CN111570736B - 带阻水结构的结晶器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带阻水结构的结晶器。其包括结晶器本体水套，以及装配于其内部的铜管和套在铜管外的铜管外部水套，在所述铜管外部水套和所述结晶器本体水套之间的间隙内，环绕所述铜管外部水套周向设置有阻水结构，所述阻水结构固定在所述铜管外部水套的外侧或所述结晶器本体水套的内侧。本发明通过在铜管外部水套和结晶器本体水套的间隙内设置阻水结构，降低了结晶器的加工精度，保证冷却水仅在水槽内流通，解决了在无法保证间隙高精度的情况下结晶器传热效果不好的问题，且本发明具有装配简单又快速的优点。

Description

带阻水结构的结晶器

技术领域

本发明涉及连铸设备技术领域，特别是涉及一种带阻水结构的结晶器。

背景技术

结晶器是承接从中间罐注入的钢水并使之按规定断面形状凝固成坯壳的连续铸钢设备，是连铸机最关键的部件，其结构、材质和性能参数，例如传热效果等均对铸坯质量起着决定性作用。

中国专利CN208960940U公开了一种外表面刻有水槽的结晶器铜管，其在铜管外表面间隔刻有用于流通冷却水的水槽，铜管外侧还设置外部水套。

中国专利CN108838352A公开了一种双水套结构的结晶器，其包括铜管、外部水套，以及两者之间的两分式水套，铜管外围设有纵向凹槽，外部水套安装在铜管外，两分式水套嵌合在外部水套和铜管之间来防止铜管的变形。

中国专利CN105473253A公开了一种用于连续铸造的结晶器，其在铜管的外壁设置纵向凹槽，还在铜管的外表面上不可移动地紧密缠绕了覆盖式粘结剂，以限制了铜管壁的变形和移动，并期望冷却水在凹槽内流通。

现有技术中，结晶器冷却方式普遍采用上述的铜管结构，即在铜管外壁设置凹槽，并在铜管外设置外部水套，以期望限制冷却水仅从凹槽内流通的方式来实现。虽然相关文献可以避免一部分冷却水外流，但是，经过本申请人不断研究与试验，发现这种带有外部水套的铜管与结晶器本体水套装配后，必定会在铜管外部水套与结晶器本体水套之间形成一定的间隙，那么结晶器冷却水除了从槽内流通外，也定会经该间隙流通，这样就会导致从槽内流通的水量减小、流速降低。通过计算定性得出，此间隙较小情况下基本上不会影响结晶器传热效果。但实践中发现此间隙一旦增大，会导致结晶器传热效果下降，表现为结晶器水温差上升、铜管出现烧蚀或者漏钢频率增大等现象。

为了解决上述间隙问题，本申请人通过提高加工精度，要求间隙带0.5mm，但经过不断试验发现此精度是很难保证的，同时高精度要求也会显著增加加工成本。在这种间隙精度无法保证的情况下，要么出现负间隙即外部带水套的铜管整体或者局部大于结晶器本体水套，则结晶器铜管安装出现问题，安装不进去，还需要对铜管外水套进行打磨，费时又费力；要么间隙太大，导致生产事故和生产的不稳定，这些都严重影响了结晶器技术的推广和使用效果。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种带阻水结构的结晶器，以解决现有技术中结晶器传热效果不好的问题。

上述目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的一个方面，本发明提供的一种带阻水结构的结晶器，包括结晶器本体水套，以及装配于其内部的铜管和套在铜管外的铜管外部水套，其中，在所述铜管外部水套和所述结晶器本体水套之间的间隙内，环绕所述铜管外部水套周向还设置有阻水结构，所述阻水结构固定在所述铜管外部水套的外侧或所述结晶器本体水套的内侧。

优选地，所述阻水结构采用密封材料制作而成，具有变形能力，所述阻水结构至少能阻断2MPa压力冷却水。

优选地，所述阻水结构的形状为层状、条状、圈状中的一种或多种组合而成。更优选地，所述阻水结构可以为皮毛式结构、橡皮条式结构、橡圈式结构中的一种。

优选地，所述阻水结构位于靠近冷却水入口处；所述阻水结构的厚度大于或等于间隙。更优选地，所述阻水结构采用粘接方式连接固定。

优选地，在所述结晶器本体水套的内侧或所述铜管外部水套外侧还设置有凹槽，且所述凹槽与所述阻水结构在高度方向上相对应，装配后，所述阻水结构的一端部位于所述凹槽中。更优选地，所述阻水结构的厚度大于或等于间隙与凹槽深度之和。

优选地，所述阻水结构的形状为层状，包括一层变形部和一层与所述变形部连接的固定部，所述变形部用于填充间隙，所述固定部用于将所述阻水结构固定在间隙内，所述变形部/和固定部具有变形能力，所述阻水结构在沿拉坯方向上的最大长度不大于结晶器的装配长度，最小长度不小于5mm。

优选地，所述阻水结构为皮毛式结构，包括皮部和毛部，其中，皮部为固定部，毛部为变形部，所述阻水结构通过皮部与结晶器本体水套的内侧粘贴固定。

优选地，所述阻水结构的形状为条状，环绕所述铜管外部水套周向间隔设置，所述阻水结构在沿拉坯方向上的长度不小于3mm。

优选地，所述阻水结构为橡胶皮条式结构，且与所述铜管外部水套的外侧固定，所述阻水结构的厚度大于间隙1mm～10mm。

优选地，所述阻水结构为橡圈式结构。

与现有技术相比，本发明带阻水结构的结晶器通过在铜管外部水套和结晶器本体水套的间隙内设置阻水结构，降低了结晶器的加工精度，保证了冷却水完全在水槽内流通，提高了结晶器的传热效果，保证了结晶器的使用稳定性；且本发明具有安装简单、快速，加工成本低，等的优点。

附图说明

图1是现有技术中结晶器的铜管的结构示意图；

图2是铜管与结晶器本体水套装配后的结构示意图；

图3是本发明实施例一带阻水结构的结晶器的纵剖面结构示意图；

图4是本发明实施例二带阻水结构的结晶器的纵剖面结构示意图。

图1-图4中，1铜管，2水槽，3铜管外部水套，4结晶器本体水套，5间隙，6阻水结构、61变形部，62固定部，7凹槽。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图和实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。在描述中需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“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。

图1示意性地示出了现有技术中结晶器的铜管1的结构，如图1所示，在铜管1的外壁上刻有水槽2，铜管1外部还设置有一层水套，该水套即为铜管外部水套3。

图2示意性地示出了铜管1与结晶器本体水套4装配后的结构，所述铜管1的外部还设置有铜管外部水套3(未示出)，如图2所示，装配后在结晶器本体水套4内侧存在用于装配的间隙5。

图3和图4分别示意性地示出了本发明实施例一和实施例二中带阻水结构6的结晶器的结构，如图3和图4所示，本发明提供的带阻水结构6的结晶器，包括结晶器本体水套4，以及装配于其内部的铜管1(未示出)和套在铜管外的铜管外部水套3，在铜管外部水套3和结晶器本体水套4之间的间隙5内，环绕铜管外部水套3周向设置有阻水结构6。

其中，所述阻水结构6可以采用粘接等方式连接固定在铜管外部水套3的外侧或结晶器本体水套4的内侧，且位于靠近冷却水入水口处。所述阻水结构6的厚度设置为大于或等于间隙5，为了进一步提高阻水效果，优选设置为大于间隙5。需要说明的是，本发明中所说的阻水结构6的厚度是指如图3或图4所示的左右方向。

所述阻水结构6具有变形能力，但同时可以阻断2MPa以内的冷却水流通。这样一方面允许间隙5存在可以降低加工精度，同时由于阻水结构6为非刚性件，具有变形能力，这样更有利于铜管1的安装；另一方面间隙5被阻水结构6阻隔，结晶器的冷却水无法从间隙5通过，从而保证了冷却水从水槽2内流通。所述阻水结构6可以采用密封材料制作而成，所述密封材料可以为非金属材料或复合材料，使得阻水结构6具有弹性变形能力，例如，非金属材料可以为橡胶、塑料、纤维和织物等中的一种或多种组合而成；复合材料可以为纤维与其他物料共同构成的复合材料，可以为气凝胶毡-聚氨酯等。进一步地，所述阻水结构6可以采用橡胶类弹性体密封材料、含纤维类密封材料、皮毛类密封材料等。本发明对于密封材料的弹性模量的要求不做具体限定，只要具有能够至少阻断2MPa以内的冷却水的能力即可。所述阻水结构6的形状可以为层状、条状、圈状等形状中的一种或多种组合而成。

为了进一步提高阻水效果，提高结晶器的换热效率，可以在铜管外部水套3的外侧或结晶器本体水套4的内侧设置凹槽7，所述凹槽7与阻水结构6在高度方向上相对应，装配后，使得所述阻水结构6的一端位于凹槽7中，另一端用于固定，所述阻水结构6的厚度可以大于或等于间隙5与凹槽7深度之和，优选大于间隙5与凹槽7深度之和，该凹槽7的设置尤其适用于为条状或圈状的阻水结构6，当然为层状时在水套厚度允许的情况下，也可以适当地设置凹槽7，但该凹槽7的深度应该较条状或圈状结构时更小些，以保证其阻水性能。

本发明中所述阻水结构6可以根据具体形状选择合适的材料制作而成，例如，所述阻水结构6可以设置为皮毛式结构、橡皮条式结构、橡圈式结构。

其中，所述皮毛式结构中，“皮”部为固定部62，“毛”部为变形部61，“皮”为“毛”生根所在，可以通过粘贴等方式固定。该皮毛式结构的变形能力主要通过毛来实现，即通过可变形的毛来填充间隙5，可以方便安装又可以阻止冷却水的流入，该结构变形量比较大，但也可以完全阻断冷却水的流通。皮毛式结构的阻水结构6布置环绕在间隙5轴向，沿拉坯方向的长度最大不大于结晶器装配长度，最小长度与毛的设计有关，毛的阻水性强可以将其适当设置的短一点，但最短不小于5mm；考虑到铜管1是损耗件，而结晶器本体水套4相对固定，所述皮毛式结构的阻水结构6优选固定在结晶器本体水套4的内侧。在铜管外部水套3的厚度允许的情况下也可以设置凹槽7，凹槽7深度应当控制在0.1～1mm范围内，此时阻水结构6的厚度应当大于或等于间隙5和凹槽7深度之和。该结构的阻水结构6可以设置一个也可以上下间隔设置多个。

所述橡皮条式结构中，变形程度虽不如皮毛式结构，但也可以通过间断布置长条来提高易安装性和阻水效果，只需要安装在间隙5靠近冷却水入水口即可，布置环绕在间隙5轴向，沿拉坯方向的长度不小于3mm，不大于结晶器装配长度。此阻水结构6厚度适当大于间隙5，安装发生变形后密封性加强。考虑到铜管1是损耗件，而结晶器本体水套4相对固定，此阻水结构6优选固定在结晶器本体水套4内侧；或者，考虑到此阻水结构6在拉坯方向上长度相对较短，也可以固定在铜管外部水套3上，阻水结构6厚度比间隙5大1～10mm，同时在对应的阻水结构6高度位置上的结晶器本体水套4的内侧刻与阻水结构6尺寸相匹配的凹槽7，凹槽7设置为多个，如图4所示，装配后阻水结构6的右端位于结晶器本体水套4的凹槽7，从而进一步增加了阻水能力。所述凹槽7的深度约等于阻水结构6厚度-间隙5厚度，凹槽7高度与阻水结构6沿拉坯方向的长度相同或相近，凹槽7的宽度与阻水结构6的宽度相同或相近。其中，橡皮条式结构可以将多条间断地环绕铜管外部水套3外周设置一圈，也可以采用梅花型上下间隔设置多圈，以增加阻水效果。

所述橡圈式结构，采用外圈端面与结晶器本体水套4的内侧固定，或者采用内圈端面与铜管外部水套3的外侧固定的方式，橡皮圈的宽度略大于间隙5，以提高阻水效果。为了进一步提高阻水效果，也可以在铜管外部水套3的外侧或结晶器本体水套4的内侧设置一圈凹槽7，装配后，橡圈式结构的内圈端面或者外圈端面位于所述凹槽7中。采用该结构的阻水结构6可以设置一个或多个。

下面结合两个具体实施例和图3-4对本发明技术方案进行详细的描述：

实施例一

图3示意性地示出了该实施例带阻水结构6的结晶器的纵剖面结构。

该实施例是针对155mm×155mm小方坯，允许间隙5为在3mm以内，这样绝对避免了安装过程中出现安装不进去的情况。在间隙5中安装皮毛式阻水结构6，变形能力是主要通过毛部来体现的，如图3所示。阻水结构6的固定部62即皮部固定在结晶器本体水套4上，厚度为2mm；阻水结构6的变形部61厚度为2mm，保证阻水结构6厚度总和大于间隙5厚度，这样可以提高阻水效果；阻水结构6沿拉坯方向的长度(即图3中的上下的高度方向上)为15mm，且该阻水结构6布置在靠近结晶器下口的冷却水入口处。这样在大大降低铜管外部水套3精度的条件下，既能降低安装的难度，又能保证工艺要求，提高了结晶器换热效率。

实施例二

图4示意性地示出了该实施例带阻水结构6的结晶器的纵剖面结构。

该实施例是针对155mm×155mm小方坯，允许间隙5为在3mm以内，这样绝对避免了安装过程中出现安装不进去的情况。在间隙5中安装橡皮条式阻水结构6，阻水结构6整体可以发生变形，如图4所示。阻水结构6的左端固定在铜管外部水套3上，其厚度为5mm，长度(即图4上下的高度方向上)为10mm；在结晶器本体水套4内面对阻水结构6的高度上刻有和阻水结构6长度相同，深度(即图4左右方向)为2mm的凹槽7；保证结晶器铜管安装后阻水结构6右端正好位于结晶器本体水套4内侧的凹槽7内；同时保证阻水结构6厚度大于或等于间隙5具体值和凹槽7深度之和；阻水结构6布置在靠近结晶器下口的冷却水入口处。这样在大大降低铜管外部水套3精度的条件下，既能减低安装的难度，又能保证工艺要求，提高了结晶器换热效率。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效方法变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种带阻水结构的结晶器，包括结晶器本体水套，以及装配于其内部的铜管和套在铜管外的铜管外部水套，其特征在于，在所述铜管外部水套和所述结晶器本体水套之间的间隙内，沿拉坯方向上环绕所述铜管外部水套周向设置有阻水结构，所述阻水结构固定在所述铜管外部水套的外侧或所述结晶器本体水套的内侧，其中，

所述阻水结构具有变形能力，位于靠近冷却水入口处，用于通过填充间隙来阻断冷却水流入所述间隙内，从而保证冷却水完全在铜管与铜管外部水套之间流通；所述阻水结构至少能阻断2MPa压力冷却水；所述阻水结构的形状为层状，包括一层变形部和一层与所述变形部连接的固定部，所述变形部用于填充间隙，所述固定部用于将所述阻水结构固定在间隙内，所述变形部/和固定部具有变形能力，所述阻水结构在沿拉坯方向上的最大长度不大于结晶器的装配长度；

所述阻水结构为皮毛式结构或橡胶皮条式结构；其中，当为皮毛式结构时，所述阻水结构的厚度大于或等于间隙，其沿拉坯方向长度不小于5mm；当为橡胶皮条式结构，在结晶器本体水套的内侧或铜管外部水套外侧还设置有凹槽，且所述凹槽与阻水结构在高度方向上相对应，装配后，所述阻水结构的一端部位于凹槽中，所述阻水结构的厚度大于或等于间隙与凹槽深度之和；其沿拉坯方向长度不小于3mm。

2.根据权利要求1所述的带阻水结构的结晶器，其特征在于，所述阻水结构为皮毛式结构，包括皮部和毛部，其中，皮部为固定部，毛部为变形部，所述阻水结构通过皮部与结晶器本体水套的内侧粘贴固定。

3.根据权利要求1所述的带阻水结构的结晶器，其特征在于，当所述阻水结构为橡胶皮条式结构时，所述阻水结构与所述铜管外部水套的外侧固定，所述阻水结构的厚度大于间隙1mm～10mm。

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