CN113275523A - 一种上引法铜带坯结晶器及铸造方法 - Google Patents

Abstract

一种上引法铜带坯结晶器及铸造方法，所述结晶器由结晶器上部和结晶器下部两部分结构组成，结晶器上部和结晶器下部通过连接螺丝及密封垫连接；结晶器下部的铜块基体中上部加工有下部S型水道沟槽，中下部加工有连通水道，铜块基体通过其上的下部通道与石墨模具一端连接，结晶器上部包括由不锈钢板焊接的结晶器前片和结晶器后片，其上设置单层连续上部S型水道沟槽，结晶器前片和结晶器后片的上部通道内放置有铜带坯，铜盖板顶部有两个对称设置的进出水口，结晶器上部和结晶器下部通过连接水管连接。本发明结晶器产出的铜排结晶线清晰，结晶颗粒以等轴晶为主，排列规则、颗粒大小均匀，性能更加稳定，更易加工，成品率更高。

Description

一种上引法铜带坯结晶器及铸造方法

技术领域

本发明属于金属铸造设备技术领域，具体涉及一种上引法铜带坯结晶器及铸造方法，解决每支结晶器的热传导不同的铜带坯结晶器。

背景技术

铜带应用广泛，在导电、导热、屏蔽等行业中有着不可替代的地位。作为铜排铜带的原料，铜带坯的铸造非常重要。只要是铸造就离不开结晶器。我们所说的为上引法铜带坯铸造所用的上引法铜带坯结晶器。

上引法具有工艺流程短、成材率高、成本低、投资少等优点。当前上引法铸造多为线材和棒材铸造，其原理为利用管式铜套石墨结晶器伸入并浸没在熔化的铜液面下,由结晶器中的冷却水冷凝结晶为固态，通过引锭带向上牵引。上引法引锭带是夹在两个滚轮之间，依靠轮夹持转动实现大长度连续铸造。

上引法铸造铜带坯较少，都是在试验阶段，而且上引法铜带坯结晶器多为线材结晶器改变而来，分内外循环套结构。如中国专利CN209986192U，中国专利CN210387511U等存在结晶器腔内循环水截面积过大，结晶器进水、出水口过小，使得结晶器腔内的水循环缓慢，不能有效全体积循环，循环有死角，特别是在结晶器结垢的情况下，冷却水走捷径，结晶器内导热不平衡，严重影响导热效果，铸造的冷却强度严重降低，铸造产品出现偏析，甚至不能完全凝固等问题。另外由于采用导热系数低的材质更加影响导热效果。众所周知只要是焊接就会产生变形变位。而现有的带坯结晶器就是采用焊接后直接应用，使铜带结晶器不能很好的和石墨模具大面积接触，更加影响热传导。由于焊接后直接应用，每支结晶器的变形量都不一样，导致热传导都不一样，两支结晶器同时生产存在很大问题，故而现有的所谓结晶器不能有效的形成量产规模。

发明内容

本发明的目的在于提供一种上引法铜带坯结晶器及铸造方法，以解决各位置间隙过大，导热性能不好，生产速度缓慢，生产成本较高和不能有效形成量产等问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种上引法铜带坯结晶器，所述结晶器由结晶器上部和结晶器下部两部分结构组成，结晶器上部和结晶器下部通过连接螺丝及密封垫连接；结晶器下部包括铜块基体，铜块基体的前后宽面处中上部对称加工有下部S型水道沟槽，中下部加工有连通水道，用于连通两个下部S型水道沟槽，所述铜块基体的前宽面处通过螺栓连接有铜盖板形成下部前独立冷却腔，所述铜块基体的后宽面处通过螺栓连接有铜盖板形成下部后独立冷却腔，铜盖板与铜块基体之间设置有密封件，铜盖板顶部对称设置有下部连接水口，铜块基体中间部分加工有下部通道，下部通道中下部与石墨模具一端连接且通过定位块定位，结晶器上部包括由不锈钢板焊接的结晶器前片和结晶器后片，结晶器前片和结晶器后片结构相同，均由不锈钢底板焊接形成单层连续上部S型水道沟槽，结晶器前片和结晶器后片两侧通过边定位条连接形成上部通道，上部通道内放置有铜带坯，且铜带坯底端延伸至下部通道，结晶器前板宽面通过螺栓连接不锈钢盖板形成上部前独立冷却腔，结晶器后板宽面通过螺栓连接不锈钢盖板形成上部后独立冷却腔，不锈钢盖板与结晶器前板和结晶器后板之间均设置有密封件，铜盖板顶部有两个对称设置的进出水口，铜盖板底部对称设置有上部连接水口，上部连接水口和下部连接水口通过连接水管连接。

焊接后所述结晶器前片和结晶器后片的平整度小于0.5mm，且结晶器内壁与铜带坯之间的间距L小于0.5mm，避免了空气与高热的铜带坯发生氧化反应，待铜带坯冷却到常温后再连续引拔出结晶器；对铜带坯保持持续冷却，使铜带坯表面温度降低至常温下引出结晶器上出口温度，保证铜带坯光亮不氧化。

所述边定位条中上部设置有结晶器挂点。

一种上引法铜带坯结晶器的铸造方法，包括以下步骤：

通过其中一个进出水口依次往结晶器上部的单层连续S型水道沟槽至结晶器下部的S型水道沟槽内通入冷却水，同时在结晶器内***引锭带，预热结晶器，然后将结晶器***铜液中，此时上引机夹辊夹紧引锭带；随着冷却水的通入，石墨模具中的铜熔体凝固为铜带坯，铸造好的铜带坯与引锭带相连；引锭带固定在上引机的两夹棍之间，通过夹棍转动带动铜带坯向上牵引；同时，在大气压下，铜带坯继续在石墨模具中凝固；随着冷却水的继续通入，使得铜带坯冷却至室温；上引机夹棍持续转动，实现大长度连续铸造。

本发明的技术效果为：

1、铜基体的中间部分加工出与石墨模具连接的下部通道，使石墨模具和铜基体紧密接合，达到最大导热性能。另外由于铜带坯出口位置也是加工面，能有效保证结晶器内壁和铜带坯之间的距离，保证铸造时热传导的一致性。

2、结晶器前片和结晶器后片独立循环；铜带坯在铸造时两侧先冷却凝固，冷却强度明显高于铜带坯中间部分，即结晶器上部安装边定位条侧没有冷却水道，且结晶器前片和结晶器后片的进水口和出水口可以相反，根据合金种类设置两侧的进水口和出水口转换的频率，保证两侧进水口和出水口水温的平衡。

3、生产速度快：以220mmX12mm产品规格为例，每分钟可以达到120mm生产速度，远高于同规格现有结晶器每分钟60mm的生产速度。

4、表面光亮：新结晶器的不锈钢上体部分和铜排接触紧密，不需要在结晶器内腔灌入石墨磷片等介质隔绝空气来防止铜排氧化变色，尤其现有的结晶器内腔灌入石墨磷片介质后会附着在铜排表面难以清理，轧制后的铜带表面会有附着物影响产品质量。必须得添加酸洗线来解决，增加生产厂家成本和环境污染。

5、本发明结晶器产出的铜排结晶线清晰，结晶颗粒以等轴晶为主，排列规则、颗粒大小均匀，性能更加稳定，更易加工，成品率更高。

6、根据合金种类不同，通过调节进出水口的调换频率，避免在生产过程中出现两侧温差较大；或单侧进水，通过增加进水量使得铜带坯冷却至室温。

附图说明

图1本发明上引法铜带坯结晶器整体示意图；

图2本发明上引法铜带坯结晶器示意图；

图3本发明上引法铜带坯结晶器主视图；

图4本发明图3的A-A向示意图；

图5本发明图4的I处局部放大示意图；

图6本发明上引法铜带坯结晶器斜视图；

图7应用本发明上引法铜带坯结晶器连铸完成的铜带坯；

1-铜带坯；2-进出水口；3-定位块；4-上部S型水道沟槽；5-连接水管；6-铜盖板；7-下部S型水道沟槽；8-连通水道；9-石墨模具；10-连接螺丝；11-不锈钢盖板；12-结晶器挂点；13-上部后独立冷却腔；14-上部前独立冷却腔；15-结晶器前片；16-结晶器后片；17-边定位条，18-下部前独立冷却腔；19-下部后独立冷却腔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1至图6所示，一种上引法铜带坯结晶器，所述结晶器由结晶器上部和结晶器下部两部分结构组成，结晶器上部和结晶器下部通过连接螺丝10及密封垫连接；结晶器下部包括铜块基体，铜块基体的前后宽面处中上部对称加工有下部S型水道沟槽7，中下部加工有连通水道8，用于连通两个下部S型水道沟槽7，所述铜块基体的前宽面处通过螺栓连接有铜盖板6形成下部前独立冷却腔18，所述铜块基体的后宽面处通过螺栓连接有铜盖板6形成下部后独立冷却腔19，铜盖板6与铜块基体之间设置有密封件，铜盖板6顶部对称设置有下部连接水口，铜块基体中间部分加工有下部通道，下部通道中下部与石墨模具9一端连接且通过定位块3定位，结晶器上部包括由不锈钢板焊接的结晶器前片15和结晶器后片16，结晶器前片15和结晶器后片16结构相同，均由不锈钢底板焊接形成单层连续上部S型水道沟槽4，结晶器前片15和结晶器后片16两侧通过边定位条17连接形成上部通道，上部通道内放置有铜带坯1，且铜带坯1底端延伸至下部通道，结晶器前板宽面通过螺栓连接不锈钢盖板11形成上部前独立冷却腔14，结晶器后板宽面通过螺栓连接不锈钢盖板11形成上部后独立冷却腔13，不锈钢盖板11与结晶器前板和结晶器后板之间均设置有密封件，铜盖板6顶部有两个对称设置的进出水口2，铜盖板6底部对称设置有上部连接水口，上部连接水口和下部连接水口通过连接水管5连接，所述结晶器上部通道的排出口位置为加工面，能有效保证结晶器内壁和铜排的距离，保证铸造时热传导的一致性。

焊接后所述结晶器前片15和结晶器后片16的平整度小于0.5mm，且结晶器内壁与铜带坯1之间的间距L小于0.5mm，避免了空气与高热的铜带坯1发生氧化反应，待铜带坯1冷却到常温后再连续引拔出结晶器；对铜带坯1保持持续冷却，使铜带坯1表面温度降低至常温下引出结晶器上出口温度，保证铜带坯1光亮不氧化。

结晶器上部的单层连续上部S型水道沟槽4、结晶器下部的S型水道沟槽与进水口的水道截面积一致，保证强制平衡进水，没有循环死角。

所述边定位条17中上部设置有结晶器挂点12。

一种上引法铜带坯结晶器的铸造方法，包括以下步骤：

在结晶器前片15和结晶器后片16上通过所在平面内的其中一个进出水口2依次往结晶器上部的单层连续S型水道沟槽至结晶器下部的S型水道沟槽内通入冷却水，同时在结晶器内***引锭带，预热结晶器，然后将结晶器***铜液中，此时上引机夹辊夹紧引锭带；随着冷却水的通入，石墨模具9中的铜熔体凝固为铜带坯1，铸造好的铜带坯1与引锭带相连；引锭带固定在上引机的两夹棍之间，通过夹棍转动带动铜带坯1向上牵引；同时，在大气压下，铜带坯1继续在石墨模具9中凝固；随着冷却水的继续通入，使得铜带坯1冷却至室温；上引机夹棍持续转动，实现大长度连续铸造，如图7所示。根据合金种类不同，通过调节进出水口的调换频率，避免在生产过程中出现两侧温差较大；或单侧进水，通过增加进水量使得铜带坯冷却至室温。

Claims (4)

1.一种上引法铜带坯结晶器，其特征在于，所述结晶器由结晶器上部和结晶器下部两部分结构组成，结晶器上部和结晶器下部通过连接螺丝及密封垫连接；结晶器下部包括铜块基体，铜块基体的前后宽面处中上部对称加工有下部S型水道沟槽，中下部加工有连通水道，用于连通两个下部S型水道沟槽，所述铜块基体的前宽面处通过螺栓连接有铜盖板形成下部前独立冷却腔，所述铜块基体的后宽面处通过螺栓连接有铜盖板形成下部后独立冷却腔，铜盖板与铜块基体之间设置有密封件，铜盖板顶部对称设置有下部连接水口，铜块基体中间部分加工有下部通道，下部通道中下部与石墨模具一端连接且通过定位块定位，结晶器上部包括由不锈钢板焊接的结晶器前片和结晶器后片，结晶器前片和结晶器后片结构相同，均由不锈钢底板焊接形成单层连续上部S型水道沟槽，结晶器前片和结晶器后片两侧通过边定位条连接形成上部通道，上部通道内放置有铜带坯，且铜带坯底端延伸至下部通道，结晶器前板宽面通过螺栓连接不锈钢盖板形成上部前独立冷却腔，结晶器后板宽面通过螺栓连接不锈钢盖板形成上部后独立冷却腔，不锈钢盖板与结晶器前板和结晶器后板之间均设置有密封件，铜盖板顶部有两个对称设置的进出水口，铜盖板底部对称设置有上部连接水口，上部连接水口和下部连接水口通过连接水管连接。

2.根据权利要求1所述的一种上引法铜带坯结晶器，其特征在于：焊接后所述结晶器前片和结晶器后片的平整度小于0.5mm，且结晶器上部内壁与铜带坯之间的间距L小于0.5mm。

3.根据权利要求1所述的一种上引法铜带坯结晶器，其特征在于：所述边定位条中上部设置有结晶器挂点。

4.采用权利要求1所述的一种上引法铜带坯结晶器的铸造方法，包括以下步骤：

通过其中一个进出水口依次往结晶器上部的单层连续S型水道沟槽至结晶器下部的S型水道沟槽内通入冷却水，同时在结晶器内***引锭带，预热结晶器，然后将结晶器***铜液中，此时上引机夹辊夹紧引锭带；随着冷却水的通入，石墨模具中的铜熔体凝固为铜带坯，铸造好的铜带坯与引锭带相连；引锭带固定在上引机的两夹棍之间，通过夹棍转动带动铜带坯向上牵引；同时，在大气压下，铜带坯继续在石墨模具中凝固；随着冷却水的继续通入，使得铜带坯冷却至室温；上引机夹棍持续转动，实现大长度连续铸造。

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