铜管水平连铸二次结晶器的制作方法

1.本实用新型涉及一种水平连铸技术领域，尤其涉及一种二次结晶器。


背景技术：

2.铜管材被应用到生活中的各个方面，目前制备铜管的主要方法有水平连铸法和挤压法。其中，水平连铸法具有设备投资小、生产效率高以及生产成本低等特点，在铜管制备中得到了广泛的应用。
3.尤其是在制冷换热用的空调管材制备过程中，绝大部分采取水平连铸法。金属在一次结晶器内凝固成初始坯壳，并在一次和二次结晶器的共同作用下完全凝固成铜管材。
4.当前使用的二次结晶器采取的是浸泡的方式，高温铜管从一次结晶器引出后直接浸泡到二次冷却水中，实现强制冷却。
5.由于采取浸泡的方式，管材牵引时可能出现问题，如发生牵引一半管材的情况下，二次结晶器的水流会顺着管材回流到一次结晶器甚至到保温炉前腔，引发爆炸事故。同时，对于一些合金，浸泡式的方式冷却强度过大，得到的铸坯难以具有良好组织和性能。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种铜管水平连铸二次结晶器，通过向铸坯外表面均匀喷水降温避免浸泡降温带来的技术问题。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了一种铜管水平连铸二次结晶器，以铸坯生产时的移动方向为后向，反向为前向，包括通过螺栓连接结构连接在一起的前盖板和后盖板，前盖板具有用于穿过铸坯的前中心孔，后盖板具有用于穿过铸坯的后中心孔；
8.前盖板上沿径向设有进水孔，前盖板与后盖板之间围成倾斜向后并朝向铸坯外表面的喷水孔，喷水孔在径向方向上向外与进水孔相连通且向内与前中心孔和后中心孔相连通，进水孔用于连接外置的高压水源。
9.后中心孔的截面呈后大前小的喇叭形。
10.螺栓连接结构用于在线连续调节喷水孔出口部的宽度；螺栓连接结构包括在前盖板后端面上开设的前螺纹孔、在后盖板对应位置处开设的后螺纹孔、与前螺纹孔和后螺纹孔螺纹配合的连接螺栓以及套在连接螺栓上并压设在前盖板和后盖板之间的弹性垫片。
11.前盖板后端设有垫片槽，弹性垫片前端压设于垫片槽的槽底，垫片槽的中心线垂直于前盖板和后盖板的配合面。
12.前盖板前部沿径向设有用于通入惰性气体的进气孔，前盖板前端于径向内端处设有惰性气体保护通路，惰性气体保护通路呈环形并沿周向与前中心孔相连通，进气孔与惰性气体保护通路相连通；惰性气体保护通路的宽度用d1表示，0.5毫米≤d1≤1毫米。
13.喷水孔的喷水方向与铸坯母线的夹角为θ度，5≤θ≤40。
14.本实用新型还提供了采用上述铜管水平连铸二次结晶器进行的喷射降温方法，使用时铸坯由前向后通过前中心孔和后中心孔，通过高压惰性气体源向进气孔中通入惰性气
体，同时通过高压水源向进水孔中通入高压水，惰性气体包绕铸坯表面从而隔离空气防止铸坯表面氧化，水由前向后喷射在铸坯表面从而使铸坯降温。
15.需要调节铸坯的冷却速度时，通过调节螺栓连接结构的拧紧程度，调节弹性垫片的压缩程度，进而调节调节前盖板和后盖板之间的间距d1，最终调节喷水孔出口部的宽度d2从而调节喷水孔的喷水量；喷水量小于等于100升/分钟并大于等于5升/分钟。
16.本实用新型具有如下的优点：
17.本实用新型通过喷水孔向铸坯外表面喷水降温，相比以往浸泡降温，冷却强度由过大降为适中，使铸坯具有更好的组织和性能；同时喷水方向与铸坯移动方向一致且位于铸坯外部，因而避免了水沿铸坯中心孔回流至一次结晶器甚至保温炉前腔所导致的事故（如爆炸）。喷水方向朝后，防止水向前回流造成安全事故。
18.螺栓连接结构能够对喷水孔出口部的宽度d2实现在线连续调节，控制单位时间内的喷水量十分方便。
19.垫片槽将垫片的受压变形方向约束在垂直于前盖板和后盖板的配合面的方向，更有利于调节前盖板和后盖板之间的间距。
20.使用时，外置的高压惰性气体源（如高压气瓶或者常压气瓶，采用常压气瓶时需要同时采用气泵对惰性气体进行增压）通过管路与进气孔相连接，通过惰性气体保护通路进入前中心孔，并沿前中心孔向后吹出，从而在铸坯表面形成惰性气体保护层，防止铸坯表面接触空气在高温下氧化。惰性气体优选 氮气或氩气。
21.采用本实用新型的结构及方法，喷水孔出口部的宽度d能够实现在线连续调节，从而使得本实用新型的喷水量能够灵活适应实际需求，并且能够匹配不同型号的铸坯加工需求。
22.总之，为了解决现有浸泡式二次结晶器所存在的问题，本实用新型提出了一种铜管水平连铸二次结晶器，其采取以一定的角度将冷却水喷射到铸坯上的方式冷却铸坯，其喷射方向与铸坯前进方向一致，可以防止二次水的回流造成的安全事故。同时，其具有惰性气体保护装置，可以对高温铸坯形成有效的气体保护，防止其发生氧化缺陷。
附图说明
23.图1是本实用新型的铜管水平连铸二次结晶器的结构示意图；
24.图2是图1中a处的放大图；
25.图3是图1中b处的放大图。
具体实施方式
26.如图1至图3所示，本实用新型提供了一种铜管水平连铸二次结晶器，以铸坯14生产时的移动方向为后向，反向为前向，包括通过螺栓连接结构连接在一起的前盖板1和后盖板3，前盖板1具有用于穿过铸坯14的前中心孔2，后盖板3具有用于穿过铸坯14的后中心孔4；
27.前盖板1上沿径向设有进水孔5，前盖板1与后盖板3之间围成倾斜向后并朝向铸坯14外表面的喷水孔6，喷水孔6呈包绕铸坯14的环形，喷水孔6在径向方向上向外与进水孔5相连通且向内与前中心孔2和后中心孔4相连通，进水孔5用于连接外置的高压水源。
28.本实用新型通过喷水孔6向铸坯14外表面喷水降温，相比以往浸泡降温，冷却强度由过大降为适中，使铸坯14具有更好的组织和性能；同时由于是向铸坯14外表面喷水，因而避免了水沿铸坯14中心孔回流至一次结晶器甚至保温炉前腔所导致的事故（如爆炸）。喷水方向朝后，防止水向前回流造成安全事故。
29.后中心孔4的截面呈后大前小的喇叭形。螺栓连接结构用于在线连续调节喷水孔6出口部的宽度；螺栓连接结构包括在前盖板1后端面上开设的前螺纹孔7、在后盖板3对应位置处开设的后螺纹孔8、与前螺纹孔7和后螺纹孔8螺纹配合的连接螺栓9以及套在连接螺栓9上并压设在前盖板1和后盖板3之间的弹性垫片10。
30.螺栓连接结构能够对喷水孔6出口部的宽度d2实现在线连续调节，控制单位时间内的喷水量十分方便。
31.前盖板1后端设有垫片槽11，弹性垫片10前端压设于垫片槽11的槽底，垫片槽11的中心线垂直于前盖板1和后盖板3的配合面。
32.垫片槽11将垫片的受压变形方向约束在垂直于前盖板1和后盖板3的配合面的方向，更有利于调节前盖板1和后盖板3之间的间距。
33.前盖板1前部沿径向设有用于通入惰性气体的进气孔12，前盖板1前端于径向内端处设有惰性气体保护通路13，惰性气体保护通路13呈环形并沿周向与前中心孔2相连通，进气孔12与惰性气体保护通路13相连通；惰性气体保护通路13的宽度d1用d1表示，0.5毫米≤d1≤1毫米。
34.使用时，外置的高压惰性气体源（如高压气瓶或者常压气瓶，采用常压气瓶时需要同时采用气泵对惰性气体进行增压）通过管路与进气孔12相连接，通过惰性气体保护通路13进入前中心孔2，并沿前中心孔2向后吹出，从而在铸坯14表面形成惰性气体保护层，防止铸坯14表面接触空气在高温下氧化。惰性气体优选 氮气或氩气。
35.喷水孔6的喷水方向与铸坯14母线的夹角为θ度，5≤θ≤40。
36.本实用新型还公开了采用上述铜管水平连铸二次结晶器进行的喷射降温方法。使用时，铸坯14由前向后通过前中心孔2和后中心孔4，通过高压惰性气体源向进气孔12中通入惰性气体，同时通过高压水源向进水孔5中通入高压水，惰性气体包绕铸坯14表面从而隔离空气防止铸坯14表面氧化，水由前向后喷射在铸坯14表面从而使铸坯14降温。
37.需要调节铸坯14的冷却速度时，通过调节螺栓连接结构（的连接螺栓9）的拧紧程度，调节弹性垫片10的压缩程度，进而调节调节前盖板1和后盖板3之间的间距d1，最终调节喷水孔6出口部的宽度d2从而调节喷水孔6的喷水量；喷水量小于等于100升/分钟并大于等于5升/分钟。
38.采用本实用新型的结构及方法，喷水孔6出口部的宽度d能够实现在线连续调节，从而使得本实用新型的喷水量能够灵活适应实际需求，并且能够匹配不同型号的铸坯14加工需求。前盖板1和后盖板3之间的间距d1的调节范围是：0.5毫米≤d1≤4毫米。
39.实施例一
40.φ92*25 tp2铜管材水平连铸
41.前盖板1与后盖板3之间的间隙d1通过调整连接螺栓9和弹性垫片10调整为2.5mm，喷水孔6出口部的宽度d2的宽度为2mm，惰性气体保护通路13的宽度d1设置为0.8mm。喷水孔6的喷水方向与铸坯14母线的夹角（即喷水方向与铸坯14表面受水部位的夹角）θ为15
°
。工
作人员看到有完整的铸坯14出现后，控制高压水源向进水孔5中通水，进水流量为60l/min（升/分），同时控制高压惰性气体源向惰性气体的进气孔12中通气，使得氮气围绕铸坯14表面形成防护层，防止高温铸坯14表面接触空气而氧化。
42.实施例二
43.φ90*20 t1铜管材水平连铸
44.前盖板1与后盖板3之间的间隙d1通过调整连接螺栓9和弹性垫片10调整为2mm，喷水孔6出口部的宽度d2的宽度为1.8mm，惰性气体保护通路13的宽度d1设置为0.5mm。喷水孔6的喷水方向与铸坯14母线的夹角（即喷水方向与铸坯14表面受水部位的夹角）θ为20
°
。工作人员看到有完整的铸坯14出现后，控制高压水源向进水孔5中通水，进水流量为50l/min，同时控制高压惰性气体源向惰性气体的进气孔12中通气，使得氮气围绕铸坯14表面形成防护层，防止高温铸坯14表面接触空气而氧化。
45.实施例三
46.φ80*20 b10白铜管材水平连铸
47.前盖板1与后盖板3之间的间隙d1通过调整连接螺栓9和弹性垫片10调整为1.8mm，喷水孔6出口部的宽度d2的宽度为1.5mm，惰性气体保护通路13的宽度d1设置为0.6mm。喷水孔6的喷水方向与铸坯14母线的夹角（即喷水方向与铸坯14表面受水部位的夹角）θ为25
°
。工作人员看到有完整的铸坯14出现后，控制高压水源向进水孔5中通水，进水流量为40l/min，同时控制高压惰性气体源向惰性气体的进气孔12中通气，使得氩气围绕铸坯14表面形成防护层，防止高温铸坯14表面接触空气而氧化。
48.实施例四
49.φ70*15 h68黄铜管材水平连铸
50.前盖板1与后盖板3之间的间隙d1通过调整连接螺栓9和弹性垫片10调整为1.5mm，喷水孔6出口部的宽度d2的宽度为1.5mm，惰性气体保护通路13的宽度d1设置为0.6mm。喷水孔6的喷水方向与铸坯14母线的夹角（即喷水方向与铸坯14表面受水部位的夹角）θ为30
°
。工作人员看到有完整的铸坯14出现后，控制高压水源向进水孔5中通水，进水流量为30l/min，同时控制高压惰性气体源向惰性气体的进气孔12中通气，使得氮气围绕铸坯14表面形成防护层，防止高温铸坯14表面接触空气而氧化。
51.实施例五
52.φ30*8 tu00铜管材水平连铸
53.前盖板1与后盖板3之间的间隙d1通过调整连接螺栓9和弹性垫片10调整为0.5mm，喷水孔6出口部的宽度d2的宽度为0.3mm，惰性气体保护通路13的宽度d1设置为0.5mm。喷水孔6的喷水方向与铸坯14母线的夹角（即喷水方向与铸坯14表面受水部位的夹角）θ为5
°
。工作人员看到有完整的铸坯14出现后，控制高压水源向进水孔5中通水，进水流量为5l/min，同时控制高压惰性气体源向惰性气体的进气孔12中通气，使得氩气充满气体保护通道9，防止水汽渗透。
54.实施例六
55.φ200*30 t2铜管材水平连铸
56.前盖板1与后盖板3之间的间隙d1通过调整连接螺栓9和弹性垫片10调整为4mm，喷水孔6出口部的宽度d2的宽度为5mm，惰性气体保护通路13的宽度d1设置为1mm。喷水孔6的
喷水方向与铸坯14母线的夹角（即喷水方向与铸坯14表面受水部位的夹角）θ为40
°
。工作人员看到有完整的铸坯14出现后，控制高压水源向进水孔5中通水，进水流量为100l/min，同时控制高压惰性气体源向惰性气体的进气孔12中通气，使得氮气围绕铸坯14表面形成防护层，防止高温铸坯14表面接触空气而氧化。
57.实施例七
58.φ150 tu1铜管材水平连铸
59.前盖板1与后盖板3之间的间隙d1通过调整连接螺栓9和弹性垫片10调整为3mm，喷水孔6出口部的宽度d2的宽度为4mm，惰性气体保护通路13的宽度d1设置为0.8mm。喷水孔6的喷水方向与铸坯14母线的夹角（即喷水方向与铸坯14表面受水部位的夹角）θ为40
°
。工作人员看到有完整的铸坯14出现后，控制高压水源向进水孔5中通水，进水流量为70l/min，同时控制高压惰性气体源向惰性气体的进气孔12中通气，使得氮气围绕铸坯14表面形成防护层，防止高温铸坯14表面接触空气而氧化。
60.以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。