容器左侧板和右侧板上还分别连接有遮挡出水管道和进水管道的L型板，所述L型板上堆积有呈坡道的石英砂，所述石英砂上涂有耐高温涂层。

本发明的有益效果是：(1)该结构的新型锭模在浇筑硅液的时候能够通过石墨板快速的将热量传递到锭模容器中，节约了浇铸时间，减少偏析，产品质量稳定；

(2)该结构的新型锭模通过设置有多个水道，能够使得热量传递到锭模之中的时候更加均匀；

(3)通过对锭模容器进水管道和出水管道的布置，以及顶部钢板的设置，使锭模容器中的空气以及水蒸气能够迅速的排出，减压排水，不会因温度过高时形成气堵，保证了锭模容器内不会受到压力，从根本上解决了水冷锭模的安全隐患；

(4)在每个水道中均设置有换热板，该换热板能够迅速的将顶部钢板吸收的热量传递到锭模容器中的水中；

(5)锭模容器上的石墨板定位稳固，且采用拼合的方式组成的，其寿命更长；

(6)通过倾斜向下向外的石英砂形成导向坡道，能够使得可能溢出的硅液不会损坏新型锭模，特别是损坏水道，达到安全保护的作用。

(7)采用石墨板和精铸铸铁围模，使用时无需刷涂石墨粉、脱模剂或采用硅粉铺底，不造成产品的二次污染，保证产品的纯净度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明的剖面图；

图3是本发明石墨块的立体图。

图中：1、底座；2、锭模容器；3、进水管道；4、进水管；5、出水管道；6、出水管；7、排气管；8、石墨板；9、隔板；10、水道；11、顶部钢板；12、换热板；13、精铸铸铁围模；14、耐高温抗氧化层；15、石墨块；16、梯形长条；17、直角梯形卡槽；18、L型板；19、耐高温涂层；20、挡板；21、石英砂。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1到图3所示的一种新型锭模，包括底座1，所述底座1上设置有由钢板组成的锭模容器2，在锭模容器2的左侧还固定设置有进水管道3，所述进水管道3通过若干进水管4和锭模容器2相连通，在锭模容器2的右侧固定设置有出水管道5，所述出水管道5通过若干出水管6和锭模容器2相连通，在出水管道5上连接有排气管7，所述锭模容器上方铺设有石墨板8，石墨板8上设置有精铸铸铁围模13。

本发明的新型锭模，在倾倒硅液的时候，需要先在石墨板8四周通过围模13设置型腔，其中围模和顶部钢板之间的间隙小于5mm，由于锭模容器2是通过钢板组成的，并通过进水管道3通入冷水，出水管道5流出冷水，所以内部可以持续不断的流通大量的冷水，所以能够吸收大量的热量，同时，在锭模容器2上方铺设有石墨板8，将锭模容器2和硅液隔开，硅液的热量先传导到石墨板8上，然后再传导到锭模容器2中，由于石墨材料的热传导系数高，热收缩系数小，同时表面热膨胀收缩量也较小，所以能够迅速吸收硅液的热量且不会发生变形，同时由于石墨的熔点为1800℃，高于硅液的熔点1600℃，所以石墨板8也不会受到损坏。同时，本发明的锭模容器使用钢板材料代替了以往的铸铁材料，钢的比热容大于铸铁，表面热膨胀收缩量也较小，所以吸热效果更好。具体的，钢板的厚度最好为4cm较好，如果太薄或太厚，均无法达到太好的吸热效果，使用时钢板表面热膨胀收缩量小于5mm，石墨板表面热膨胀收缩量小于1mm。

进一步的，该锭模容器2中通过隔板9分隔有若干水道10，每一水道10和一进水管4和一出水管相对应。为了进一步的提高锭模容器2冷却硅液的效果，将锭模容器2中通过隔板9分隔有若干水道10，这种方式能够使得硅液在流到石墨板8上的时候，能够在流通的过程中，将热量较为均匀的传递到不同水道10之中。

进一步的，所述进水管设置在进水管道3的上方，所述锭模容器2的顶部钢板11的下表面呈倾斜状态，顶部钢板11的下表面和底部钢板的上表面的距离逐渐增大，所述进水管处于锭模容器2左侧板的下部，所述出水管处于锭模容器2右侧板的上部，每一水道的前部还设置有一挡板20。为了使得该新型锭模的使用寿命更高，安全性能更好，将进水管设置在进水管道3的上方，这种方式使得在进水的时候，水流能够逐渐将进水管道3上方的空气驱赶，最后通过排气管7进行排出，同时，由于锭模容器2的顶部钢板11的下表面呈倾斜状态，所以在将空气排出的时候效果更好，水流在充满锭模容器2的过程中，首先将锭模容器2左部充满，然后再逐渐充满右侧，在充满锭模容器2的过程中逐渐将空气排出，具体的为了达到较好的效果，通入的冷却水流量大于每分钟一立方米。另外，由于进水管4是处于左侧板的下部，出水管是处于右侧板的上部，所以从底部不断进入的冷水将会不断替换顶部吸收硅液热量的热水，使得吸热效果非常好。同时由于在每个水道前部还设置有一挡板20，所以冷水进入到水道之中以后，会被挡板20阻隔，然后然后慢慢上升，将顶部的已经吸收过热量的水从上部的出水管中挤压排出，所以能够保持锭模容器顶部的水一直处于较低的温度。

进一步的，每个所述水道10在顶部钢板11的下表面还设置有换热板12。由于在每个水道10中均设置有换热板12，该换热板12能够迅速的将顶部钢板11吸收的热量传递到锭模容器2中的水中，其目的也是加快对硅液热量的吸附。

进一步的，所述石墨板8上表面涂有耐高温抗氧化层14。石墨材料的熔点高，但是其在高温下容易发生氧化，为了解决这一问题，本发明的上表面涂有耐高温抗氧化层14，耐高温抗氧化层14可以采用市面上常见的耐高温抗氧化涂料，比如荣力恒业出产的RLHY-31耐高温防氧化涂料等。

进一步的，所述石墨板8由若干石墨块15组合拼接而成。石墨板8虽然传热性能好，但是有一个缺点就是脆性大，如果采用一整块石墨板8，那么一旦破损就需要进行整体更换，这种方法无疑增加了成本，所以，本发明的石墨板8采用若干石墨块15进行拼合组成，即使其中一块石墨板8破损，只需要更换该块石墨板8即可，而无需整体更换。

进一步的，所述顶部钢板11上表面还设置有若干倒梯形长条16，所述石墨块15底部两侧设置有和倒梯形长条16相匹配的直角梯形卡槽17。为了使得石墨块15能够较为稳固的定位在顶部钢板11上，本发明在顶部钢板11上设置倒梯形长条16，在放置石墨块15的时候，使石墨块15刚好被卡住，防止其脱出。

进一步的，所述排气管7为管口朝下的U型管。将排气管7设置成U型管的原因是能够使得排气管7的出口朝下，可以有效防止在发生断水的情况下因高温产生的部分水蒸气灼伤操作人员。

进一步的，所述锭模容器2左侧板和右侧板上还分别连接有遮挡出水管道5和进水管道3的L型板18，所述L型板18上堆积有呈坡道的石英砂21，所述石英砂21上涂有耐高温涂层19。由于在冷却硅液使其成型的时候，需要通过围模进行实现，但是围模也是通过围模板拼接组成的，在围模板与围模板之间具有空隙，所以硅液可能通过该空隙流入到出水管道5和进水管道3上，为了防止出现这一情况，所以在出水管道5和进水管道3上均设置有L型板18，起到阻挡作用。另外，在L型板18上堆积有石英砂21，并在石英砂21上涂有耐高温涂层19，使得漏出的硅液能够顺着石英砂21导流流下以保护进、出水管，从根本上避免发生爆炸事故。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。