CN1053132C - 内外喷淋式附加结晶器及其冷却控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种内外喷淋式附加结晶器及其冷却控制方法，属于金属连续铸造领域。它由壁板围成形腔，壁板外侧均匀安装内喷嘴，壁板内侧自上至下对应内喷嘴刻有布水槽，壁板外围安装有外喷水管，外喷嘴均匀安装于外喷水管上，本发明通过内喷嘴喷入冷却水对铸坯进行直接冷却，通过外喷嘴喷向壁板的冷却水冷却壁板从而对铸坯间接冷却，又保证了设备安全。本发明控制冷却强度为：内冷却喷水密度0～20l/m2.s；外冷却喷水密度2～100l/m2.s。

Description

内外喷淋式附加结晶器及其冷却控制方法
本发明属于金属连续铸造领域。
在传统连续铸造过程中，金属凝固壳在结晶器中形成，凝壳在结晶器铜壁的支撑下保持形状，冷却水通过铜壁间接冷却凝壳，坯壳以一定速度被拉出结晶器后，可得到直接喷水冷却，也可得到一些辊子的支撑。
以上过程始终存在着凝壳支撑与冷却在空间上的矛盾，在坯壳形成的初期(即在结晶器上部)，由于凝壳较薄，它与铜壁接触良好，凝壳同时得到良好的支撑和冷却，但(1)在结晶器下部铜壁和坯壳之间形成气隙，大大降低了传热效果，影响了生产率。(2)坯壳拉出结晶器后，足辊的支撑是局部的，仍不能防止某些有缺陷凝壳的破裂或拉断。(3)特别是随着拉速的提高，在要求均匀强冷却的同时，在结晶器出口处的凝壳较薄，需要完整的支撑，足辊区的喷水冷却是不均匀的。
另外实际生产中使用的连铸结晶器的冷却水控制方法都是给定——最小水量，以保证操作安全，其实在此最小水量之上，调节水量(或水压)已对结晶器的冷却强度影响不大，所以说实际生产中的结晶器冷却强度是不能在线控制的。
本发明的目的在于提供一种使连铸结晶器下部的凝壳既能得到良好的支撑，又可得到能够在线调控的直接和间接冷却，有利于提高连续铸造的速度和减少拉漏的内外喷淋式附加结晶器及冷却控制方法。
基于上述发明目的，本发明内外喷淋式附加结晶器，安装于传统结晶器的下方，其特点在于：它由壁板围成一个形腔，壁板的内侧从上至下均匀刻有若干条布水槽，壁板的外侧对应内侧布水槽位置，均匀安装有可向布水槽喷水的内喷嘴，内喷嘴通过软管连接于内喷水管上，壁板的外围沿壁板的一周安装有可冷却壁板的外喷水管，外喷水管上均匀安装有外喷嘴。
根据上述的结晶器，其特点还在于所述形腔的横截面形状、大小与上结晶器出口相适应，可为多边形、园形或其它组合形，所述形腔的纵截面为直形或弧形，壁板的长度为100～1500mm，厚度为8～75mm，布水槽宽为2～40mm，深为2～10mm。
冷却上述结晶器及铸坯的方法，其冷却介质为水，其特点是：内喷嘴冷却平均喷水密度为0～20l/m2.s；外喷嘴冷却平均喷水密度2～100l/m2.s。
本发明在结晶器的下方安装，可以一段使用，也可以多段依次装备。所述壁板由铜等金属管、板加工而成，壁板可以是整体的管状，也可以由几块板组合而成，为了达到铸坯要求的合理冷却强度，必须对附加结晶器的内外冷却水量加以自动控制。控制器采用计算机或仪表，控制器内安装有专用控制软件，收集来自铸机的浇注断面、铸种、拉速、钢水温度信号，收集铸坯温度及内外冷却水流量、压力等参数，经过控制模型的处理，分别调节自动阀门以达到控制附加结晶器内外冷却的冷却强度。
与现有技术相比，本发明的优点在于：它综合应用了内冷——即直接冷却和外冷——即间接冷却，既可使铸坯得到良好的冷却效果，又保证了设备安全，同时内外冷却强度又可根据需要分别进行调控。与足辊方式相比，本附加结晶器对结晶器下的坯壳实现了完整的支撑和均匀的冷却。本发明的应用在生产实践中表现出减少漏钢事故，提高拉坯速度，提高连铸机生产率的明显效果。
下面结合附图对本发明附加结晶器作进一步说明。
图1为本发明附加结晶器的正视剖面示意图。
图1中，1为结晶器，2为外喷嘴，3为外喷水管，4为内喷水管，5为接头，6为软管，7为测温传感器，8为金属壁板，9为形腔，10为内喷嘴，11为布水槽。
图2为本发明冷却控制方法的流程示意图。
图2中，A为控制器，B为收集的铸机信号，C为收集的坯温信号，D为冷却水源，E为通向内喷水管，F为通向外喷水管，Q为流量变送器，P为压力变送器。
本发明安装于结晶器1的下方，它由金属壁板8围成形腔9，壁板8内侧从上至下均匀刻有若干条布水槽11，壁板8外侧对应每条布水槽均匀安装内喷嘴10，内喷嘴10通过软管6、接头5与内喷水管4连接，外喷水管3位于壁板8的外围，外喷水管3上均匀安装有外喷嘴2。
工作时，内喷水管4通过接头5、软管6、内喷嘴10向布水槽11中供冷却水，用以冷却通过形腔9的铸坯，而外喷水管3通过外喷嘴2将冷却水均匀地喷在壁板8的外侧，这一方面保护壁板8不被热铸坯烧毁，另一方面对铸坯起到间接冷却作用，为提高外喷嘴的冷却效果，可在壁板8外侧加工沟、槽等。合理的冷却强度则是通过测温度传感器7收集的铸坯温度信号以及铸机信号反馈到控制器，由控制器来控制，具体范围为内冷却平均喷水密度为0～20l/m2.s；外冷却喷水密度2～100l/m2.s，通过试验表明，本发明对铸坯冷却的综合换热系数可达100～4000W/m2.℃。

Claims (3)

1、一种内外喷淋式附加结晶器，安装于传统结晶器的下方，其特征在于：它由壁板围成一个形腔，壁板的内侧从上至下均匀地刻有若干条布水槽，壁板的外侧对应内侧的布水槽位置，均匀安装有可向布水槽喷水的内喷嘴，内喷嘴通过软管连接于内喷水管上，壁板的外围沿壁板的一周安装有可冷却壁板的外喷水管，外喷水管上均匀安装有外喷嘴。
2、根据权利要求1所述的结晶器；其特征在于：所述形腔的横截面形状、大小与上结晶器出口相适应，可为多边形、园形或其它组合形，所述形腔的纵截面为直形或弧形，壁板的长度为100～1500mm，厚度为8～75mm，布水槽宽为2～40mm，深为2～10mm。
3、一种冷却权利要求1或2所述结晶器及铸坯的控制方法，其冷却介质为水，采用控制器内安装的专用控制软件，收集来自铸机的浇注断面、铸种、拉速、钢水温度信号和收集铸坯温度、内外冷却水流量及压力等参数，通过控制模型处理，以调节自动阀门来达到控制冷却附加结晶及铸坯的目的，其特征在于：控制内喷嘴冷却的平均喷水密度为0～20l/m2.s；外喷嘴冷却平均喷水密度2～100l/m2.s。
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