CN103934445A - 一种浸入式水口冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浸入式水口冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括雾化器、冷却管，所述雾化器通过金属软管连接冷却管，所述冷却管套在浸入式水口外侧并与之紧密接触，所述浸入式水口的上端设置有中间包，所述中间包内有上水口和塞棒，所述浸入式水口的下端设置有接结晶器，所述浸入式水口的一端与上水口相连，另一端插入结晶器。本发明的优点如下，1）整体结构设计巧妙、安装方便，检查和更换方便；2）该技术方案可根据塞棒系数来调节冷却强度，有效防止水口冻结；3）该技术方案冷却长度长，冷却时间充分；4）该技术方案的冷却装置不改变原有浇注系统，冷却介质与钢水之间隔有耐火材料，使用较为安全，对生产影响小。

Description

一种浸入式水口冷却装置

技术领域

本发明涉及一种冷却装置，特别涉及一种浸入式水口冷却装置，属于金属材料与加工技术领域。

背景技术

钢铁材料的均质化是材料研究的重要目标之一，但在钢的连铸生产中，由于存在选分结晶，钢水凝固成连铸坯的过程中总会形成一定程度的成分偏析。尤其对于高碳钢，由于两相区宽、碳偏析倾向大，连铸坯的碳偏析控制一直是行业内的难点问题之一。

低过热度浇注是减轻连铸坯成分偏析的主要手段之一。为实现这一目的，冶金工作者开发了中间包加热技术、水口冷却技术等。中间包加热是在降低出钢温度的基础上开发的中间包恒温技术，对低温钢水实施加热使钢水保持较低过热度；但是，为防止温度太低导致水口冻结，过热度不能无限制降低；而且无论是等离子加热还是感应加热，加热装置的投资较大、维护成本高。水口冷却技术是在中间包和结晶器之间对钢水实施冷却，进一步降低过热度。中国专利ZL 200620003952.X提出了一种带冷却芯的浇注水口，并且随后在ZL 200720104264.7中公开了一种带冷却芯浇注水口的冷却与控制装置。该冷却水口采用了与浇注钢种相同材质的冷却芯，冷却芯外部用冷却介质冷却；冷却系统结构复杂，投资较大，安装及更换程序较繁琐；且冷却介质与钢水之间只隔一层钢质冷却芯，如冷却控制系统故障，钢质冷却芯容易被烧穿而使得冷却介质与钢水直接接触，容易引起生产事故。申请号为200610031800.5的发明专利提出了一种连铸中间包下水口冷却装置，该冷却水口的制作也比较复杂，冷却介质输送管与钢水直接接触，同样存在安全隐患，且冷却距离短，冷却效果有限。因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。

发明内容

 本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种浸入式水口冷却装置，该装置整体设计巧妙，在不改变原有浇注系统的情况下，对浸入式水口内的钢水实施间接冷却，进一步降低钢水过热度，以提高等轴晶比例并细化晶粒，进而减轻连铸坯的中心缩孔、成分偏析等缺陷。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下，一种浸入式水口冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括雾化器、冷却管，所述雾化器通过金属软管连接冷却管，所述冷却管套在浸入式水口外侧并与之紧密接触，所述浸入式水口的上端设置有中间包，所述中间包内有上水口和塞棒，所述浸入式水口的下端设置有接结晶器，所述浸入式水口的一端与上水口相连，另一端插入结晶器。

作为本发明的一种改进，所述冷却管设置为螺旋冷却管。该结构制作方便，且便于增大接触面积进而增强冷却效果。

作为本发明的一种改进，所述螺旋冷却管为方管绕制而成。方管保证冷却管与浸入式水口之间有比较大的接触面积，进而增强了冷却效果。

作为本发明的一种改进，所述螺旋冷却管内壁斜度与浸入式水口外壁斜度一致以保证紧密接触，防止冷却管与浸入式水口之间产生间隙，进而影响传热效果。

作为本发明的一种改进，所述冷却管内的冷却介质为气雾，气雾的冷却效果比较好。

作为本发明的一种改进，所述雾化器包含混合块和雾化室。

作为本发明的一种改进，所述雾化器的一侧设置有冷却水入口管道和压缩空气入口管道，另一侧通过雾化室连接气雾出口管道。

作为本发明的一种改进，所述雾化室内设置有叶片，所述叶片设置为螺旋状排列方式。便于增强雾化效果。

作为本发明的一种改进，所述冷却水入口管道上设置有压力表、调节阀；所述压缩空气入口管道上设置有压力表、调节阀，便于调节冷却强度。

作为本发明的一种改进，所述螺旋冷却管的材料为铜合金，确保冷却管的导热效果比较好。

相对于现有技术，本发明的优点如下，1）整体结构设计巧妙、安装方便，检查和更换方便；2）该技术方案可根据塞棒系数来调节冷却强度，有效防止水口冻结；3）该技术方案冷却长度长，冷却时间充分；4）该技术方案的冷却装置不改变原有浇注系统，冷却介质与钢水之间隔有耐火材料，使用较为安全，对生产影响小；5）该技术方案成本较低，便于大规模推广使用。

附图说明

图1是浸入式水口冷却装置组成及安装示意图；

图2是雾化器结构图。

图中：1为中间包，2为上水口，3为塞棒，4为浸入式水口，5为结晶器，6为冷却管，7为雾化器，8为金属软管，9为切断阀，10为压力表，11为调节阀，12为混合快，13为冷却水入口管道，14为压缩空气入口管道，15为气雾出口管道，16为雾化室，17为叶片，18为螺帽堵头。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。

实施例1：参见图1，一种浸入式水口冷却装置，所述冷却装置包括雾化器7、冷却管6，所述雾化器7通过金属软管8连接冷却管6，所述冷却管6套在浸入式水口4外侧并与之紧密接触，所述浸入式水口4的上端设置有中间包1，所述中间包1内有上水口2和塞棒3，所述浸入式水口4的下端设置有接结晶器5，所述浸入式水口4的一端与上水口2相连，另一端插入结晶器5。

实施例2：参见图1，作为本发明的一种改进，所述冷却管6设置为螺旋冷却管。该结构制作方便，且便于增大接触面积进而增强冷却效果。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例3：参见图1，作为本发明的一种改进，所述螺旋冷却管为方管绕制而成。方管保证冷却管与浸入式水口之间有比较大的接触面积，进而增强了冷却效果。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例4：参见图1，作为本发明的一种改进，所述螺旋冷却管内壁斜度与浸入式水口外壁斜度一致以保证紧密接触，防止冷却管与浸入式水口之间产生间隙，进而影响传热效果。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例5：作为本发明的一种改进，所述冷却管6内的冷却介质为气雾，气雾的冷却效果比较好。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例6：参见图2，作为本发明的一种改进，所述雾化器7包含混合块12和雾化室16。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例7：参见图2，作为本发明的一种改进，所述雾化器7的一侧设置有冷却水入口管道13和压缩空气入口管道14，另一侧通过雾化室16连接气雾出口管道15。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例8：参见图2，作为本发明的一种改进，所述雾化室16内设置有叶片17，所述叶片17设置为螺旋状排列方式，便于增强雾化效果。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例9：参见图2，作为本发明的一种改进，所述冷却水入口管道13上设置有压力表10、调节阀11；所述压缩空气入口管道14上设置有压力表10、调节阀11，便于调节冷却强度。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例10：作为本发明的一种改进，所述螺旋冷却管的材料为铜合金，确保冷却管的导热效果比较好。其余结构和优点与实施例1完全相同。

工作原理：

  参见图1—图2，由图1可以看出，本发明提供的浸入式水口冷却装置由以下部件组成，螺旋冷却管6，雾化器7，金属软管8，切断阀9，压力表10，调节阀11。中间包1内装有上水口2和塞棒3，浸入式水口4的一端与上水口2相连，另一端插入结晶器5，螺旋冷却管6套在浸入式水口4的外侧并与之紧密接触。由图2可以看出，雾化器由以下部件组成，混合块12，冷却水入口13，压缩空气入口14，气雾出口15，雾化室16，叶片17，螺帽堵头18。冷却水和压缩空气分别从冷却水入口13和压缩空气入口14流入，在混合块12内混合后进入雾化室16，在叶片17的作用下充分雾化。

在钢的连续浇注过程中，钢水在塞棒3的控制下从中间包1经上水口2和浸入式水口4流入到结晶器5中。从雾化器7流出的气雾冷却介质沿金属软管8流经螺旋冷却管6，对螺旋冷却管6起到冷却作用；钢水中的热量经过浸入式水口4传输到螺旋冷却管6，再由冷却介质带出。冷却水和压缩空气的流量、压力可由调节阀11来调节，进而实现对冷却强度的调节；冷却强度应参考塞棒系数，冷却强度过大，浸入式水口内有钢水凝固，塞棒会有上涨现象，有水口绪流的风险；因此，为得到较好的冷却效果，在保证塞棒系数稳定的条件下采用尽量大的冷却强度。

本发明提供的浸入式水口冷却装置主体是一个套在浸入式水口外侧、用方管绕制而成的螺旋冷却管；为保证传热效果，方管采用铜合金材质，螺旋管内壁斜度与浸入式水口外壁斜度一致以保证紧密接触；压缩空气和冷却水在充分雾化后进入螺旋冷却管并沿螺旋方向流出，使钢水的热量流经水口壁和方管壁后由气雾冷却介质带出，对钢水起到间接冷却作用；压缩空气和冷却水分别由独立的管路来控制以便于调节冷却强度；冷却强度根据塞棒系数来调节，在塞棒不上涨的前提下使用尽量大的冷却强度，以便在不影响生产顺行的前提下尽可能地降低过热度。

本发明还可以将实施例2、3、4、5、6、7、8、9、10所述技术特征中的至少一个与实施例1组合形成新的实施方式。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (10)

1.一种浸入式水口冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括雾化器、冷却管，所述雾化器通过金属软管连接冷却管，所述冷却管套在浸入式水口外侧并与之紧密接触，所述浸入式水口的上端设置有中间包，所述中间包内有上水口和塞棒，所述浸入式水口的下端设置有接结晶器，所述浸入式水口的一端与上水口相连，另一端插入结晶器。

2.如权利要求1所述一种浸入式水口冷却装置，其特征在于，所述冷却管设置为螺旋冷却管。

3.如权利要求2所述一种浸入式水口冷却装置，其特征在于，所述螺旋冷却管为方管绕制而成。

4.如权利要求3所述一种浸入式水口冷却装置，其特征在于，所述螺旋冷却管内壁斜度与浸入式水口外壁斜度一致以保证紧密接触。

5.如权利要求1或2或3或4所述一种浸入式水口冷却装置，其特征在于，所述冷却管内的冷却介质为气雾。

6.如权利要求1或2或3或4所述一种浸入式水口冷却装置，其特征在于，所述雾化器包含混合块和雾化室。

7.如权利要求1或2或3或4所述一种浸入式水口冷却装置，其特征在于，所述雾化器的一侧设置有冷却水入口管道和压缩空气入口管道，另一侧通过雾化室连接气雾出口管道。

8.如权利要求6所述一种浸入式水口冷却装置，其特征在于，所述雾化室内设置有叶片，所述叶片设置为螺旋状排列方式。

9.如权利要求8所述一种浸入式水口冷却装置，其特征在于，所述冷却水入口管道上设置有压力表、调节阀；所述压缩空气入口管道上设置有压力表、调节阀。

10.如权利要求2或3所述一种浸入式水口冷却装置，其特征在于，所述螺旋冷却管的材料为铜合金。