一种铜铁复合结晶器
【技术领域】
本实用新型涉及一种铜铁复合结晶器，属于结晶器领域。
【背景技术】
石墨结晶器的散热问题影响了结晶效果，现在绝大数冷却方式是直接采用铁或者铜进行导热，其中铜虽然导热性能好，但是热形变系数大，硬度较小，因此容易开裂。而铁虽然硬度较大，但是其导热性能不佳，因此不论使用哪一种方式导热都不能很好满足结晶器的实际冷却需求。
【实用新型内容】
本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种冷却效果更好的铜铁复合结晶器。
一种铜铁复合结晶器，包括结晶器本体、石墨套、钢套以及铜套，结晶器本体、石墨套以及钢套的形状均为管状，石墨套套在结晶器本体的外壁上，铜套位于石墨套的外壁外侧，铜套的上部朝石墨套径向外侧翻折形成台阶，铜套位于台阶下方的部分贴合在石墨套的外壁上，铜套位于台阶处的内壁和石墨套外壁之间留有空隙，钢套套在石墨套的外壁处，且钢套的下部位于铜套在台阶处的内壁和石墨套外壁之间的空隙内。
本实用新型的有益效果为：
结晶器本体通过石墨套将热量传递至钢套以及铜套上，由导热性能较好的铜套负责主要的散热，由钢套辅助进行散热。一部分铜套与石墨套直接接触，以保证基础的散热效果。其次钢套与石墨套直接接触，石墨套经由钢套传递热量至铜套，铜套受热产生的形变在自身形变所产生的台阶附近更为明显，利用钢套对台阶处的形变进行支撑，以保护铜套与石墨套，从而增加铜套与石墨套的使用寿命。
本实用新型所述铜套的上部设置有内螺纹，钢套的外壁设置有外螺纹，钢套和铜套的上部螺纹连接。
本实用新型所述铜套位于台阶下方部分的外壁上设置有冷却腔室，冷却腔室沿结晶器本体的周向设置，铜套向冷却腔室传递热量，冷却腔室的上部连通于进水管，冷却腔室的下部连通于出水管。
本实用新型所述进水管和出水管的数量均为多根，且所有进水管的总截面积小于所有出水管的总截面积，所有进水管沿结晶器本体的周向依次设置，所有出水管沿结晶器本体的周向依次设置。
本实用新型每个进水管和冷却腔室之间均设置有对冷却水进行减速的进水缓冲层，进水管内的冷却水通过进水缓冲层进入冷却腔室。
本实用新型所述进水缓冲层上设置有密封法兰，密封法兰贴合在进水管和进水缓冲层的连接处。
本实用新型所述进水缓冲层和冷却腔室之间设置有水套，水套形状为环状，水套与结晶器本体同轴设置，所有进水缓冲层均通过水套连通至冷却腔室。
本实用新型所述水套贴合于铜套在台阶处的外壁。
本实用新型的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
【附图说明】
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：
图1为本实用新型实施例铜铁复合结晶器的主视剖视结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合本实用新型实施例的附图对本实用新型实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
实施例：
参见图1，本实施例展示了一种铜铁复合结晶器，包括结晶器本体1、石墨套2、钢套3以及铜套4。
结晶器本体1、石墨套2以及钢套3的形状均为圆管状。石墨套2的内径与结晶器本体1的外径相同，或者石墨套2的内径略小于结晶器本体1的外径，从而使石墨套2直接套在结晶器本体1的外壁上，或者石墨套2略微撑开从而套在结晶器本体1的外壁上，石墨套2的内壁与结晶器本体1的外壁直接接触，进而将结晶器本体1内的热量直接传导至石墨套2上。石墨套2的长度等于或者略小于结晶器本体1的长度，以使得石墨套2尽可能对结晶器本体1的外壁进行直接的全包覆。
铜套4位于石墨套2的外壁外侧。铜套4大致也为管状，其中铜套4的上部朝石墨套2径向外侧翻折形成台阶11，铜套4位于台阶11下方的部分呈圆管状。
铜套4位于台阶11下方的部分直接贴合在石墨套2的外壁上，石墨套2可以将结晶器本体1内的热量直接传导至铜套4位于台阶11下方的部分，由导热性能较好的铜套4直接进行散热，以保证铜铁复合结晶器基础的散热效率。因此铜套4位于台阶11下方的部分长度最好不低于整个石墨套2长度的一半。
铜套4位于台阶11处的内壁和石墨套2外壁之间留有空隙，相应铜套4在受热形变的时候台阶11处的形变会较为明显。钢套3套在石墨套2的外壁处，钢套3的内壁与石墨套2的外壁直接贴合，从而使结晶器本体1上部内的热量通过钢套3传递至铜套4在台阶11处的部分。铜套4位于台阶11下方的部分以及钢套3配合，尽可能对石墨套2的外壁进行全包覆，从而进行散热。由于钢套3的导热能力不及铜套4，故而结晶器本体1内热量经由石墨套2、钢套3和铜套4的传输路径仅作为铜铁复合结晶器散热的辅助路径。相应钢套3的长度小于整个石墨套2长度的一半。
相应钢套3的下部位于铜套4在台阶11处的内壁和石墨套2外壁之间的空隙内。钢套3的外壁和铜套4在台阶11处的内壁贴合，相应铜套4受热最易产生形变的台阶11处内壁会膨胀挤压钢套3的外壁，由于钢套3的刚性优于铜套4，因此铜套4形变时能够通过钢套3受到支撑，钢套3则能对石墨套2形成保护，达到钢套3同时增加石墨套2和铜套4寿命的目的。
基于上述理由，钢套3对石墨套2和铜套4的保护效果基于石墨套2和铜套4二者与钢套3的连接强度。
为此，铜套4的上部设置有内螺纹，即铜套4上的内螺纹位于铜套4在台阶11处的内壁上，钢套3的外壁设置有外螺纹，铜套4上的内螺纹和钢套3的外螺纹配合，使钢套3和铜套4螺纹连接，以此保证钢套3对铜套4的支撑效果的基础上增加钢套3和铜套4的接触面积，从而便于钢套3向铜套4导热。此外不同材质的铜套4和钢套3通过螺纹配合的方式也更加便于拆装。
同理，石墨套2的外壁设置有外螺纹，钢套3的内壁设置有内螺纹，石墨套2上的外螺纹和钢套3上的内螺纹配合，使石墨套2和钢套3螺纹连接。螺纹连接一方面增加钢套3对石墨套2的保护作用，另一方面增加钢套3和石墨套2之间的接触面积，以增加钢套3的导热效果。
使用时，铜套4位于台阶11下方部分的外壁上设置有冷却腔室5，冷却腔室5沿结晶器本体1的周向设置，冷却腔室5内导通有冷却水，铜套4将热量传递至冷却腔室5内的冷却水。
为提升冷却腔室5的冷却效果，冷却腔室5设置成管状，冷却腔室5的内壁和铜套4在台阶11下方的部分外壁贴合，从而增加冷却腔室5和铜套4的接触棉结。
其中冷却腔室5的上部连通于进水管6，冷却腔室5的下部连通于出水管7，冷却水自进水管6流入冷却腔室5，冷却水带走铜套4的热量后经由出水管7流出。
为了尽可能使冷却腔室5各部分对铜套4的冷却效果均匀，进水管6和出水管7的数量均设置为多根，所有进水管6沿结晶器本体1的周向依次均匀设置，所有出水管7沿结晶器本体1的周向依次均匀设置。相应每根进水管6的横截面积相同，每根出水管7的横截面积相同。
其中所有进水管6的总截面积小于所有出水管7的总截面积，从而使冷却腔室5的进水流速大于出水流速，以增加冷却水在冷却腔室5内的停留时间，从而提高冷却水的利用率。
优选的，每个进水管6和冷却腔室5之间均设置有对冷却水进行减速的进水缓冲层8，从而对进入冷却腔室5内的冷却水流速进行限制，进水管6内的冷却水通过进水缓冲层8的减缓作用后进入冷却腔室5。
与之相应的，进水缓冲层8上设置有密封法兰9，密封法兰9贴合在进水管6和进水缓冲层8的连接处，以避免进水缓冲层8处的渗水。
进水缓冲层8和冷却腔室5之间设置有水套10，水套10形状为环状，所有进水缓冲层8沿水套10周向均匀分布。水套10与结晶器本体1同轴设置，所有进水缓冲层8均通过水套10连通至冷却腔室5，水套10将所有进水管6的冷却水导流至冷却腔室5内。
此外，水套10还可以贴合于铜套4在台阶11处的外壁，利用水套10吸收一部分铜套4在台阶11处的热量，从而增加冷却水的冷却路径长度。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本实用新型包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
