專利名稱：一種制備銅及銅合金管坯的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金鋳造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種制備銅及銅合金管坯的裝置及方法。
背景技術(shù)：
超大、超薄或者超厚的銅及銅合金管材產(chǎn)品是附加值極高、市場極度稀缺的銅及銅合金管材產(chǎn)品，其生產(chǎn)組織的難度和產(chǎn)品技術(shù)含量均很高。目前，國內(nèi)外超大、超厚銅及銅合金管材產(chǎn)品均是通過鑄造大規(guī)格實心鑄錠一鋸切為短錠一短錠車皮一銅錠加熱一大噸位擠壓機擠壓開坯一擠制坯料切頭尾一酸洗一人工修磨坯料表面缺陷一得到待拉伸的坯料。銅錠加熱時金屬氧化嚴(yán)重，酸洗時也存在金屬損耗，其生產(chǎn)エ藝復(fù)雜、制備流程很長，成材率低，能耗高，生產(chǎn)效率極低。特別是需要配備專用的銅錠車皮、加熱、酸洗設(shè)備，需要配備造價極高的大型專用擠壓機和昂貴的擠壓エ裝，設(shè)備投資很大且生產(chǎn)成本極高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種用于裝備超大、超薄或者超厚的銅及銅合金管坯的裝置及方法。上述目的是通過下述方案實現(xiàn)的
一種制備銅及銅合金管坯的裝置，其包括結(jié)晶器，其特征在于，所述裝置還包括管坯內(nèi)芯頭組件(6a)和芯頭固定件(8);所述管坯內(nèi)芯頭組件(6a)包括管坯內(nèi)芯頭(7)和耐火保溫襯套(6)，在所述管坯內(nèi)芯頭(7)和耐火保溫襯套(6)的圓周方向，均勻開設(shè)有多個銅液分配通道(9);所述管坯內(nèi)芯頭組件(6a)為ー桶狀雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯為耐火保溫襯套(6)，外層為所述管坯內(nèi)芯頭(7)，材質(zhì)為石墨；所述管坯內(nèi)芯頭(7)固定于所述結(jié)晶器的結(jié)晶器銅套(I)或者水套壓蓋(3)的上沿，所述結(jié)晶器銅套(I)和管坯內(nèi)芯頭(7)組成的間隙為管坯成型腔(12)，所述銅液分配通道(9)與管坯成型腔(12)連通。一種制備銅及銅合金管坯的裝置，其特征在干，所述銅液分配通道(9)沿管坯內(nèi)芯頭(7)和耐火保溫襯套(6)的徑向均勻分布，并且所述銅液分配通道(9)的數(shù)量為3-300個。一種制備銅及銅合金管坯的裝置，其特征在于，在所述管坯內(nèi)芯頭組件(6a)中安裝有管坯內(nèi)壁冷卻水管(IOa)，冷卻水管從耐火保溫襯套(6)和管坯內(nèi)芯頭(7)的中間結(jié)合部位穿過?！N制備銅及銅合金管坯的裝置，其特征在于，所述方法包括以下步驟將銅液注入所述耐火保溫襯套(6)的內(nèi)腔，所述耐火保溫襯套(6)中的銅液通過所述銅液分配通道
(9)將銅液均勻注入管坯成型腔(12)，所述結(jié)晶器的水腔(4)中的冷卻水對所述管坯成型腔(12)中的銅液提供一次冷卻，所述結(jié)晶器底部的出水ロ的二次冷卻水對已經(jīng)形成凝殼的管坯提供二次冷卻，形成最終的管坯。
一種制備銅及銅合金管坯的裝置，其特征在于，所述方法包括以下步驟將銅液注入所述耐火保溫襯套(6)的內(nèi)腔，所述耐火保溫襯套(6)中的銅液通過所述銅液分配通道(9)將銅液均勻注入管坯成型腔(12)，所述結(jié)晶器的水腔(4)中的冷卻水對所述管坯成型腔(12)中的銅液提供一次冷卻，管坯內(nèi)壁冷卻水(IOa)對管坯內(nèi)壁提供冷卻，所述結(jié)晶器底部的出水ロ的二次冷卻水對已經(jīng)形成凝殼的管坯提供二次冷卻，形成最終的管坯。本發(fā)明的有益效果使用本發(fā)明的裝置及方法可以在普通DC鋳造機上鋳造超大、超薄或者超厚的銅及銅合金管坯。所制備的管坯可以直接進行軋制或直接進行拉伸，取消了傳統(tǒng)的大管制備的大錠鑄造一定尺鋸切一短錠加熱一擠壓一酸洗等エ序環(huán)節(jié)，大大縮短エ藝流程。減少銅錠加熱氧化和酸洗金屬損耗。無需專用的銅錠加熱設(shè)備、大型擠壓設(shè)備和專用的酸洗設(shè)備。可以提高成材率20%以上，提高生產(chǎn)效率3-4倍，顯著降低生產(chǎn)成本。易于生產(chǎn)市場稀缺的超長、超大銅及銅合金管材。


圖I是本發(fā)明的銅及銅合金管坯結(jié)晶器外模結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明的銅及銅合金管坯內(nèi)芯頭結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明的銅及銅合金管坯エ裝結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明是采用立式半連鑄或連續(xù)鑄造方法，在普通的立式鑄造園錠結(jié)晶器的基礎(chǔ)上，加裝一個管還內(nèi)表面成型的心頭，可以鑄造外徑為Φ I OOmm-Φ 3000mm,壁厚為8mm-200mm的超大銅及銅合金管還。具體而言，鋳造管坯的外結(jié)晶器Ia可以是普通園錠DC (直接水冷鋳造)鋳造結(jié)晶器、可以是熱頂鑄造結(jié)晶器、可以是氣滑膜或者隔熱膜結(jié)晶器，也可以是熱型連鑄結(jié)晶器。參見圖1，采用DC (直接水冷鋳造)鑄造結(jié)晶器時，其結(jié)構(gòu)組成包括結(jié)晶器銅套I、結(jié)晶器水套2、壓蓋3、結(jié)晶器水腔4、結(jié)晶器二次冷卻噴水口 5。超大、超薄或者超厚銅及銅合金管坯結(jié)晶器外模結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)晶器的管坯內(nèi)芯頭是鑄造管坯內(nèi)壁成型工具，管坯內(nèi)芯頭7材質(zhì)為高純石墨，管坯內(nèi)芯頭7的外表面起到管坯內(nèi)徑的成型和潤滑作用，芯頭內(nèi)腔村有高純氧化鋁陶瓷制備的耐火保溫襯套6，耐火保溫襯套6的內(nèi)腔盛放從爐頭-澆管轉(zhuǎn)注過來的銅液。在管坯內(nèi)芯頭7和耐火保溫襯套6的圓周方向,均勻開設(shè)有直徑為Φ8_-Φ20_的銅液分配通道9，用于將銅液均勻分布到管坯結(jié)晶器的成型腔。管坯內(nèi)芯頭7依靠芯頭固定件8固定于結(jié)晶器銅套I或者水套壓蓋3的上沿。銅液分配通道9沿管坯內(nèi)芯頭7和耐火保溫襯套6的徑向均勻分布。銅液分配通道9的數(shù)量為3-300個。所鋳造的管坯直徑越小，壁厚越薄，管坯內(nèi)芯頭7、耐火保溫襯套6上的銅液分配通道9數(shù)量越少、直徑也越小。管坯內(nèi)芯頭7的結(jié)構(gòu)組成包括耐火保溫襯套6、石墨芯頭7、芯頭固定件8、銅液分配通道9組成。超大、超薄或者超厚銅及銅合金管坯內(nèi)芯頭結(jié)構(gòu)示意圖，見圖2。結(jié)晶器的芯頭組件6a安裝在結(jié)晶器銅套I的內(nèi)腔，由銅套I和管坯內(nèi)芯頭7組成的間隙12為管坯成型腔。通過澆管12將銅液11注入石墨芯頭的耐火保溫襯套6的內(nèi)腔，耐火保溫襯套6中的銅液通過銅液分配通道9將銅液均勻注入管坯成型腔12。結(jié)晶器水腔4中的冷卻水對 成型腔12中的銅液提供一次冷卻，管坯內(nèi)壁冷卻水IOa對管坯內(nèi)壁提供冷卻(只有在管坯壁厚較大，外壁冷卻不足以對管坯提供有效冷卻而影響管坯成型穩(wěn)定性時，才設(shè)置管坯內(nèi) 壁冷卻)，二次冷卻水13對已經(jīng)形成凝殼的管坯14提供二次冷卻。引錠框15的作用是將超大、超薄或者超厚的管坯14從成型腔12中引出。
權(quán)利要求
1.一種制備銅及銅合金管坯的裝置，其包括結(jié)晶器，其特征在于，所述裝置還包括管坯內(nèi)芯頭組件(6a)和芯頭固定件(8);所述管坯內(nèi)芯頭組件(6a)包括管坯內(nèi)芯頭(7)和耐火保溫襯套(6)，在所述管坯內(nèi)芯頭(7)和耐火保溫襯套(6)的圓周方向，均勻開設(shè)有多個銅液分配通道(9);所述管坯內(nèi)芯頭組件(6a)為一桶狀雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯為耐火保溫襯套(6)，外層為所述管坯內(nèi)芯頭(7)，材質(zhì)為石墨；所述管坯內(nèi)芯頭(7)固定于所述結(jié)晶器的結(jié)晶器銅套(I)或者水套壓蓋(3)的上沿，所述結(jié)晶器銅套(I)和管坯內(nèi)芯頭(7)組成的間隙為管坯成型腔(12 )，所述銅液分配通道(9 )與管坯成型腔(12 )連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述銅液分配通道(9)沿管坯內(nèi)芯頭(7)和耐火保溫襯套(6)的徑向均勻分布，并且所述銅液分配通道(9)的數(shù)量為3-300個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，在所述管坯內(nèi)芯頭組件(6a)中安裝有管坯內(nèi)壁冷卻水管(10a)，冷卻水管從耐火保溫襯套(6)和管坯內(nèi)芯頭(7)的中間結(jié)合部位穿過。
4.一種使用權(quán)利要求I或2的裝置制備銅及銅合金管坯的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟將銅液注入所述耐火保溫襯套(6)的內(nèi)腔，所述耐火保溫襯套(6)中的銅液通過所述銅液分配通道(9)將銅液均勻注入管坯成型腔(12)，所述結(jié)晶器的水腔(4)中的冷卻水對所述管坯成型腔(12)中的銅液提供一次冷卻，所述結(jié)晶器底部的出水口的二次冷卻水對已經(jīng)形成凝殼的管坯提供二次冷卻，形成最終的管坯。
5.一種使用權(quán)利要求3的裝置制備銅及銅合金管坯的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟將銅液注入所述耐火保溫襯套(6)的內(nèi)腔，所述耐火保溫襯套(6)中的銅液通過所述銅液分配通道(9)將銅液均勻注入管坯成型腔(12)，所述結(jié)晶器的水腔(4)中的冷卻水對所述管坯成型腔(12)中的銅液提供一次冷卻，管坯內(nèi)壁冷卻水(IOa)對管坯內(nèi)壁提供冷卻，所述結(jié)晶器底部的出水口的二次冷卻水對已經(jīng)形成凝殼的管坯提供二次冷卻，形成最終的管坯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備銅及銅合金管坯的裝置，其包括結(jié)晶器外模1a、管坯內(nèi)芯頭組件6a和芯頭固定件8組成。所述芯頭組件6a包括管坯內(nèi)芯頭(7)和耐火保溫襯套(6)，在所述管坯內(nèi)芯頭(7)和耐火保溫襯套(6)的圓周方向，均勻開設(shè)有多個銅液分配通道(9)。所述管坯內(nèi)芯頭組件6a為一桶狀雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯為耐火保溫襯套6，材質(zhì)為氧化鋁陶瓷或者多晶莫來石預(yù)制件；外層為管坯內(nèi)芯頭7，材質(zhì)為石墨；既是鑄造管坯內(nèi)壁成型工具，又是存放銅液的中間包，同時兼有沿管坯徑向均勻分配銅液的作用。本發(fā)明的方法是通過澆管(12)將銅液注入石墨芯頭的耐火保溫襯套(6)的內(nèi)腔，耐火保溫襯套(6)中的銅液通過銅液分配通道(9)將銅液均勻注入管坯成型腔(12)，從而形成管坯。使用本發(fā)明的裝置及方法可以在普通DC鑄造機上鑄造超大、超薄或者超厚的銅及銅合金管坯。
文檔編號B22D11/14GK102672127SQ20121016941
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者楊志強, 賀永東 申請人:金川集團股份有限公司