CN105364034A - 连铸结晶器内环面具有折流的可分段冷却结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连铸结晶器内环面具有折流的可分段冷却结构；该冷却结构包括装配于两转盘之间带铸槽的结晶轮轮体,两转盘之间还设置有位于结晶轮轮体的环内侧的横板，结晶轮轮体、转盘和横板间构成用于冷却液流通的主腔体，结晶轮轮体与转盘的装配面间开设有与主腔体相连通的环腔，横板上设置有用进口，环腔所在位置设置有出口，主腔体内环周上设置有折流板，主腔体沿环周由至少3个单元腔组成，各出口均通过管道延伸至横板所在半径或者半径之内的位置；本发明的连铸结晶器内环面具有折流的可分段冷却结构，其设计巧妙、结构简单可靠，相比于现有的腔体式冷却方案，能够有效的提高连铸结晶器内环面的冷却效率，并利于提高冷却过程的稳定性。

Description

连铸结晶器内环面具有折流的可分段冷却结构

技术领域

本发明涉及一种连铸连轧的生产设备，特别是一种在连铸连轧设备中的连铸结晶器内环面具有折流的可分段冷却结构，属于连铸连轧设备技术领域。

背景技术

结晶器是铝（铜）杆连铸连轧生产线中的关键设备，结晶轮一般采用导热性能好的金属材质（如铜或者铜合金）制成，其外周壁带有绕环周设置的铸槽。在生产线工作过程中，钢带轮牵引钢带与结晶轮的铸槽相贴合形成型腔，熔融的金属液由一侧的浇铸口进入型腔后，在型腔内经过冷却、结晶和凝固成型的过程，并随着结晶轮的转动而从拉坯口拉出。

冷却过程对连铸过程结晶轮生产的出口质量至关重要。一般现有的结晶轮采用多面（四面）冷却的形式对结晶轮进行强制冷却。较为常见的是通过直接喷淋的方式进行冷却，如CN10165890A中则公开了一种采用四面喷淋冷却的连铸结晶器。

显然，喷淋冷却的方式冷却效果依赖于喷淋的强度，但是冷却液喷淋过程过小的停留时间使得冷却量不易达到要求，或者喷淋冷却的强度不易控制。另外喷淋冷却的过程还存在冷却液喷溅的情况，使得可能造成高温金属液在铸槽的成型过程产生气泡或者夹层等缺陷，直接影响产品的质量。

为了解决上述问题，CN201217063Y和CN204321127U公开了在结晶轮内环面构建冷却腔室的方案来进行冷却的技术。这种冷却结构设计一方面提高了冷却量和冷却过程的可控性，另一方面也使得传统喷淋过程冷却液喷溅的问题得到解决。

但是由于结晶轮的环形结构和旋转的生产过程，现有的冷却腔室进行冷却方案设计中，冷却液的分布和冷却液在冷却传热面上的充分接触问题还没有得到充分解决，特别是在CN204321127U中，其位于同一内环侧的冷却液进口和冷却液出口设计使得在整个运转过程中传热面可能存在气区或真空区，难以保证传热面始终能与冷却液完全接触，以致冷却过程的传热不理想、效率较低，或者使得整个环周上冷却过程难以调节和把控。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、可靠的连铸结晶器内环面具有折流的可分段冷却结构，以提高连铸结晶器内环面的冷却效率和冷却过程的稳定性。

本发明采用的技术方案如下：

一种连铸结晶器内环面具有折流的可分段冷却结构，包括结晶轮轮体和设置于结晶轮轮体外周壁的铸槽,结晶轮轮体装配于两转盘之间，两转盘之间还设置有沿环周设置的横板，所述横板位于结晶轮轮体的环内侧；所述结晶轮轮体、转盘和横板间构成用于冷却液流通的主腔体，所述结晶轮轮体两侧与转盘的装配面间均开设有环腔，所述环腔与主腔体相连通，所述横板宽度的中间位置设置有用于冷却液进入的进口，环腔所在位置的转盘上设置有用于冷却液流出的出口，主腔体内环周上设置有折流板，所述折流板间沿布主腔体宽度方向布置使在主腔体内形成由中部至两侧的折流通道；主腔体沿环周由至少3个单元腔组成，各单元腔由主腔体内的隔板划分而成，各单元腔均设置有进口、出口和折流板，各出口均通过管道延伸至横板所在半径位置，或者延伸至横板所在半径之内的位置。

进一步的，所述结晶轮轮体侧的折流板与结晶轮轮体相焊接。

进一步的，所述结晶轮轮体侧的折流板与结晶轮轮体材质相同。

进一步的，所述横板的环周上设置有多个进口。

进一步的，所述进口均匀分布于横板的环周上。

进一步的，所述环腔的环周上设置有多个出口。

进一步的，所述出口均匀分布于环腔的环周上。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、所述连铸结晶器内环面具有折流的可分段冷却结构，结晶轮轮体、转盘和横板间构成用于冷却液流通的主腔体，结晶轮轮体的传热面作为冷却主腔体的一侧壁，同时配合在结晶轮轮体与转盘的装配面间开设环腔的方式，并将冷却液进入的进口设置于横板上，冷却液流出的出口设置于环腔所在位置的转盘上，使得结晶轮轮体的热传递面能始终淹没于冷却液内，相比于现有的冷却腔室冷却，本方案中冷却液在腔室内分布的均匀性和有效的传热面积得到极大的提高，有效的保证了冷却效率以及冷却过程的可控性；

2、在主腔体内的环周上设置折流板，且折流板是沿布主腔体宽度方向布置而在主腔体内形成折流通道，能够的改善冷却液流体在主腔体的流动状态，延长停留时间，提高传热效率，同时折流通道是由中部至两侧的，有效的保证了结晶轮轮体两侧的冷却强度的一致，另外采用的横板宽度中间位置设置进口的方案使得保证铸槽中部具有最强的冷却效果，有利于提升铸槽中部和两侧冷却过程的均匀性；

3、本发明中结晶轮轮体侧的折流板与结晶轮轮体相焊接的，另外该折流板还与结晶轮轮体具有相同的材质，使得进一步增大了结晶轮轮体传热面，有利于生产过程铸槽及其内的金属液得到高效的冷却；

4、所述主腔体沿环周由至少3个单元腔组成的分段冷却结构，将整个圆周上划分为多个腔体设计，能够进一步避免由于结晶轮的环形结构和旋转的生产过程对冷却液在腔体内分布的不利影响，有利于传热效率的提高，同时这样的设计还利于独立控制各单元腔的换热强度；

5、本发明中出口通过管道延伸至横板所在半径位置的设计，或者延伸至横板所在半径之内的位置的设计，使得连铸结晶器在运转过程中，特别是在位于下方的结晶轮轮体处，利于形成冷却液在主腔体内低进高出的流态，进一步保证结晶轮轮体低点的冷却效果。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明连铸结晶器内环面具有折流的可分段冷却结构的截面结构示意图，

图2是本发明图1的A-A向剖面示意图。

图中标记：1-结晶轮轮体、11-铸槽、12-翅片、2-转盘、3-横板、4-主腔体、41-进口、42-出口、43-单元腔、44-隔板、5-环腔、6-折流板、7-管道。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例

本发明的连铸结晶器内环面具有折流的可分段冷却结构，其结构如图1所示，包括结晶轮轮体1和设置于结晶轮轮体1外周壁的铸槽11,结晶轮轮体1装配于两转盘2之间，两转盘2之间还设置有沿环周设置的横板3，所述横板3位于结晶轮轮体1的环内侧；所述结晶轮轮体1、转盘2和横板3间构成用于冷却液流通的主腔体4，所述结晶轮轮体1两侧与转盘2的装配面间均开设有环腔5，所述环腔5与主腔体4相连通，所述横板3宽度的中间位置设置有用于冷却液进入的进口41，环腔5所在位置的转盘2上设置有用于冷却液流出的出口42，主腔体4内环周上设置有折流板6，所述折流板6间沿布主腔体4宽度方向布置使在主腔体4内形成由中部至两侧的折流通道；主腔体4沿环周由至少3个单元腔43组成，各单元腔43由主腔体4内的隔板44划分而成，各单元腔43均设置有进口41、出口42和折流板6，各出口42均通过管道7延伸至横板3所在半径位置，或者延伸至横板3所在半径之内的位置。

所述连铸结晶器内环面具有折流的可分段冷却结构，结晶轮轮体、转盘和横板间构成用于冷却液流通的主腔体，结晶轮轮体的传热面作为冷却主腔体的一侧壁，同时配合在结晶轮轮体与转盘的装配面间开设环腔的方式，并将冷却液进入的进口设置于横板上，冷却液流出的出口设置于环腔所在位置的转盘上，使得结晶轮轮体的热传递面能始终淹没于冷却液内，相比于现有的冷却腔室冷却，本方案中冷却液在腔室内分布的均匀性和有效的传热面积得到极大的提高，有效的保证了冷却效率以及冷却过程的可控性。

同时，在主腔体内的环周上设置折流板，且折流板是沿布主腔体宽度方向布置而在主腔体内形成折流通道，能够的改善冷却液流体在主腔体的流动状态，延长停留时间，提高传热效率。另外折流通道是由中部至两侧的，有效的保证了结晶轮轮体两侧的冷却强度的一致，另外采用的横板宽度中间位置设置进口的方案使得保证铸槽中部具有最强的冷却效果，有利于提升铸槽两侧冷却过程的均匀性。

主腔体环周是由至少3个单元腔组成，如图2所示，各单元腔是由主腔体内的隔板划分而成，（即：主腔体沿环周由隔板划分成至少3个单元腔），在各单元腔上均有进口、出口和折流板的设计。这样的分段冷却设计有利于传热效率的提高，同时还利于独立控制各单元腔的换热强度，有利于进一步避免由于结晶轮的环形结构和旋转的生产过程对冷却液在腔体内分布产生的不利影响。

显然作为主腔体或单元腔冷却液的流通和存储所必要的，是主腔体4为一个边缘密封的结构。在具体实施方式中，所述结晶轮轮体1与转盘2的装配面间设置有耐高温的密封件（图中未示意出，但不会对本领域人员造成理解上的困惑）。另外结晶轮轮体1与转盘2可以通过螺栓进行连接固定，具体的：在结晶轮轮体1侧壁上设置带内螺纹的螺孔，螺栓穿过转盘2而将结晶轮轮体1与转盘2装配成整体结构，耐高温的密封件位于结晶轮轮体1和转盘2之间。

另外，转盘2和横板3装配面间也设置有密封件。转盘2和横板3通过常规的螺栓连接进行装配，或者转盘2和横板3直接焊接而将结晶轮轮体1、转盘2和横板3装配成整体结构。

为了进一步加强结晶轮轮体1的传热效率，结晶轮轮体1侧壁上设置有翅片12。

在另一具体实施方式中，主要对环腔5的开设位置进行进一步阐述，由于环腔5设置于结晶轮轮体1与转盘2的装配面，因此环腔5共有三个具体设置方式：一种是在结晶轮轮体1的侧壁开设环槽，形成如图1所示的环腔5结构，另一种是在转盘2的内侧壁开设环槽而形成（与结晶轮轮体1的侧壁开设环槽相类似），还有一种是在结晶轮轮体1和转盘2均开设环槽而共同形成。在具体实施方式中结晶轮轮体1的侧壁开设环槽形成环腔5的方案较好的，一方面降低了结晶轮轮体1铜材质的用量，另一方面提高了其传热面积，同时不会影响转盘2的结构设计。

结晶轮轮体1两侧的结晶轮轮体1与转盘2装配面间均开设有环腔5时，进口41可设置在横板3的任意宽度处。但作为较优的设计方案，进口41应当位于横板3宽度的中间位置，以保证两侧的环腔5具有均等的流体阻力和传输路径，保证两侧换热的均匀。

下面将对折流板6的具体设置做进一步的的说明。如图1主腔体4内的环周上设置有折流板6是指单片折流板6是沿整个圆周设置的，在横板3宽度方向设置并排的多组折流板6（如图1所示）使整个环周上形成由主腔体4中部至两侧的折流通道和冷却液折流行进方向。

为了进一步增大了结晶轮轮体传热面，以利于生产过程铸槽及其内的金属液得到高效的冷却，所述结晶轮轮体1侧的折流板6与结晶轮轮体1相焊接，使得利用结晶轮轮体1上的折流板6直接进行传热（相当于折流板6还发挥了翅片的作用），另外结晶轮轮体1侧的折流板6与结晶轮轮体1材质相同，均采用铜或铜合金材质制成以保证良好的传热。

基于上述设计的基础上，各单元腔43上的各出口42均通过管道7延伸至横板3所在半径位置，或者延伸至横板3所在半径之内的位置。如图1或图2所示，图1中表示出了延伸至横板3所在半径位置示意，而图2表示出了延伸至横板3所在半径之内的位置示意。这样的设计使得连铸结晶器在运转过程中，特别是在位于下方的结晶轮轮体处有利于形成冷却液在主腔体内低进高出的流态，进一步保证结晶轮轮体低点的冷却效果。

作为可选的，管道7可为设置在转盘2外侧的独立的管道，或者开设在转盘2内壁的孔道。

为了提高在整个圆周的传热效率，所述横板3的环周上设置有多个进口41。为了保证各个环周位置的传热的均匀性，所述进口41是均匀分布于横板3的环周上的。

与进口41设置原理相同的，所述环腔5的环周上设置有多个出口42。为了保证各个环周位置的传热的均匀性，所述出口42是均匀分布于环腔5的环周上。

多个进口41和多个出口42设计如图2所述，图2仅作为进口41、出口42的环形布置示意图，而未按照相关比例示意。

作为另外一个优化设计，在两侧的环腔5上具有数量相同的出口42，以保证两侧具有相同的冷却液流出量,保证整个铸槽11宽度上的冷却量。作为该设计的进一步优化，进口41和出口42在环周上交错设置，如图2所示，即进口41、出口42与轴心的连线具有夹角。

本发明的连铸结晶器内环面具有折流的可分段冷却结构，其设计巧妙、结构简单可靠，相比于现有的腔体式冷却方案，能够有效的提高连铸结晶器内环面的冷却效率，并利于提高冷却过程的稳定性。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1.一种连铸结晶器内环面具有折流的可分段冷却结构，其特征在于：包括结晶轮轮体（1）和设置于结晶轮轮体（1）外周壁的铸槽（11）,结晶轮轮体（1）装配于两转盘（2）之间，两转盘（2）之间还设置有沿环周设置的横板（3），所述横板（3）位于结晶轮轮体（1）的环内侧；所述结晶轮轮体（1）、转盘（2）和横板（3）间构成用于冷却液流通的主腔体（4），所述结晶轮轮体（1）两侧与转盘（2）的装配面间均开设有环腔（5），所述环腔（5）与主腔体（4）相连通，所述横板（3）宽度的中间位置设置有用于冷却液进入的进口（41），环腔（5）所在位置的转盘（2）上设置有用于冷却液流出的出口（42），主腔体（4）内环周上设置有折流板（6），所述折流板（6）间沿布主腔体（4）宽度方向布置使在主腔体（4）内形成由中部至两侧的折流通道；主腔体（4）沿环周由至少3个单元腔（43）组成，各单元腔（43）由主腔体（4）内的隔板（44）划分而成，各单元腔（43）均设置有进口（41）、出口（42）和折流板（6），各出口（42）均通过管道（7）延伸至横板（3）所在半径位置，或者延伸至横板（3）所在半径之内的位置。

2.如权利要求1所述的连铸结晶器内环面具有折流的可分段冷却结构，其特征在于：所述结晶轮轮体（1）侧的折流板（6）与结晶轮轮体（1）相焊接。

3.如权利要求1所述的连铸结晶器内环面具有折流的可分段冷却结构，其特征在于：所述结晶轮轮体（1）侧的折流板（6）与结晶轮轮体（1）材质相同。

4.如权利要求1所述的连铸结晶器内环面具有折流的可分段冷却结构，其特征在于：所述横板（3）的环周上设置有多个进口（41）。

5.如权利要求4所述的连铸结晶器内环面具有折流的可分段冷却结构，其特征在于：所述进口（41）均匀分布于横板（3）的环周上。

6.如权利要求1所述的连铸结晶器内环面具有折流的可分段冷却结构，其特征在于：所述环腔（5）的环周上设置有多个出口（42）。

7.如权利要求6所述的连铸结晶器内环面具有折流的可分段冷却结构，其特征在于：所述出口（42）均匀分布于环腔（5）的环周上。