一种连铸结晶器的制作方法

本实用新型属于连铸加工技术领域，特别设计一种连铸结晶器。

背景技术：

连铸结晶器是连铸机非常重要的部件，是一个强制水冷的无底钢锭模。称之为连铸设备的“心脏”。

现有的结晶器结构如图1所示，包括管式主体1，管式主体1上设有供金属液体流过的连铸孔3，金属液体进入连铸孔3的位置为连铸孔3的进料口31，连铸孔3另一端为出料口32，金属液体结晶并输出管式主体内壁中开设有截面为环形的冷却腔4，管式主体1的外壁上设有连通冷却腔4的进水管5以及与进水管5对称设置的出水管6，冷却水通过进水管5进入冷却腔4内，通过管式主体1的热传导与金属液体进行热交换，从而使得金属液体降温结晶。

冷却水进入冷却腔后主要的流动方向主要是沿管式主体侧壁周向流动，另一方面是沿冷却腔在连铸方向上流动。从进水管进入冷却腔时，冷却水温度最低，与金属液体的热交换作用约迅速，降温效果越好，结晶速度越快，当冷却水沿管式主体侧壁周向流动时，冷却水的温度逐渐升高，与金属液体的热交换作用逐渐变差，结晶速度降低。由于冷却腔内的水温出现了周向上的线性分布，到时连铸孔内的金属液体在周向上的结晶速度也出现了线性变化，结晶在周向上不均匀，影响了结晶的均匀性与质量。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种连铸结晶器，使得连接结晶器内的冷却腔中的冷却液水温分布更加均匀，减小沿连铸孔周向上的热交换差异性，从而使得金属结晶周向更加均匀，以提升结晶的质量。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种连铸结晶器，包括管式主体，管式主体上设有供金属液体流过的连铸孔，管式主体内壁中开设有截面为环形的冷却腔，管式主体的外壁上设有连通冷却腔的进水管以及与进水管对称设置的出水管，所述进水管设置有多个且沿连铸孔周向分布，所述出水管设置有多个且沿连铸孔周向分布，所述进水管位于冷却腔远离连铸孔的出料口的一端，所述出水管位于冷却腔靠近连铸孔的出料口的一端。

通过采用上述技术方案，进水管沿连铸孔周向分布有多个，保证在冷却腔靠近进料方向的部分的水是最冷的，当冷却水进入冷却腔以后即与金属液体开始热交换从而使得温度升高，保证了进料口处的金属液体热交换周向均衡稳定，温度升高后的冷却液沿连铸方向在冷却腔内流通，并通过出水管流出，保证了整个热交换过程中连铸孔与金属换热时热传递速度在周向上的稳定，从而使得金属结晶在周向上更加均匀，提升了产品质量。

进一步设置为：所述冷却腔的宽度沿连铸方向逐渐增大。

通过采用上述技术方案，靠近出料口位置的冷却水的温度相对初始情况有很大的升高，换热速度有所降低，通过将冷却腔如此设置，使得冷却腔越靠近出水的位置，冷却水的总量越大，保证有足够的冷却水用于进行热交换，保证换热冷却效率。

进一步设置为：所述冷却腔与连铸孔之间的侧壁位于冷却腔内的表面设置有向连铸孔方向的凹陷。

通过采用上述技术方案，增大了冷却水与管式主体之间的接触面积，通过增大接触面积来提升冷却效率。

进一步设置为：所述连铸孔孔壁上涂覆有陶瓷覆层。

通过采用上述技术方案，陶瓷覆层有良好的硬度、导热性以及耐磨性。

进一步设置为：所述陶瓷覆层为碳化硅基陶瓷纳米层。

通过采用上述技术方案，碳化硅基陶瓷纳米层的导热性能以及耐磨性能优良，延长了结构的使用寿命。

进一步设置为：所述管式主体外设置有固定框架，所述固定框架包括底座、侧板以及盖板，所述侧板垂直固定在所述底座上，所述管式主体靠近进料口的端部设置在所述底座上，所述盖板垂直安装在所述侧板上，所述盖板上开设有中心孔，所述管式主体靠近出料口的端部与所述盖板的中心孔紧密嵌合。

通过采用上述技术方案，通过固定框架固定管式主体，底座和盖板分别固定管式主体靠近进料口的端部以及靠近出料口的端部，通过侧板将管式主体围起来，保护其内的进水管、出水管等，盖板上的中心孔用于供管式主体嵌合，并且用于供金属伸出。

进一步设置为：所述底座包括压力板以及压力圈，所述压力圈嵌设于压力板的朝向管式主体的端面上，所述管式主体靠近进料口的端部抵触于所述压力圈上。

通过采用上述技术方案，压力板用于支撑压力圈，压力圈对管式主体起到缓冲固定的所用，保护管式主体的结构稳定，在能将管式主体更好的固定于连铸机中。

进一步设置为：所述压力板上设置有与进水管一一对应且沿连铸孔周向分布的进水口，所述进水管远离管式主体的一端与压力板上的进水口一一连接。

通过采用上述技术方案，进水口用于供供水设备箱进水管输入冷却水。

进一步设置为：所述盖板上设置有与出水管一一对应且沿连铸孔周向分布的出水口，所述出水管远离管式主体的一端与盖板上的出水口一一连接。

通过采用上述技术方案，出水口用于供冷却水回收设备将冷却水抽出。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、进水管沿连铸孔周向分布有多个，保证在冷却腔靠近进料方向的部分的水是最冷的，当冷却水进入冷却腔以后即与金属液体开始热交换从而使得温度升高，保证了进料口处的金属液体热交换周向均衡稳定，温度升高后的冷却液沿连铸方向在冷却腔内流通，并通过出水管流出，保证了整个热交换过程中连铸孔与金属换热时热传递速度在周向上的稳定，从而使得金属结晶在周向上更加均匀，提升了产品质量；

2、冷却腔与连铸孔之间的侧壁位于冷却腔内的表面设置有向连铸孔方向的凹陷，利用凹陷增大了冷却腔的实际换热面积，加快了金属的降温速度；

3、连铸孔孔壁上设有碳化硅基陶瓷纳米层，增强了连铸孔部位的耐热性能、防火性能以及抗磨损性能，增强了使用寿命。

附图说明

图1为背景技术中的连铸结晶器的结构示意图；

图2为本实施例的连铸结晶器的结构示意图；

图3为本实施例的连铸结晶器的轴向剖视图；

图4为本实施例的连铸结晶器的结构示意图，用以表示压力板背对管式主体的表面的结构。

附图标记：1、管式主体；2、固定框架；21、底座；22、侧板；23、盖板；24、压力板；25、环形槽；26、压力圈；27、中心孔；3、连铸孔；31、进料口；32、出料口；4、冷却腔；41、凹陷；5、进水管；6、出水管；51、进水口；61、出水口；7、陶瓷覆层。

具体实施方式

一种连铸结晶器，如图2和图3所示，包括管式主体1，管式主体1外设有固定框架2，固定框架2包括底座21、侧板22以及盖板23，底座21包括压力板24以及压力圈26。

如图3所示，压力板24上开设有环形槽25，压力圈26嵌设于环形槽25中，侧板22整体呈圆柱体设置，将管式主体1围起来，侧板22与压力板24垂直固定，盖板23固定于侧板22背对压力板24的一端，盖板23上开设有中心孔27。管式主体1的一端嵌入环形槽25中并抵紧于压力圈26上，另一端穿过中心孔27且与中心孔27紧密嵌合。管式主体1靠近压力板24的一端为出料口31方向，靠近盖板23的一端为出料口方向。

管式主体1上开设有连铸孔3，管壁内开设有横截面为环形的冷却腔4，冷却腔4的宽度沿连铸方向逐渐增大。冷却腔4靠近连铸孔3的壁上设有向连铸孔3方向的凹陷41，从而增大了换热面积。

如图3和图4所示，管式主体1的外壁上设有多根进水管5，进水管5位于管式主体1靠近出料口31的部分上且沿管式主体1周向分布，进水管5与冷却腔4靠近出料口31的端部位置相连通。压力板24上开设有与进水管5一一对应且沿连铸孔3周向分布的进水口51，进水管5的另一端连接在对应的进水口51上。

如图2和图3所示，管式主体1的外壁上设有多根出水管6，出水管6位于管式主体1靠近出料口32的部分上且沿管式主体1周向分布，出水管6与冷却腔4近出料口32的端部位置相连通。盖板23上开设有与出水管6一一对应且沿连铸孔3周向分布的出水口61，出水管6的另一端连接在对应的出水口61上。

连铸孔3孔壁上涂覆有陶瓷覆层7，陶瓷覆层7具体为碳化硅基陶瓷纳米层。碳化硅基陶瓷纳米层是将纳米级碳化硅基陶瓷涂覆在连铸孔3孔壁上形成的。

使用原理：连铸结晶器安装于连铸机中进行使用，使用前将进水管5与冷却水供给设备连接从而能够向冷却腔4中输送冷却水，将出水管6与排水设备或者冷却水循环系统连接，保证冷却腔4中冷却水的排出。

使用时，金属液体从出料口31方向进入，金属在连铸孔3中时与管式主体1进行热交换，管式主体1与冷却腔4中的冷却液进行热交换。由于进水管5沿管式主体1周向分布于冷却腔4靠近出料口31的端部，新的冷却液与温度最高的金属发生快速的热交换，使得金属温度迅速降低，外侧的金属液体首先开始结晶。周向分布的进水管5保证了金属液体周向的热交换的均匀性，使得金属液体的表面结晶均一稳定，冷却水的温度沿冷却腔4长度方向呈现线性增加的趋势，温度较高的冷却液进入出水管6排出冷却腔4。

盖板23以及底座21对管式主体1起到固定作用。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。