專利名稱：熱管式連鑄結(jié)晶器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利的名稱是熱管式連鑄結(jié)晶器，是一種可在等溫狀態(tài)下利用熱管的超導(dǎo)熱性來帶走結(jié)晶器內(nèi)熔融金屬的潛熱，使液態(tài)金屬快速凝固結(jié)晶的裝置，屬冶金工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前在冶金行業(yè)廣泛使用了連鑄技術(shù)，即是將熔融狀態(tài)的金屬注入結(jié)晶器，利用水來冷卻結(jié)晶器內(nèi)壁，將液態(tài)金屬的凝固潛熱帶走，從而使之結(jié)晶形成所需規(guī)格的金屬坯。該工藝可省去初軋這一工序，但由于冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、水冷卻要消耗大量的水，同時也會對環(huán)境造成污染，操作運行都不方便；特別是對一些活潑金屬，如金屬鎂，用水作冷卻介質(zhì)還有燃燒爆炸的危險。

發(fā)明內(nèi)容
為了彌補上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明專利可提供一種在等溫狀態(tài)下利用熱管的超導(dǎo)熱性來帶走結(jié)晶器內(nèi)熔融金屬的潛熱，使液態(tài)金屬快速凝固結(jié)晶的熱管式連鑄結(jié)晶器。其技術(shù)方案是它是由結(jié)晶器、加熱段、蒸汽管、冷凝器、回液管和熱管工質(zhì)組成；結(jié)晶器上部的蒸汽管出口與蒸汽管入口固定聯(lián)通，蒸汽管的出口與冷凝器入口固定聯(lián)通，冷凝器出口與回液管入口固定聯(lián)通，回液管出口端與結(jié)晶器下部的回液管入口固定聯(lián)通，并向加熱段內(nèi)充入熱管工質(zhì)，使熱管工質(zhì)能順次沿加熱段、蒸汽管、冷凝器、回液管、流回加熱段而形成密閉系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)流動。對不同的凝固速度及不同種類的金屬可以通過選用不同結(jié)晶器及調(diào)整冷凝器的傳熱量來實現(xiàn)傳熱平衡。連鑄給晶器工作過程如下當熔融金屬澆鑄入結(jié)晶器中時，其滑熱迅速穿過結(jié)晶器內(nèi)壁而使熱管加熱段內(nèi)的工質(zhì)蒸發(fā)汽化，吸收大量的熱，所產(chǎn)生的蒸汽沿蒸汽管進入冷凝器，在冷凝器中被冷卻為液體后，沿回液管又流入加熱段中受熱，其傳熱量可由冷凝器的散熱量來調(diào)控，在完成熱管循環(huán)的同時將熔融金屬快速結(jié)晶。


圖1.是熱管式連鑄結(jié)晶器結(jié)構(gòu)簡圖。
其中1--結(jié)晶器；2--結(jié)晶面；3--加熱段；4--蒸汽管出口；5--蒸汽管；6--冷凝器入口；7--冷凝器；8--冷凝器出口；9--回液管；10--熱管工質(zhì)；11--回液管出口。
結(jié)晶器1上部的蒸汽管出口4經(jīng)蒸汽管5與冷凝器入口6固定聯(lián)通，冷凝器出口8與回液管9固定聯(lián)通，回液管9的出口與結(jié)晶器1下部的回液管出口11固定聯(lián)通，所有的聯(lián)結(jié)處均緊密不漏并向結(jié)晶器狹縫所形成的加熱段3內(nèi)充入熱管工質(zhì)10，這樣當加熱段受熱時，熱管工質(zhì)便順次沿加熱段3、蒸汽管5、冷凝器7、回液管9所形成的密閉循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)流動。當熔融金屬澆鑄入結(jié)晶器中時，與結(jié)晶器的結(jié)晶面2緊密接觸，其潛熱迅速穿過結(jié)晶器內(nèi)壁而使結(jié)晶器狹縫所形成的加熱段內(nèi)的熱管工質(zhì)10蒸發(fā)，所產(chǎn)生的蒸汽沿蒸汽管進入冷凝器，在冷凝器中被冷卻為液體后，沿回液管又流回加熱段，從而完成熱管循環(huán)。
實施案例一)有色金屬用熱管式連鑄結(jié)晶器。
a.附圖1也是有色金屬鎂合金用熱管式連鑄結(jié)晶器結(jié)構(gòu)簡圖。該熱管式連鑄結(jié)晶器結(jié)構(gòu)與

所述的結(jié)構(gòu)相同，這是用于連鑄Φ90的鎂合金棒的熱管式連鑄結(jié)晶器，鎂的凝固潛熱Qr＝362kJ/kg、出料速度為100mm/min，按上述工藝要求連鑄結(jié)晶品外徑為Φ150、外襯內(nèi)徑Φ130、結(jié)晶器狹縫內(nèi)徑Φ110、結(jié)晶面直徑Φ90，連鑄結(jié)晶器高280mm、結(jié)晶器下的托盤以100mm/min的速度下移，控制鎂坯出連鑄結(jié)晶器時的結(jié)晶率為30％，則鎂坯換熱量為2.76kW。此時冷凝器選用風冷，其換熱系數(shù)K2≥30w/m2.℃，傳熱面積F2≥4.6m2即可維持結(jié)晶面溫度為50℃。
b.附圖1也是用于連鑄Φ120的有色金屬無氧銅的熱管式連鑄結(jié)晶器結(jié)構(gòu)簡圖。該熱管式連鑄結(jié)晶器結(jié)構(gòu)與

所述的結(jié)構(gòu)相同，銅的凝固潛熱Qr＝13.2kJ/kg、出料速度為500mm/min，按上述工藝要求連鑄結(jié)晶器外徑為Φ180、外襯內(nèi)徑Φ160、結(jié)晶器狹縫內(nèi)徑Φ140、結(jié)晶面直徑Φ120，連鑄結(jié)晶器高400mm、結(jié)晶器下的托盤以500mm/min的速度下移，若銅坯出連鑄結(jié)晶器時的結(jié)晶率為30％，則銅坯換熱量為11.07kW。此時冷凝器選用風冷，其換熱系數(shù)K2≥30w/m2.℃，傳熱面積F2≥4.5m2，即可維持結(jié)晶面溫度為110℃。
二)黑色金屬用熱管式連鑄結(jié)晶器。
a.附圖1也是用于連鑄520×240的45#鋼坯的熱管式連鑄結(jié)晶器結(jié)構(gòu)簡圖。該熱管式連鑄結(jié)晶器結(jié)構(gòu)與

所述的結(jié)構(gòu)相同，45#鋼的凝固潛熱Qr＝243kJ/kg、出料速度為2000mm/min，按上述工藝要求連鑄結(jié)晶器外框為600×320、外襯內(nèi)框570×290、結(jié)晶器狹縫內(nèi)框550×270、結(jié)晶面矩形框520×240，連鑄結(jié)晶器高500mm、結(jié)晶器下的托盤以2000mm/min的速度下移，若鋼坯出連鑄結(jié)晶器時的結(jié)晶率為30％，則鋼坯換熱量高達7935kW。此時冷凝器選用循環(huán)水冷卻的冷凝器，其換熱系數(shù)K2≥3000w/m2.℃，傳熱面積F2≥17.6m2，即可維持結(jié)晶面溫度為180℃。
權(quán)利要求
1.一種熱管式連鑄結(jié)晶器，它是由結(jié)晶器、加熱段、蒸汽管、冷凝器、回液管和熱管工質(zhì)組成，其特征在于結(jié)晶器上部的蒸汽管出口與蒸汽管入口固定聯(lián)通，蒸汽管的出口與冷凝器入口固定聯(lián)通，冷凝器出口與回液管入口固定聯(lián)通，回液管出口端與結(jié)晶器下部的回液管入口固定聯(lián)通，并向加熱段內(nèi)充入熱管工質(zhì)，并使熱管工質(zhì)能順次沿加熱段、蒸汽管、冷凝器、回液管、流回加熱段而形成密閉系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)流動。
全文摘要
本發(fā)明的名稱是熱管式連鑄結(jié)晶器，屬冶金工程領(lǐng)域。它是由結(jié)晶器、結(jié)晶器冷卻狹縫、蒸汽管、冷凝器、回液管和熱管工質(zhì)組成，它是利用熱管的超導(dǎo)熱性來帶走結(jié)晶器內(nèi)熔融金屬的潛熱，使液態(tài)金屬快速凝固結(jié)晶的裝置。當熔融金屬澆鑄入結(jié)晶器中時，其潛熱迅速穿過結(jié)晶器內(nèi)壁而使結(jié)晶器冷卻狹縫中的熱管加熱段內(nèi)的工質(zhì)蒸發(fā)汽化吸收大量的熱，所產(chǎn)生的蒸汽沿蒸汽管進入冷凝器，在冷凝器中被冷卻為液體后，沿回液管又流入加熱段中受熱，在完成熱管循環(huán)的同時使熔融金屬快速結(jié)晶。
文檔編號B22D11/11GK101077518SQ20071007866
公開日2007年11月28日 申請日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者童明偉 申請人:重慶大學