CN102151808A - 大异型坯连铸结晶器冷却水通道 - Google Patents

Abstract

大异型坯连铸结晶器冷却水通道属于冷却铸坯或铸型的装置，尤其是涉及异型坯连铸结晶器铜板冷却装置。特点是宽面铜板根据铜板形状和热面热流特点，设置腹板水缝、R角水缝、斜面水缝、翼缘内角水孔和翼缘顶端水孔，无拐角处水缝分布均匀，R角处水缝密集，凹形拐角处水孔较少；窄面铜板外侧设冷却水槽。优点是冷却水通道分区域配置，数量减少，水缝直径减小，减少加工量；水缝配置合理，消除了R角处温度峰值，降低了温度梯度，弱化了翼缘顶端的冷却强度，铜板整体温度趋于均匀，改善了铜板工作环境和铸坯热量传输条件，冷却效果好，节约用水；减少铜板变形和磨损，延长使用寿命；铸坯表面质量显著改善，提高了成坯率，保证连铸生产顺利进行。

Description

大异型坯连铸结晶器冷却水通道

技术领域

本发明属于冷却铸造坯或铸型的装置，尤其涉及异型坯连铸结晶器铜板冷却装置。

背景技术

异型坯作为一种近终形连铸产品，是生产H型钢的最佳坯料，采用异型连铸坯轧制H型钢可以显著降低生产成本，并提高轧材质量。异型坯连铸结晶器内腔呈“H”型，钢液由此连续浇注成异型坯。在浇注过程中，冷却水通过结晶器铜板上开凿的冷却水通道带走结晶器内钢液的热量，使得注入结晶器的钢液连续冷却凝固成具有一定厚度、强度及表面质量良好的坯壳。结晶器铜板上的冷却水通道对于结晶器内钢液热量的提取、坯壳凝固时的表面质量以及结晶器的变形、磨损等都有十分重要的影响；特别是，由于异型坯断面形状复杂，各点散热条件差异大，容易引起铸坯表面质量缺陷和结晶器铜板热面磨损。由此可知，异型坯结晶器冷却水通道的设置，对于提高铸坯质量、保证连铸生产顺利进行及降低生产成本都具有十分重要意义。

现在用于大H型钢生产的异型坯，腹板长度650-850mm，腹板厚度90-140mm，翼缘宽350-500mm，使用的结晶器横截面长800-1000mm，宽450-600mm，结晶器沿拉坯方向的长度为700-1000mm。用于浇注这种异型坯的结晶器是由两块宽面铜板和两块窄面铜板连接构成，宽面铜板的腹板、R角和翼缘斜面处的热面均匀设置环形水缝，此环形水缝分布较均匀，且各水缝与铜板热面的距离近似相等；翼缘顶端外壁均匀设置矩形水槽；窄面铜板外壁均匀设置矩形水槽。两块宽面铜板的冷却水道相同设置，两块窄面铜板的水槽设置一致。

其缺陷是，由于异型坯断面形状复杂，浇注时结晶器宽面铜板横截面内的温度波动起伏大，R角区域热流集中导致温度过高，翼缘顶端的拐角处因受二维冷却而出现温度低谷，使得结晶器铜板和铸坯同时出现热点或局部温度梯度过大。铜板热面出现热点容易磨损，温度梯度过大的地方容易变形，二者均会降低结晶器的使用寿命；铸坯出现热点或局部温度梯度过大，会恶化铸坯的传热效果，容易产生铸坯表面质量缺陷，甚至影响连铸生产顺利进行。

发明内容

为了克服现在技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种大异型坯连铸结晶器冷却水通道，在浇注过程中保证结晶器铜板热面温度分布均匀，钢液在结晶器内形成均匀坯壳，避免铜板热面磨损和变形，延长使用寿命，减少或避免铸坯产生表面质量缺陷，提高成坯率，有利于连铸生产顺利进行。

大异型坯连铸结晶器冷却水通道，其结晶器是由两块宽面铜板和两块窄面铜板连接构成，宽面铜板和窄面铜板上设置冷却水通道，与结晶器进出水管相连接，特点是宽面铜板根据结晶器铜板形状和热面热流特性，腹板处设置腹板环形水缝（下简称腹板水缝），R角处设置R角环形水缝（下简称R角水缝），翼缘斜面处设置翼缘斜面环形水缝（下简称斜面水缝），翼缘顶端处设置翼缘内角冷却水孔和翼缘顶端冷却水孔，腹板无拐角处水缝分布均匀，凸出的R角处水缝密集，翼缘顶端的凹形拐角处水孔较少，以对宽面铜板进行冷却；窄面铜板外壁均匀设置矩形冷却水槽，对窄面铜板进行冷却。

本发明进一步改进，所述的腹板水缝均匀设置，水缝间距较大，水缝与铜板热面间距离同水缝间距离相近；所述的斜面水缝间距离大于水缝与铜板热面距离；所述的R角水缝间距离小于腹板水缝间距离，也小于水缝与铜板热面距离，R角水缝与腹板水缝或斜面水缝间距较大；所述的翼缘内角冷却水孔离角部和铜板热面距离较大，翼缘顶端冷却水孔离铜板热面距离近，离翼缘顶端两侧的角部较远。以保持铜板热面温度分布均匀。

本发明进一步改进，所述的腹板水缝、R角水缝和斜面水缝均由开凿在宽面铜板上的圆孔和插装的限流杆组合而成，圆孔垂直铜板横截面，限流杆直径小于圆孔内径，限流杆同心固定在圆孔内，圆孔与限流杆之间构成环形腔即水缝，冷却水穿流在水缝中带走热量。

本发明进一步改进，所述的限流杆为变径的圆锥形长杆，改变限流杆插入圆孔的深度，可以调整冷却水流量。

所述的冷却水孔为圆形孔，冷却水孔和冷却水槽均垂直于铜板的横截面。

与现有技术相比，优点是：冷却水通道根据铜板形状和热面热流特点分区域配置冷却水缝和水孔，水缝直径减小，数量减少，减少机械加工量；腹板均匀设置水缝，R角处设置密集水缝，翼缘顶端设置水孔，配置合理，冷却水得到充分利用，节约用水，消除了R角热面出现温度峰值，降低了铜板R角附近的温度梯度，弱化了翼缘顶端的冷却强度，提升了翼缘两端二维冷却产生的温度波谷，使铜板整体温度趋于均匀，改善了铜板工作环境和铸坯热量传输条件，冷却效果好；减少或避免铜板变形和磨损，延长使用寿命；铸坯表面质量显著改善，提高了成坯率，降低了生产成本，保证连铸生产顺利进行。

附图说明

下面对照附图对本发明作进一步说明。

图1是大异型坯连铸结晶器结构立体图。

图2是大异型坯连铸结晶器冷却水通道结构示意图。

图3是图2之A部放大图。

图4是图3之水缝示意图。

具体实施方式

由图1可以看出，大异型坯连铸结晶器由两块宽面铜板1和两块窄面铜板2连接构成，内腔呈“H”形，宽面铜板热面相对异型坯分为腹板区3、R角区4、翼缘斜面区5、翼缘顶端6四个区域，钢液流入“H”形内腔，连铸成坯。

图2为大异型坯连铸结晶器横截面示意图，由图2可以看出，宽面铜板上，腹板3区域设置的腹板水缝7，由6-8个水缝组成；R角4区域设的R角水缝8，由6-8个水缝组成；翼缘斜面5区域设的斜面水缝9，由4-6个水缝组成；翼缘顶端6区域设置2个翼缘内角冷却水孔10和4个翼缘顶端冷却水孔11，两块宽面铜板同样设置。两块窄面铜板2外壁均匀设冷却水槽14。具体设置如下：

腹板水缝7边缘离铜板热面距离25-35mm，相邻两水缝之间距离为30-50mm。

R角水缝8边缘离铜板热面为20-30mm，相邻两水缝间距为5-15mm。

斜面水缝9边缘离铜板热面距离为25-35mm，两水缝之间的距离为15-30mm。

翼缘顶端冷却水孔11边缘离铜板热面距离为20-25mm，两冷却水孔间距离为4-8mm，离铜板右侧边缘的距离为70-90mm。

由图3、图4可以看出环形水缝由开凿在铜板的圆孔12和插装的限流杆13构成环形空腔即水缝。圆孔的直径15-25mm，限流杆13为圆锥形长杆，直径最大处10-20mm。

Claims (5)

1.大异型坯连铸结晶器冷却水通道，结晶器由两块宽面铜板（1）和两块窄面铜板（2）连接构成，宽面铜板和窄面铜板上设置冷却水通道，与结晶器进出水管相连接，其特征在于宽面铜板根据铜板形状和热面热流特性设置水缝和水孔：腹板（3）处设置腹板环形水缝（7），R角（4）处设置R角环形水缝（8），翼缘斜面（5）处设置翼缘斜面环形水缝（4），翼缘顶端（6）处设置翼缘内角冷却水孔（10）和翼缘顶端冷却水孔（11），铜板无拐角处水缝分布均匀，凸出的R角处水缝密集，翼缘顶端的凹形拐角处水缝较少；窄面铜板（2）外壁均设置矩形冷却水槽（14）。

2.根据权利要求1所述的大异型坯连铸结晶器冷却水通道，其特征在于所腹板水缝（7）均匀设置，水缝间距较大，水缝与铜板热面间距离同水缝间距离相近；所述的斜面水缝（9）间距离大于水缝与铜板热面距离；所述的R角水缝（8）间距离小于腹板水缝间距离，也小于水缝与铜板热面间距离，R角水缝与腹板水缝或斜面水缝间距离较大，所述翼缘内角冷却水孔（10）离角部和铜板热面距离较大，翼缘顶端冷却水孔（11）离铜板热面距离近，离翼缘顶端两侧的角部较远。

3.根据权利要求1所述的大异型坯连铸结晶器冷却水通道，其特征在于所述的腹板水缝（7）、R角水缝（8）、斜面水缝（9）均由开凿在宽面铜板（1）上的圆孔（12）和插装的限流杆（13）组合而成，圆孔（12）垂直铜板横截面，限流杆直径小于圆孔内径，限流杆同心固定在圆孔内，圆孔与限流杆之间构成环形腔，即水缝。

4.根据权利要求1所述的大异型坯连铸结晶器冷却水通道，其特征在于所述的限流杆（12）为变径的圆锥形长杆。

5.根据权利要求1所述的大异型坯连铸结晶器冷却水通道，其特征在于所述的腹板水缝（7）是由6-8个水缝组成，R角水缝（8）是由6-8个水缝组成，斜面水缝（9）由4个水缝组成，翼缘内角冷却水孔（10）由2个水孔组成，翼缘顶端水孔（11）由4个水孔组成。

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