CN110788289A - 一种高效化连铸机结晶器铜板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效化连铸机结晶器铜板，包括铜板本体以及纵向间隔设置在铜板本体内部的若干横向冷却通道；每个所述横向冷却通道包括横向钻孔在铜板本体内的横向冷水孔、开设在冷面中部的中部水孔、开设在冷面上并位于中部水孔两侧的侧部水孔以及密封固定在横向冷水孔端口处的丝堵；所述中部水孔和侧部水孔均与横向冷水孔相通。本发明采用的是横向冷却模式，这样的模式冷却均匀，而且随着进出水孔的增加，可以大幅提高冷却水的流量，提高冷却效果，达到高拉速的必备条件。

Description

一种高效化连铸机结晶器铜板

技术领域

本发明属于炼钢用连铸机技术领域，特别是涉及一种高效化连铸机结晶器铜板。

背景技术

结晶器是连铸机的心脏，它的结构设计会直接影响铸坯拉速和铸坯质量，是现代化炼钢连铸生产中的关键技术。

结晶器按所生产的铸坯形状可分为方坯结晶器、矩形坯结晶器、圆坯结晶器、板坯结晶器和异形坯结晶器五大类，按冷却方式可分为：水套和铜管装配式（主要用于方坯、圆坯和矩形坯的管式结晶器）、喷淋式（主要用于管式结晶器）、铜板或铜管冷面开水槽式、铜板或铜管纵向钻孔式.

现有技术缺陷主要体现在结晶器冷却方式和结晶器内腔设计参数上。具体缺陷如下：

1、水套和铜管装配式的结晶器缺陷为：①铜管固定单薄无力，得不到有力支撑，受热应力和钢水静压力作用容易变形，内腔锥度容易改变。锥度变大，增大拉坯阻力，损坏结晶器铜管。锥度变小或负锥，钢坯与铜壁的气隙增大，减少导热效率，会导致漏钢事故；②铜管和水套水缝结构限制了冷却水流量和冷却均匀性，在高拉速下易导致冷面冷却水间歇沸腾，影响冷却效果，无法达到钢坯出结晶器的有效坯壳厚度，会导致漏钢事故；③结构限制了冷却的均匀性，由于角部是二维导热，容易导致角部过度冷却，产生角部裂纹等缺陷。

2、喷淋式的结晶器缺陷为：①此结构取消了水套和水缝结构，采用喷淋冷却，同样得不到有力支撑，受热应力和钢水静压力作用容易变形，内腔锥度容易改变。锥度变大，增大拉坯阻力，损坏结晶器铜管。锥度变小或负锥，钢坯与铜壁的气隙增大，减少导热效率，会导致漏钢事故；②此结构虽然冷却均匀，但是冷却效率低，达不到高拉速要求的冷却效果；

3、铜板或铜管冷面开槽式结晶器缺陷为：①铜管冷面开槽是为了增加冷却面积，提高冷却效果，但是降低了铜管的抗变形强度，且只能一次性使用，不能多次修复使用，增加了生产成本。②由于是沿着铜管纵向开槽，进出水口的横截面积有限，无法再次大幅提高冷却水流量，钢坯拉速无法实现理想的高拉速效果。③铜板冷面开槽制作难度高，尤其是弧形铜板，加工困难大且冷却槽的加工精度很难保证；④铜板冷面开槽还要考虑螺栓孔的布置问题，无论螺栓孔怎么布置都无法保证冷却的均匀性。

4、铜管或铜板纵向钻孔式结晶器的缺陷：①铜管一般以弧形铜管居多，制作时必须先钻孔再挤压成型，钻孔深度大，制作成本高，而且钻孔精度很难保证；②由于受冷却孔布置限制，只能一次性使用，不能多次修复使用，造成资源浪费，增加了生产成本；③铜板纵向钻孔式主要应用在直面铜板上，成本相对较高。弧面铜板纵向钻孔几乎无法实现，或制作工艺比较复杂，制作成本非常高。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高结晶器的冷却效率和冷却均匀性的高效化连铸机结晶器铜板。

为实现上述技术目标，本发明所采取的技术方案是：

一种高效化连铸机结晶器铜板，包括铜板本体以及纵向间隔设置在铜板本体内部的若干横向冷却通道；

所述铜板本体具有冷面和位于冷面相对侧的热面；

每个所述横向冷却通道包括横向钻孔在铜板本体内的横向冷水孔、开设在冷面中部的中部水孔、开设在冷面上并位于中部水孔两侧的侧部水孔以及密封固定在横向冷水孔端口处的丝堵；

所述中部水孔和侧部水孔均与横向冷水孔相通。

作为本发明的进一步改进，所述中部水孔的横截面积与两个侧部水孔的横截面积之和相等。

作为本发明的进一步改进，所述中部水孔作为冷却水进水孔，所述侧部水孔作为冷却水出水孔；或者所述中部水孔作为冷却水出水孔，所述侧部水孔作为冷却水进水孔。

作为本发明的进一步改进，所述横向冷水孔为贯通铜板本体的通孔，所述横向冷水孔的两端分别通过丝堵进行密封堵塞。

作为本发明的进一步改进，所述横向冷水孔为盲孔，所述横向冷水孔的盲孔端口通过丝堵进行密封堵塞。

作为本发明的进一步改进，所述冷面为直形面，所述冷面上设置有用来安装的螺栓孔。

作为本发明的进一步改进，所述热面为内弧面或外弧面。

作为本发明的进一步改进，所述热面为直形面，具有横向冷水孔端口的两个铜板本体侧面为弧形面或直形面。

作为本发明的进一步改进，所述横向冷水孔为与热面平行的直形孔或与热面具有夹角的斜孔。

作为本发明的进一步改进，所述斜孔的左半部孔与其右半部孔相对称。

与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：

1、强度提高：由于此结构是铜板组合式结构，由四块铜板和四块对应的水箱组合而成。其装配后的整体强度远远高于管式结晶器，所以完全可以克服钢水静压力和热应力对结晶器带来的影响；

2、可以实现任意内腔参数：采用铜板组合式，加工时四面单独加工，利用数控加工中心，可以做到任意倒锥度、任意圆弧角精准加工，加工精度可控制在0.02mm以内。所以结晶器的精度完全可以达到使用要求；

3、冷却效果大幅优化：这是此结构的亮点之一，打破了传统结晶器的设计思维。传统的设计思维一直采用冷却水下进上出的模式，而此结构采用的是横向冷却模式。这样的模式冷却均匀，而且随着进出水孔的增加，可以大幅提高冷却水的流量，提高冷却效果，达到高拉速的必备条件。

4、可以实现分段实施不同的冷却效果：这也是此结构的亮点之一，它的实施方法是把结晶器水箱的进水水腔纵向分成三个独立的水腔，分别为上部水腔、中部水腔和下部水腔。在实际运行中可根据热电偶检测到的实时温度自动控制各段的冷却水流量和冷却水流速，做到结晶器冷却最佳状态。

5、优化镀层质量，提高通钢量：这一效果主要优于管式结晶器，管式结晶器是通过挤压成型的，成型的结晶器铜管内腔对镀层有所限制，只能电镀铬作为耐磨层，就算是目前有尝试镍铬复合层的，但其效果不太明显，对通钢量的提高效果有限。而组合式结晶器铜板可以像板坯结晶器铜板一样，实现多种镀层，而且可以根据钢坯凝固和磨损情况，避开高温区域，在结晶器下口以上磨损严重部位施镀厚度合理的镍钴合金，待对镍钴镀层进行精加工后再对铜板全部热面施镀铬层。这样即不影响传热性能，又提高了通钢量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一的侧面结构示意图；

图2是本发明实施例一的正面结构示意图；

图3是本发明实施例二的侧面结构示意图；

图4是本发明实施例二的正面结构示意图；

图5是本发明实施例三的侧面结构示意图；

图6是本发明实施例三的正面结构示意图；

图7是本发明实施例四的侧面结构示意图；

图8是本发明实施例四的正面结构示意图；

图9是本发明实施例横向冷却孔为和热面带角度的一种斜孔形式示意图；

图10是本发明实施例横向冷却孔为和热面带角度的另一种斜孔形式示意图；

图11是本发明实施例横向冷却孔为平行于热面的直形孔的结构示意图。

其中：1铜板本体、2热面、3冷面、4横向冷却孔、5中部水孔、6侧部水孔、7螺栓孔、8丝堵。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描辊式述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组件合。

需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

实施例一

如图1和2所示，一种高效化连铸机结晶器铜板，包括铜板本体1以及纵向间隔设置在铜板本体1内部的若干横向冷却通道；

所述铜板本体1具有冷面3和位于冷面3相对侧的热面2；

每个所述横向冷却通道包括横向钻孔在铜板本体1内的横向冷水孔4、开设在冷面3中部的中部水孔5、开设在冷面3上并位于中部水孔5两侧的侧部水孔6以及密封固定在横向冷水孔4端口处的丝堵8；

所述中部水孔5和侧部水孔6均与横向冷水孔4相通。

进一步的，所述中部水孔5的横截面积与两个侧部水孔6的横截面积之和相等。

进一步的，所述中部水孔5作为冷却水进水孔，所述侧部水孔6作为冷却水出水孔；或者所述中部水孔5作为冷却水出水孔，所述侧部水孔6作为冷却水进水孔。

进一步的，所述横向冷水孔4为贯通铜板本体1的通孔，所述横向冷水孔4的两端分别通过丝堵8进行密封堵塞。

进一步的，所述横向冷水孔4为盲孔，所述横向冷水孔4的盲孔端口通过丝堵8进行密封堵塞。

进一步的，所述冷面3为直形面，所述冷面3上设置有用来安装的螺栓孔7。

进一步的，所述热面2为内弧面。

实施例二

如图3和4所示，该实施例与实施例一的不同之处在于铜板本体1的热面2为外弧面。

实施例三

如图5和6所示，该实施例与实施例二的不同之处在于铜板本体1的热面2和冷面3均为直形面，

具有横向冷水孔4端口的两个铜板本体1侧面为弧形面。

实施例四

如图7和8所示，该实施例与实施例三的不同之处在于具有横向冷水孔4端口的两个铜板本体1侧面为直形面。

以上四个实施例中，所述横向冷水孔4为与热面具有夹角的斜孔，所述斜孔的左半部孔与其右半部孔相对称。所述斜孔为图9或图10两种形式。

如图11所示，所述横向冷水孔4也可采用为与热面2平行的直形孔。

上述四个实施例中的结晶器铜板的结构全部是改变以往的传统设计思维，由原来的纵向水道改为横向水道，它们都包括铜板、若干横向冷却孔、若干丝堵、若干进水孔、若干出水孔和若干装配螺栓孔。所述铜板可以是方坯结晶器铜板，也可以是矩形坯结晶器铜板，也可以是板坯结晶器铜板。所述若干横向冷却孔是在铜板横向方向进行钻孔，作为冷却水通道，横向冷却孔可以钻为通孔，两端使用丝堵进行密封。也可以将横向冷却孔钻为盲孔，一端使用丝堵进行密封。所述横向冷却孔的数量可根据使用情况增加或减少。所述横向冷却孔在加工时随着结晶器铜板的热面进行布置，热面可以是弧面，也可以是直面，所有横向冷却孔可以保持与热面距离一致，也可以根据冷却情况使横向冷却孔与热面距离不一致，所述横向冷却孔可以是平行于热面的直形孔，也可以根据冷却效果加工成如图9和图10所示两种与热面带小角度的斜孔（图9和图10两种斜孔角度相反）。若干所述丝堵是指用于封堵横向冷却孔的，可以采用标准件，也可以采用非标加工件。所述若干进水孔如图中所示，是在安装面（冷面）钻孔，与每个相对应的横向冷却孔钻通，用于使冷却水通过进入横向冷却孔。所述若干出水孔是在安装面（冷面）钻孔，与每个相对应的横向冷却孔钻通，用于使冷却水从横向冷却孔中流出。所述若干进水孔和若干出水孔在使用中可以根据情况相互调换，一般情况下视中间的一列孔为进水孔，两侧的两列孔为出水孔，也可以将两侧的两列孔视为进水孔，中间的一列孔为出水孔。所述若干装配螺栓孔主要是与水箱装配使用，可以根据情况任意选择规格和数量。

根据上述四个实施例，连铸机结晶器采用四块铜板组合而成，这四块铜板分别作为结晶器的外弧铜板、内弧铜板及两块相对称的窄面铜板，一块窄面铜板固定连接在外弧铜板一侧与内弧铜板一侧之间，另一块窄面铜板固定连接在外弧铜板另一对侧与内弧铜板另一对侧之间。作为优选，外弧铜板可采用实施例一所述铜板结构，内弧铜板可采用实施例二所述铜板结构，窄面铜板采用实施例三所述铜板结构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效化连铸机结晶器铜板，其特征在于：包括铜板本体（1）以及纵向间隔设置在铜板本体（1）内部的若干横向冷却通道；

所述铜板本体（1）具有冷面（3）和位于冷面（3）相对侧的热面（2）；

每个所述横向冷却通道包括横向钻孔在铜板本体（1）内的横向冷水孔（4）、开设在冷面（3）中部的中部水孔（5）、开设在冷面（3）上并位于中部水孔（5）两侧的侧部水孔（6）以及密封固定在横向冷水孔（4）端口处的丝堵（8）；

所述中部水孔（5）和侧部水孔（6）均与横向冷水孔（4）相通。

2.根据权利要求1所述的一种高效化连铸机结晶器铜板，其特征在于：所述中部水孔（5）的横截面积与两个侧部水孔（6）的横截面积之和相等。

3.根据权利要求2所述的一种高效化连铸机结晶器铜板，其特征在于：所述中部水孔（5）作为冷却水进水孔，所述侧部水孔（6）作为冷却水出水孔；或者所述中部水孔（5）作为冷却水出水孔，所述侧部水孔（6）作为冷却水进水孔。

4.根据权利要求1所述的一种高效化连铸机结晶器铜板，其特征在于：所述横向冷水孔（4）为贯通铜板本体（1）的通孔，所述横向冷水孔（4）的两端分别通过丝堵（8）进行密封堵塞。

5.根据权利要求1所述的一种高效化连铸机结晶器铜板，其特征在于：所述横向冷水孔（4）为盲孔，所述横向冷水孔（4）的盲孔端口通过丝堵（8）进行密封堵塞。

6.根据权利要求1所述的一种高效化连铸机结晶器铜板，其特征在于：所述冷面（3）为直形面，所述冷面（3）上设置有用来安装的螺栓孔（7）。

7.根据权利要求1所述的一种高效化连铸机结晶器铜板，其特征在于：所述热面（2）为内弧面或外弧面。

8.根据权利要求1所述的一种高效化连铸机结晶器铜板，其特征在于：所述热面（2）为直形面，具有横向冷水孔（4）端口的两个铜板本体（1）侧面为弧形面或直形面。

9.根据权利要求7或8所述的一种高效化连铸机结晶器铜板，其特征在于：所述横向冷水孔（4）为与热面（2）平行的直形孔或与热面具有夹角的斜孔。

10.根据权利要求9所述的一种高效化连铸机结晶器铜板，其特征在于：所述斜孔的左半部孔与其右半部孔相对称。

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