CN107952943A - 一种均匀冷却结晶器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种均匀冷却结晶器，结晶器的导流水套与结晶器铜管的4个角部接触、支撑。由于导流水套直接支撑在结晶器铜管4个角部，大幅提高结晶器水缝的精度；同时由于导流水套与结晶器铜管的4个角部接触，弱化了结晶器铜管角部的冷却，使结晶器铜管角部与面部的冷却强度均匀。本发明结构简洁、效果直观，实现了连铸钢水初凝时沿结晶器周向同步凝固，降低了铸坯角裂、脱方的倾向。
Description
技术领域
本发明属于炼钢连续铸造领域，特别涉及一种均匀冷却结晶器。
背景技术
在方形、矩形及板形等多边形横截面铸坯的连铸生产中，钢水浇入结晶器铜管后，在铜管外冷却水的作用下沿结晶器内壁结晶凝固，凝固成坯壳并发生收缩，结晶器铜管内角部区域的金属受到两面管壁的冷却，比面部冷却强度大，导致角部与面部的金属温度、坯壳厚度及收缩不均匀，增加了铸坯角裂和脱方倾向，在此条件下，加大冷却强度则角裂和脱方倾向随之加大，实际生产中被迫采用弱冷，限制了结晶器冷却强度的加大。
另一方面，目前结晶器广泛采用的套管结构，是在结晶器铜管与套装在其外的导流水套之间构成水缝，冷却水高速流过水缝，冷却结晶器铜管内的钢水，而目前结晶器的水缝不均匀，影响金属凝固坯壳的均匀，易造成铸坯裂纹、脱方等质量问题。
为解决上述问题，现有技术中有许多解决方案。例如，中国专利“96190354.6”公开了一种称为钻石结晶器的方法：根据结晶器铜管角部和面部冷却强度的不同，将角部和面部金属凝固坯壳收缩的差异量补偿移植于结晶器铜管，使结晶器铜管的角度减小、面部管壁内凸，从而改善了结晶器铜管与坯壳的接触，促进了坯壳的均匀生长。钻石结晶器避免了坯壳裂纹，显著提高了连铸机的拉锭速度。但由于补偿移植于结晶器铜管的差异量精度极高，其使用以严格控制连铸系统各工艺参数为前提，而影响金属凝固的因素较多，如金属成分、温度等，所以钻石结晶器使用成本或技术改造费用较高，对金属牌号、钢种的适应性差。
中国专利“201520116800.X”公开了一种方案：在结晶器铜管角部管壁设置角部外层管壁，角部管壁与角部外层管壁构成夹层，降低了铜管角部的冷却强度，使铜管角部与面部的冷却均匀。该方案直接解决结晶器铜管角部与面部冷却不均匀的问题，但结晶器水缝不均匀的问题依然存在。
中国专利“01239386.X”公开了一种方案：用定位螺栓将水套与结晶器铜管紧固、调整水缝的大小，这是目前方坯连铸机结晶器普遍采用的结构，在实际生产中，用定位螺栓调整水缝难以准确、误差较大。
中国专利“201120414075.6”公开了一种方案：在结晶器水套内壁设置纵向加强筋，加强筋突出于结晶器水套内腔的尺寸、小于结晶器水缝尺寸，与之前的水套结构相比，提高了水缝精度，但由于加强筋的高度小于结晶器水缝尺寸，其水缝的误差相对于3～5mm的水缝宽度仍嫌较大。
现有技术中解决结晶器铜管角部与面部冷却不均匀、结晶器水缝不均匀的方案都是分开解决；中国专利“201520116800.X”公开的结晶器铜管角部与边部冷却不均匀的解决方案成本较高；中国专利“201120414075.6”公开的解决结晶器水缝误差大的技术方案，其水缝误差仍较大。
发明内容
本发明的目的是解决上述技术中的不足，提供一种均匀冷却结晶器的技术方案，准确地降低结晶器铜管角部的冷却强度，实现角部与边部均匀冷却，同时大幅提高结晶器水缝的精度。本发明的技术方案是：
一种均匀冷却结晶器，包括结晶器铜管，套装在结晶器铜管外的导流水套，在所述结晶器铜管外表面与导流水套内腔之间形成水缝，所述导流水套与结晶器铜管的四个角部接触、支撑连接。
导流水套可以是整体的，也可以是分体的。
所述导流水套与结晶器铜管的四个角部的接触面，有一层低导热系数材料。
导流水套与结晶器铜管的4个角部接触范围为：沿结晶器铜管长度方向自铜管上口至下口的长度范围内，宽度为结晶器铜管角部两侧36毫米范围内。
导流水套，在与每个铜管角部的接触、支撑连接，可以是一处，也可以是多处。
所述结晶器铜管的外表面，除与导流水套接触的部分外，设置有横向的波纹，波纹的高度为0.1～2毫米，波纹的间距为2～25毫米，波纹与结晶器铜管轴向的角度为45～90度。
本发明具有以下积极效果。
已有的套管式结晶器，采用高流速的冷却水对结晶器铜管的整个外表面进行冷却，以冷却结晶器铜管内的高温钢水并防止结晶器铜管被熔化。本发明突破传统思维定势，取消了对结晶器铜管角部的直接水冷：使结晶器水套与结晶器铜管的四个角部相接触、支撑，实现了结晶器实现了连铸钢水初凝时沿结晶器周向同步凝固，降低了铸坯角裂、脱方的倾向。为提高结晶器的冷却强度打开了空间。
附图说明
图1是均匀冷却结晶器中结晶器铜管与导流水套横截面示意图。
图2是均匀冷却结晶器中结晶器铜管与导流水套角部部分横截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
一种均匀冷却结晶器，包括结晶器铜管、套装在结晶器铜管外的导流水套，所述导流水套与结晶器铜管的4个角部接触、支撑连接。
上述的结晶器，导流水套可以是整体的，也可以是分体的。
上述的的导流水套，所述导流水套与结晶器铜管的4个角部的接触面，有一层低导热系数材料。
由于导流水套与结晶器铜管的4个角部接触，屏蔽了冷却水对结晶器铜管角部的直接冷却，而冷却水对结晶器铜管角部的冷却需通过导流水套、导流水套与结晶器铜管角部的接触面上的低导热系数材料，弱化了结晶器铜管角部的冷却。
导流水套与结晶器铜管角部的接触面上的低导热系数材料的导热系数大小、材料的厚度可以调节结晶器铜管角部的冷却强度。
上述的结晶器，导流水套与结晶器铜管的4个角部接触范围为：沿结晶器铜管长度方向自铜管上口至下口的长度范围内，宽度为结晶器铜管角部两侧36毫米范围内。
上述的导流水套，与每个铜管角部的接触、支撑，可以是一处，也可以是多处。
导流水套与结晶器铜管的4个角部接触范围的位置和大小，可以调整结晶器铜管角部和面部冷却均匀程度。
上述的结晶器铜管，所述结晶器铜管的外表面，除与导流水套接触的部分外，设置有横向的波纹，波纹的高度为0.1～2毫米，波纹的间距为2～25毫米，波纹与结晶器铜管轴向的角度为45～90度。
在弱化结晶器铜管角部冷却强度的同时，在结晶器铜管的外表面设置横向或斜向的波纹，可以强化结晶器铜管面部的冷却，使结晶器铜管角部与面部冷却均匀。
本发明在均匀结晶器铜管角部与面部冷却同时，解决了目前结晶器水缝精度低的问题。
一种用于炼钢连续铸造方坯、矩形坯、板坯的均匀冷却结晶器，包括结晶器铜管、套装在结晶器铜管外的导流水套，其特征在于：所述导流水套与结晶器铜管的4个角部接触、支撑。
由于导流水套直接支撑在结晶器铜管4个角部，则导流水套与结晶器铜管的间隙可以准确控制。
实施例1。
按照图1所示，使用螺栓4将分体的导流水套2组合套装于结晶器铜管1外，导流水套2与结晶器铜管1的四个角部接触、支撑，导流水套2与结晶器铜管1的四个角部接触范围为：沿结晶器铜管1长度方向自铜管上口至下口，宽度为结晶器铜管1角部两侧30毫米的区域。
在弱化结晶器铜管1角部冷却强度的同时，在结晶器铜管1的外表面设置横向或斜向的波纹，强化结晶器铜管1面部的冷却，使结晶器铜管1角部与面部冷却均匀。
在结晶器铜管1的外表面，除与导流水套2接触的部分外，设置有横向的波纹，波纹的高度为1毫米，波纹的间距25毫米，波纹与结晶器铜管1轴向的角度为45度。
另外，由于导流水套2直接支撑在结晶器铜管1的角部，所以在两者之间构成宽度精确的水缝3。
实施例2。
按照图2所示，与实施例1不同的是，在导流水套2与结晶器铜管1角部接触的面上设置有低导热系数材料5，所述的低导热系数材料5的导热系数大小、材料的厚度可根据需要确定，以准确调节结晶器铜管1角部的冷却强度，达到均匀结晶器铜管1角部与面部的冷却强度的目的。
Claims (6)
1.一种均匀冷却结晶器，包括结晶器铜管，套装在结晶器铜管外的导流水套，在所述结晶器铜管外表面与导流水套内腔之间形成水缝，其特征在于：所述导流水套与结晶器铜管的四个角部接触、支撑连接。
2.根据权利要求1所述的一种均匀冷却结晶器，，其特征在于：导流水套可以是整体的，也可以是分体的。
3.根据权利要求1所述的一种均匀冷却结晶器，其特征在于：所述导流水套与结晶器铜管的四个角部的接触面，有一层低导热系数材料。
4.根据权利要求1所述的一种均匀冷却结晶器，其特征在于：导流水套与结晶器铜管的4个角部接触范围为：沿结晶器铜管长度方向自铜管上口至下口的长度范围内，宽度为结晶器铜管角部两侧36毫米范围内。
5.根据权利要求1所述的一种均匀冷却结晶器，其特征在于：导流水套，在与每个铜管角部的接触、支撑连接，可以是一处，也可以是多处。
6.根据权利要求1所述的一种均匀冷却结晶器，其特征在于：所述结晶器铜管的外表面，除与导流水套接触的部分外，设置有横向的波纹，波纹的高度为0.1～2毫米，波纹的间距为2～25毫米，波纹与结晶器铜管轴向的角度为45～90度。
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