CN87213174U - 上引法连铸生产金属管的结晶器 - Google Patents

Abstract

一种涉及上引铸法生产金属管的结晶器及生产铜管的方法。结晶器具有一石墨模，由模体、模芯组成，两者之间的空隙的横截面与欲引铸的管的截面相同，并有一组孔将空隙与外界相通。将该结晶器浸入熔化的铜液里，用抽真空或液位差法使铜液进入结晶器，并用冷却水冷却，再用引杆将连铸铜管引出。使用这种结晶器及方法，能无限长地引铸金属管，也能引铸异型管，引铸的铜管无氧化皮，具有高的导电率。

Description

本实用新型涉及金属连续铸造，即产品长度不限的铸造的设备和工艺，更为具体地涉及用上引铸出法连续生产金属管的设备和工艺。

上引法连续生产金属杆材，当前在国内主要用来生产铜杆，近年来是一种发展得比较快的先进生产方法，它的优点是投资小、占地面积少、换模方法简单，生产灵活，这种方法已广泛地被电缆厂及铜材厂采用，但是在国内这种方法没有被用来生产管材。

已有技术生产金属无缝管材的方法，例如生产铜管的方法，一般用铜锭挤压穿孔，制成管坯，然后经多次拉拔成产品，这种加工方法，费时耗能也浪费原材料。

中国专利申请号85103853提出了一种金属管连续铸造的方法、设备，提出在有至少一个延伸的上移交变磁悬浮力场和一个辅助的电磁控制力场的情况下拉液态金属，凝固后的管状液态金属产品从磁场的上部拉出去，冷却并进一步加工成所需要的最终产品。但是这种方法需要复杂的设备和技术，为一般的中小企业所不能负担。

本实用新型的目的是设计一种能连铸金属管的结晶器。

本实用新型的再一个目的是设计一种能连铸铜管的结晶器。

本实用新型的再一个目的是设计一种能连铸具有各种截面形状的金属管的结晶器。

本实用新型的再一个目的是提出一种使用上述结晶器生产铜管的工艺方法。

本实用新型是通过这样的构思来实现的。

一金属管结晶器，包括一具有冷却水套的和能与真空源相通的接口的结晶部件，所述结晶部件由传热的导体组成，石墨模与所述的结晶部件可拆卸地紧密结合，所述的石墨模具有一空腔，空腔的一头与结晶器内的结晶管相通，另一头成封闭结构，封闭端向腔内伸展出一模芯与腔壁之间形成空隙，所述空隙的截面形状与欲连铸的金属管的截面相同，石墨腔体接近封闭端的壁上有一组孔将所述的空隙与外界相通，所述的石墨模和结晶器外还可以包覆有绝热套。

一种铜管的连铸法，用电炉将铜熔化并加热至1140℃－1160℃，在铜液表面复盖空气隔绝层，将上述的结晶器***熔化的铜液内，在结晶器内抽真空或利用铜液位差使铜液在结晶器内上升，用引杆将空心铜管引出后再由牵引装置连续地将铜管引出，调节水套冷却水的流量使引出的铜管的温度在80℃－150℃之间。

本实用新型的优点是明显的。采用本实用新型的装置和方法能直接从金属熔液中连续铸造无缝空心铜管和各种无缝金属异形管材，其长度可根据需要无限延长，这样免去了过去传统的将金属锭加热、穿孔、再通过拉拔模反复地拉拔，中间还要退火等非常繁复的工艺，节约了大量的能源和金属材料。这样就很大幅度地降低金属管材的成本，其经济价值是十分可贵的。本实用新型的设备和已有技术的设备相比较，比较简单，能利用原有的连铸铜杆的结晶器，配上本实用新型的石墨模，有利于投资少、上马快，旧设备的改造更新。使用本实用实用新型生产的铜管表面光洁度高，而且是无氧化层铜管，产品导电率高，比拉拔的铜管更适用于电工产品。经初步测算采用本实用新型的设备和工艺生产的产品比用传统的设备工艺生产可降低生产成本约25％左右。

图1是本实用新型的金属管结晶器的结构视图，局部作了剖切。

图2是图1所示金属管结晶器的石墨模的结构剖视图。

图3是图2所示石墨模沿A－A线剖切的剖视图。

图4是图2所示石墨模具有螺纹联结结构的变换形式的剖视图。

图5是图1所示金属结晶器的石墨模又一变换形式的结构剖视图。

图6是图5所示石墨模，沿B－B线剖切的剖视图。

图7是图1所示金属结晶器的石墨模又一变换形式的结构剖视图。

图8是图7所示石墨模沿C－C线剖切的剖视图。

图9是本实用新型上引法生产铜管的生产流程图。

现参照附图来详细叙述本实用新型的几个实施例，通过叙述将有助于对本实用新型的理解，但并不限制本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型的金属管结晶器具有结晶部件［4］，它具有筒体［5］，筒体内有一根长条形中心的结晶管［6］，它的内孔载面形状同欲连铸的金属管的截面的外周形状相同。筒体［5］和结晶管［6］之间形成水套。筒体［5］的一头与结晶管［6］之间密封，筒体［5］的另一头形成具有螺纹结构的肩［10］。具有内螺纹结构的模承座［11］螺纹联接在筒体［5］的外螺纹凸肩［10］上，模承座［11］的内孔正好紧密地套在结晶管［6］的一端上。模承座［11］体内具有冷却水腔［13］，该腔［13］与筒体［5］与结晶管［6］之间的水套相连通。模承座［11］具有内锥孔结构［14］或内螺纹孔结构［18］（图1左侧表示内螺孔结构［18］，右侧表示内锥孔结构［14］）。隔圈［7］将筒体［5］和结晶管［6］间的水套及模承座［11］体内的冷却水腔［13］分隔或里水套［8］和外水套［9］，该两水套在冷却水腔［13］的底部相通。里水套［8］与冷却水进口［3］相通，外水套［9］与冷却水出口［2］相通，真空源接口［1］与结晶管［6］相通。具有外锥体结构或外螺纹结构的石墨模［12］紧密地装进在模承座［11］的内锥孔结构［14］或内螺孔结构［18］内。由高铝纤维［17］和碳化纤维［16］组成的隔热套［15］套在模承座［11］的外面。

如图2、3所示石墨模具有管形模体［22］，模体［22］的上端具有锥体结构［20］，其锥度同模承座［11］的内锥孔［14］的锥度相同，可以是4°－8°，并要求有很高的光洁度。模体［22］具有细长的内孔［21］，内孔的直径同欲连铸的金属管的外径相同，并具有高的光洁度，可以是

8～ 12。细长内孔［21］的一端具有内锥孔［25］结构，内锥孔［25］上又有内圆柱定位孔［24］与其相接。所述的内锥孔［25］和内圆柱定位孔［24］及细长孔［21］保持严格的同心度。在内圆柱定位孔［24］上方的模体壁上，具有一组圆周等分的径向通孔［23］，各通孔［23］的中心线通过细长孔［21］的轴线并在同一垂直于轴线的平面上。所述的通孔［23］可以是圆孔也可以是其它形状的孔如椭圆孔、方孔等，所述的孔［23］有6个，也可以是4个或其它数量。模芯［29］的一端具有圆锥台［26］结构，圆锥台［26］的锥度与内锥孔［25］的锥度相同；圆锥台［26］向上伸展形成定位圆柱［27］，其直径同内圆柱定位孔［24］的直径相同；定位圆柱［24］再向上伸展，形成模芯杆［28］，其接近定位圆柱的一段为圆柱段，它的直径等于欲连铸金属管的内径，另一段为带有小锥度的锥体；所述的圆锥台［26］、定位圆柱［27］、模芯杆［28］保持严格同心。模芯［29］装入在模体［22］的细长孔［21］内，其圆锥台［26］和定位圆柱［27］与模体［22］的内锥孔［25］、内圆柱定位孔［24］紧密结合。因上述形位公差精度的保证，使模芯杆［28］的轴线与细长孔［21］的轴线重合。上述石墨模的各零件均采用高导热系数的石墨制造。各零件的配合面及与铸坯接触区域都应加工成具有镜面状光洁度。

如图4所示，作为图2、3所示的石墨模的一种变换形式，它的锥体结构［20］可改变为外螺纹结构［30］。该外螺纹应与模承座［11］的内螺纹结构［18］的内螺纹能紧密相配，并具有很高的精度和光洁度，最好经螺纹磨床磨制。

如图5、6所示的石墨模，其基本结构是和图2、3所示的石墨模相同的。所不同处仅在于它的模体内的细长孔［31］的横截面是正方形的，这样就能连铸出方形的中空管子。作为图5、6所示石墨模的一种变换形式，其锥形结构也可成外螺纹结构因在叙述图2、3时已作详细交待，这里不再重复了。

图7、8所示石墨模是图2、3所示石墨模的又一变换形式，其基本结构是相同的。所不同处是模体［33］的细长孔［32］的横载面是图8所示的在长方形孔的一头还连结有一半圆孔，成异形孔。模体［33］的下端具有内螺纹孔［35］，它的上方有一组圆周均布的通孔［34］，数量可以是6个、4个或其它数目。带有外螺纹的端盖［36］紧密拧入上述的内螺孔［35］中。在端盖［36］的偏心部位又具有一带有内螺纹的阶梯孔［37］，一端带有外螺纹另一端略具锥度的模芯［38］紧密地拧入在阶梯孔［37］的内螺纹内向细长孔［32］内伸展。模芯［38］的圆柱部份的轴线正好同异形细长孔［32］半圆部份的轴线重合。所有的配合面及与铸坯的接触面都应具有镜面状的光洁度。

作为图7、8所示石墨模的一种变换形式其锥体结构也可用螺纹结构来替代。

以上所述的任意一种石墨模，在采用螺纹联接时，为增强导热性，还可使用烧结后能增强导热性的油膏涂在联接处。

如图9所示，为使用本实用新型的金属管结晶器生产空心铜管的工艺流程图。

将电解铜表面进行清刷并烘干，剪切成小块加入熔化炉熔化，本方法使用工频感应电炉。然后加入木炭或石墨磷片的空气隔绝层。木炭必须保持清洁，使用由硬木制的木炭，标准含水量小于7％。石墨磷片的含碳量手99.5～99.8％，尺寸为0.7～1.2mm，呈薄而轻的粉末状。熔化后的铜液经流槽流入保温炉，本方法也使用工频感应电炉作保温炉。铜液在1140℃至1160℃的温度区是最佳的铸管温度，铸出的铜管机械性能良好，在该温度区外铸管的机械性能变坏，所以在保温炉内保持铜液的温度在1145℃±5℃。铜液表面也使用木炭或石墨片层作空气隔绝层，木炭及石墨磷片的性能要求和上述相同。将结晶器***铜液一定深度后，抽真空使结晶器的结晶管内形成80～100mm        Hg        的负压而使铜液通过石墨模孔吸入结晶器的结晶管，或者将有隔热套的结晶器***铜液更深的深度，使铜液在液位差的压力下通过石墨模孔进入结晶器内管。将引杆***结晶管，当引杆端部与进入结晶器内的铜液接触时，由于热量的散失，而使局部结晶。用牵引轮将引杆向上提升而将铸成的铜管不断引出。与此同时，结晶器的水套内不断通以冷却水进行冷却。冷却水应采用软化水，以防止生成水垢而影响冷却效果。冷却水的流量调节在使引出的空心铜管的温度在80°～150℃之间。

各项工艺参数如下

保温炉炉温                1120°～1180℃

真空度                50～100Hgmm

冷却水水压                3～6Kg／mm

进出冷却水温差                8°～15℃

进水温度                20°～45℃

上引速度                700～1000mm／min

上引节距                3～7mm

结晶器浸入铜液深度                20～45mm

石墨磷片复盖厚度                50～100mm

木炭复盖厚度                50～100mm

Claims (11)

1、一种涉及上引铸法连续生产金属管的结晶器具有带有冷却水套和真空接口的结晶部件，其特征在于还有一个石墨模与所述的结晶部件可拆卸地紧密结合，所述的石墨模具有一带空腔的模体，该空腔的一头与结晶器内的结晶管相通，另一头装有向腔内伸展的模芯，它与腔壁之间形成空隙，所述空隙的截面形状与欲连铸的金属管的截面相同，石墨腔体接近封闭端的壁上有一组孔将所述的空隙与外界相通。

2、如权利要求1所述的结晶器，其特征在于所述向腔内伸展的模芯［29］是由圆锥台［26］，定位圆柱［27］、模芯杆［28］所组成，所述的模体的一头具有内锥孔［25］、内圆柱定位孔［24］和孔［23］，另一头成锥体结构［20］。

3、如权利要求2所述的结晶器，其特征在于所述的锥体结构［20］可用外螺纹结构［20］所替代。

4、如权利要求2或3所述的结晶器，其特征在于所述的孔［23］是6个。

5、如权利要求2或3所述的结晶器，其特征在于所述的模体［22］的腔的横截面是圆形或正方形。

6、如权利要求1所述的结晶器，其特征在于所述的向腔内伸展的模芯由具有外螺纹及阶梯孔［37］的端盖［36］，装在阶梯孔［37］内的模芯［38］组成，所述的模体［33］一端具有锥体结构，另一位具有内螺纹结构，其腔的横截面成长方形加半圆形孔，所述的端盖［36］拧入在所述的模体［33］的内螺纹内，模芯［38］的轴线和半圆形孔的轴线重合。

7、如权利要求6所述的结晶器，其特征在于所述的锥体结构可用螺纹结构来替代。

8、如权利要求6或7所述的结晶器，其特征在于所述的通孔［34］是6个。

9、如权利要求2或6所述的结晶器，其特征在于所述的模芯［29］［38］的上段略带锥度。

10、如权利要求1所述的结晶器，其特征在于所述的石墨模由高导热系数的石墨制成，其配合面及与铸胚接触面具有镜面光洁度。

11、如权利要求1或2或3或6或7或10所述的结晶器，其特征在于所述的石墨模外还套有由高铝纤维和碳纤维制成的隔热套［15］。

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