一种锌及锌合金杆生产用牵引式结晶器的制作方法

本实用新型涉及锌及锌合金生产加工领域，尤其是一种锌及锌合金杆生产用牵引式结晶器。

背景技术：

锌及锌合金材料(其中其中铝质量分数为0～22％，其他各种改良元素的质量分数为为0～0.5％，余量为锌)是近几年研发成功并推广使用的新型无铅电子材料，主要用于金属化薄膜电容器端面无铅化喷金。随着新能源技术的快速发展，该种无铅电子材料的市场迅速扩大。目前我国主要通过两种方法生产，一种是通过挤压法生产，由于挤压是三向压应力的塑性加工方法，因此使用该法制取线坯致密度高，其拉丝性能突出。但是由于挤压方法也存在诸多难以克服的缺陷，如线坯中带有气泡、因夹油形成的开裂纹，以及两挤压坯锭端面焊合不良引起的裹芯等。另一种方法是水平连续铸造法制取线坯，水平连铸坯虽然可生产无限长的坯料，但由于石墨结晶器使用寿命后期的线坯质量明显降低，且由于重力的影响，在石墨结晶器内凝固的合金容易造成石墨底部单边不均匀磨损，进一步减少了石墨结晶器的使用寿命，水平连续铸造法需要停炉更换结晶器，更换石墨结晶器的周期长，至少4小时以上，更换后需要重新启动熔化炉，至少要24小时。因此，水平连续铸造法制取线坯存在能耗高、更换石墨结晶器不便的难题，提高了生产制造成本。上引发连续铸造制取线坯是一种常规技术，通常用于铜、铝及其合金加工，但现有的上引发连续铸造技术无法用于锌及锌合金制取线坯，主要是现有的上引发连续铸造技术采用干式牵引，即石墨结晶器不外添加润滑剂，使用寿命短，石墨结晶器消耗高。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题，在于克服现有技术中存在的不足而提供一种能够使用寿命长、无需停炉更换石墨结晶器的锌及锌合金杆生产用牵引式结晶器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下技术方案：

一种锌及锌合金杆生产用牵引式结晶器，用于生产锌及锌合金杆，其包括本体，该本体包括内壁和外壁，所述内壁和外壁之间设有水冷通道，且内壁中设有结晶腔和冷却腔，锌及锌合金液体在结晶腔内由液相转变固相并经冷却腔进一步冷却后引出结晶器，所述结晶腔内嵌入式安装有防止锌及锌合金液体腐蚀其腔壁的石墨导管，所述结晶腔的腔壁上且位于石墨导管的外侧处设置有对石墨导管浸油以减小与固相锌及锌合金间摩擦力的浸油槽。

本实用新型还可以通过以下技术措施进一步优化：

作为进一步改进，所述浸油槽设置在结晶腔内锌及锌合金固液混合以上位置处，且至少有一个。所述浸油槽为开设在结晶腔的腔壁上的环形凹槽，且在本体内设有向环形凹槽内注入润滑油的注油通道。所述本体的外部设置有储油箱，该储油箱经注油通道与浸油槽连通。所述石墨导管与本体之间通过螺纹连接，且二者之间具有浸油间隙。

作为进一步改进，所述水冷通道包括进水通道和出水通道，该进水通道和出水通道之间设有内隔板，二者在内隔板的底部连通，所述进水通道位于出水通道的外侧。所述进水通道和出水通道的连通位置低于浸油槽的位置。所述进水通道中的冷却水从上向下流动，所述出水通道中的冷却水从下向上流动，且设置于进水通道的进水口低于设置于出水通道的出水口的位置。所述本体为铜制本体。

由于采用了以上技术方案，本实用新型具有的有益技术效果如下：

该实用新型在结晶器的结晶腔内安装了石墨导管，利用石墨的化学惰性使其隔绝液相锌及锌合金与本体接触，避免了锌及锌合金对本体的腐蚀，大大提高了结晶器的寿命。但是由于石墨较软，容易受到固相锌及锌合金的摩擦力而产生磨损，故本实用新型在结晶腔的腔壁上设置了浸油槽对石墨导管进行浸油，油液从石墨的晶体缝隙间进入到其内部，从而在石墨导管和固相锌及锌合金之间形成油膜进行润滑，进而大大减小了石墨的磨损，延长了石墨导管的更换周期，进一步提高了结晶器的使用寿命和使用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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是本实用新型的整体结晶器结构视图。

图2是图1中的截面视图。

图3是图2的局部视图。

图4是本实用新型的结晶器本体的结构剖视图。

图5是图4的局部视图。

附图标记：

1.本体；2.石墨导管；3.下支架；4.上支架；5.储油箱；101.外壁；102.内壁；103.内隔板；104.冷却腔；105.注油通道；106.浸油槽；107.出水口；108.进水口；110.结晶腔；111.进水通道；112.出水通道。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

实施例：

如图1至图2所示的一种锌及锌合金杆生产用牵引式结晶器，用于生产成锌及锌合金杆，合金成分：铝为5％，余量为锌，其包括本体1，该本体1包括内壁102和外壁101，所述内壁102和外壁101之间设有水冷通道，且内壁102中设有结晶腔110和冷却腔104，锌及锌合金液体在结晶腔110内由液相转变固相并经冷却腔104进一步冷却后引出结晶器，所述结晶腔110内嵌入式安装有防止锌及锌合金液体腐蚀其腔壁的石墨导管2，所述结晶腔110的腔壁上且位于石墨导管2的外侧处设置有对石墨导管2浸油以减小与固相锌及锌合金间摩擦力的浸油槽106。

需要说明的是，本体1为铜制本体，其具有良好的导热性能，水冷通道的最低位置要在石墨导管2的下部位置，以在锌及锌合金液体在石墨导管2内进行结晶，由液相转变为固相，固相的锌及锌合金则不容易和铜合金发生化学反应，导致结晶器内壁102产生腐蚀而损坏。本体1通过上支架4和下支架3进行固定，且为了保障锌及锌合金杆的顺利引出，本体1被安装为竖直方向。

还需要说明的是，锌及锌合金液体进入到石墨导管2后，在水冷通道的冷却作用下，逐渐由液相、固液混合再转变为固相，转变为固相后进入到冷却腔104，在水冷通道的作用下进一步冷却，牵引装置将固相的锌及锌合金杆从冷却腔104中牵引而出。另外，石墨导管2的进料口连通锌及锌合金液体注入装置，该注入装置将熔化炉加热后产生的锌及锌合金液体注入到石墨导管2中进行结晶。石墨导管部分裸露于下支架3的外部，

还需要说明的是，在结晶器的结晶腔110内安装了石墨导管2，利用石墨的化学惰性，隔绝液相锌及锌合金与铜合金本体1的接触，避免了锌及锌合金对本体1的腐蚀，大大提高了结晶器的寿命。但是由于石墨较软，容易受到固相锌及锌合金的摩擦力而产生磨损，故本实施例在结晶腔110的腔壁上设置了浸油槽106对石墨导管2进行浸油，油液从石墨的晶体缝隙间进入到其内部，在石墨导管2的管壁和固相锌及锌合金之间形成油膜进行润滑，进而大大减小了石墨的磨损，延长了石墨导管2的更换周期，进一步提高了结晶器的使用寿命和使用成本。

在本实施例中，所述浸油槽106设置在结晶腔110内锌及锌合金固液混合以上位置处，且至少有一个。所述浸油槽106为开设在结晶腔110的腔壁上的环形凹槽，且在本体1内设有向环形凹槽内注入润滑油的注油通道105。所述本体1的外部设置有储油箱5，该储油箱5经注油通道105与浸油槽106连通。所述石墨导管2与本体1之间通过螺纹连接，且二者之间具有浸油间隙。

需要说明的是，浸油槽106的设置位置最好是在结晶腔110内开始产生了一定比例的固相锌及锌合金的位置上方，因为固相的锌及锌合金颗粒对石墨导管2就会产生磨损，但液相的锌及锌合金则无此问题。浸油槽106可以设置一个，也可以设置多个，在本实施例中设置了一个浸油槽106，设置在结晶腔110内由下至上四分之一的位置处，通过申请人的多次实验及观察，从该位置开始，固相锌及锌合金和液相锌及锌合金的比例大于1:1，在此位置设置浸油槽106既可以起到有效的润滑作用，又可以减少润滑油的消耗。当然也可设置多个，例如在结晶腔110的二分之一、四分之三两个位置再分别设置一个浸油槽106，即设置3个浸油槽106，效果比一个更佳，但润滑油的消耗量也会一定程度的增加，也会对锌及锌合金杆的品质产生一定的负面影响。

还需要说明的是，石墨导管2和结晶腔110之间采用螺纹连接，由于螺纹连接的公母螺纹之间不可能完全接触封闭，而且是在脆性材料石墨和铜合金金属之间，二者会产生一定缝隙，润滑油从浸油槽106内可以通过螺纹之间的缝隙向两侧渗入，进而渗入到石墨导管2内部产生润滑作用。

还需要说明的是，注油通道105位于水冷通道内，润滑油由上方的储油箱5经注油通道105流入到浸油槽106内。

在本实施例中，所述水冷通道包括进水通道111和出水通道112，该进水通道111和出水通道112之间设有内隔板103，二者在内隔板103的底部连通，所述进水通道111位于出水通道112的外侧。所述进水通道111和出水通道112的连通位置低于浸油槽106的位置。所述进水通道111中的冷却水从上向下流动，所述出水通道112中的冷却水从下向上流动，且设置于进水通道111的进水口108低于设置于出水通道112的出水口107的位置。

需要说明的是，内隔板103位于本体1的内壁102和外壁101之间，且其上端固定在本体1上，下端与本体1之间留有空隙供冷却水流过，连通进水通道111和出水通道112，也即内隔板103将内壁102和外壁101之间分割成两个空腔，外侧为进水通道111，内侧为出水通道112。进水口108低于出水口107有利于提高冷却效果。

本实施例中的锌及锌合金杆的制造方法，首先启动熔化炉，将成分配比为95％zn、5％a(质量百分比)的锌合金料从熔化炉的进料口中缓慢加入，加入的锌合金料熔化到规定的液位高度，并将合金液控制在600℃左右，将安装在引坯机构上的结晶器进水口108和出水口107打开，使冷却水在水冷通道里开始流动。启动引坯机构，石墨结晶器装置预先安装在引坯机构上，向石墨结晶器装置内插入引坯杆，使引坯杆达到结晶器装置的石墨导管2底端，将控制引坯机构下降，使结晶器的端部50～80mm部分插入合金液，所述的结晶器的端部不含石墨导管2裸露部分，启动自动控制装置，确保整个牵引过程结晶器端部50～80mm部分插入合金液，并调速引坯速度至0.7m/min，此时引坯杆会携带凝固成固体的合金线坯一起被引出结晶器。随着锌合金液体进入石墨导管2中开始结晶被引出，需要不断添加合金料以保持液位高度。为使牵引过程稳定和延长石墨结晶器的寿命，需要不断向浸油槽106添加适量的润滑油，实现高品质锌合金杆坯的连续生产，本方法所生产的杆坯无内在缺陷，且结晶器使用周期长、磨损均匀、更换无须停炉等优点。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。