CN113426969B - 用于连续铸坯的结晶器的油冷方法及油冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于连续铸坯的结晶器的油冷方法及油冷设备，包括设置于中间包的出料端的结晶器，所述结晶器采用冷却油作为冷却液体对熔融液进行冷却处理，所述结晶器包括设置于所述结晶器外侧的油泵组件、以及将所述油泵组件与所述结晶器连接的油路循环管道，所述油路循环管道上还连接有对所述冷却油做降温处理的降温系统。通过上述方式，将用于连续铸坯的结晶器的水冷系统改为油冷系统，避免了使用冷却水容易产生气泡导致影响熔融液冷却成型的均匀性的问题，提高了铸坯的质量；同时，设置对冷却油进行降温处理的降温系统，使得冷却油可以循环使用，提高了冷却油的使用寿命，降低了成本。

Description

用于连续铸坯的结晶器的油冷方法及油冷设备

技术领域

本发明涉及钢材连续铸坯领域，特别是涉及一种用于连续铸坯的结晶器的油冷方法及油冷设备。

背景技术

铸造作为在机械制造业中占据主要地位的工艺，其铸成的坯体质量直接影响着后续产品的质量。目前，铸造主要分为传统的模铸法和连续铸造法，与传统的模铸法相比，连铸技术具有大幅提高金属收得率和铸坯质量，节约能源等显著优势，而结晶器是连铸机的核心部件，连铸生产的主体思想是把液态的钢水直接铸造成成型产品，结晶器就是把液态钢水冷却出固态钢坯的部件。

目前，工业生产中所采用的用于连续铸坯的结晶器均是采用冷冻水作为冷却系统的冷却液，由于水的沸点较低，很容易受热产生大量的气泡，附着在导热铜套的内壁，使得流经导热铜套处的熔融液冷却不均匀，影响其表面质量，最终影响到铸坯的质量。

例如，现有技术提出了一种铸钢用连铸结晶器，该方案包括结晶器，所述结晶器的正面开设有前后贯穿的料口，所述结晶器的正面开设有位于料口外侧的通槽，且通槽的内部固定安装有隔热板，所述结晶器的内部开设有环形水槽，所述环形水槽位于结晶器背面的一端固定连通有出水管，所述出水管的另一端贯穿结晶器并固定连通有冷却室，所述出水管远离结晶器的一端贯穿冷却室并固定连通有位于冷却室内腔的弓形管，所述弓形管的另一端贯穿冷却室并固定连通有水箱，所述水箱正面的底部固定安装有变频水泵，所述变频水泵的左侧与水箱的正面之间固定连通有抽水管，所述变频水泵的右侧固定连通有进水管，所述进水管的另一端贯穿结晶器并与环形水槽固定连通，所述冷却室的顶部从后至前一次固定安装有喷淋水泵和防尘罩，所述喷淋水泵的背面与冷却室背面的底部之间固定连通有引水管，所述喷淋水泵的正面固定连通有导水管，所述导水管的另一端贯穿冷却室并固定连通有位于冷却室内腔的导流板，所述导流板的底部固定连通有喷头；该结晶器将冷冻水作为冷却液与熔融液对流使得熔融液凝固成坯体，冷冻水与高温熔融液流通的管壁接触会产生大量的气泡，影响冷冻水和管壁的接触的均匀性，使得熔融液降温不够均匀，影响坯体质量(在钢材铸坯生产领域目前都是采用冷却水进行水冷，而铝材生产领域中在铝材进行冲压的加工过程中都是采用冲压油对铝料进行快速冷却，不仅可以减少冲压模具的摩擦生热，防止模具温度过高，导致凸凹模具间隙减小，造成铝翅片烧结、拉伤等，还可以减少冲压模具的磨损和铝屑粘连，延长冲压模具的使用寿命)。而且油的沸点大多为200℃至300℃，相较于水来说，不易沸腾产生气泡，将其应用至铸坯生产中，可以大大提高铸坯的质量，还可以保护铸坯模具并延长其使用寿命。因此，设计一种结构简单、将冷却油作为铸坯冷却液的用于连续铸坯的结晶器的油冷方法及油冷设备就很有必要。

发明内容

为了克服现有的结晶器将冷却水作为连续铸坯的冷却液容易产生大量气泡进而影响铸坯质量的问题，本发明提供了一种油冷结晶器及使用该油冷结晶器的连续铸坯设备，可通过将结晶器的冷却系统中的冷却水换成冷却油，大大减少因冷却液沸腾产生的大量气泡，并设置对冷却油进行冷却以循环使用的水冷装置，使得在连续铸坯工艺中可以循环使用冷却油对熔融液进行冷却处理得到质量更好的铸坯。

为实现上述的目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于连续铸坯的结晶器的油冷方法，包括以下步骤：

S1、将中间包内的熔融液通过水口导入至结晶器内；

S2、油泵组件将其内部存储的冷却油从进油口注入结晶器内，对流经结晶器的熔融液进行冷却处理；

S3、对熔融液进行冷却处理后的高温冷却油从出油口流出，高温冷却油进入水冷箱；

S4、循环水泵将其内存储的冷却水压出，冷却水经过冷凝组件降温后，从进水口流进水冷箱内；冷却水与高温冷却油对流，进而对冷却油进行降温处理；

S5、经过降温处理后的冷却油流出水冷箱，并流入油泵组件内；对高温冷却油进行降温处理后的冷却水从出水口流出，并流入循环水泵内；

S6、循环S2至S5的步骤。

一种使用用于连续铸坯的结晶器的油冷方法的油冷设备，包括设置于中间包的出料端的结晶器，所述结晶器采用冷却油作为冷却液体对熔融液进行冷却处理，所述结晶器包括设置于所述结晶器外侧的油泵组件、以及将所述油泵组件与所述结晶器连接的油路循环管道，所述油路循环管道上还连接有对所述冷却油做降温处理的降温系统。

进一步的，所述结晶器上设置有与所述油路循环管道连接的进油口与出油口，且所述进油口位于所述出油口的下方；所述进油口与出油口与所述油路循环管道的连接处均设置有密封结构。

进一步的，所述密封结构包括设置于所述出油口/进油口上的连接座，所述连接座上设置有供所述冷却油穿过的通孔，所述连接座的外侧壁上设置有第一外螺纹，内侧壁上设置有内螺纹，所述连接座的外侧设置有垫片，且所述垫片的外侧设置有与所述连接座螺纹连接的螺母。

进一步的，所述密封结构还包括设置于所述油路循环管道的两端处的连接头，且所述连接头的外侧设置有与所述内螺纹配合连接的第二外螺纹，所述连接头的内部设置有弹性密封圈。

进一步的，所述油路循环管道包括一端与所述进油口连接且其另一端与所述油泵组件连接的第一管道、一端与所述出油口连接且其另一端与所述油泵组件连接的第二管道。

进一步的，所述第一管道上从靠近所述油泵组件一端依次连接有齿轮泵和第一控制阀。

进一步的，所述第二管道的部分管道为整体呈螺旋状结构的降温管道，且所述降温管道外侧设置有所述降温系统，所述降温系统包括套设于所述降温管道外侧的水冷箱，所述水冷箱的外侧设置有进水口和出水口，且所述进水口位于所述出水口的下方。

进一步的，所述降温系统还包括循环水泵、将所述循环水泵与所述水冷箱连接的水路循环管道，所述水路循环管道包括一端与所述进水口连接且其另一端与所述循环水泵连接的第三管道、一端与所述出水口连接且其另一端与所述循环水泵连接的第四管道；所述第三管道上连接有第二控制阀；所述第四管道上连接有冷凝组件，能够对流经所述冷凝组件处的水做冷却处理。

进一步的，所述油冷设备还包括控制组件，所述控制组件包括微处理器及指示单元，所述微处理器内置计时单元，所述微处理器分别连接至所述第一控制阀和所述第二控制阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的用于连续铸坯的结晶器的油冷方法，通过将对熔融液进行冷却的冷却系统中使用的冷却水换成冷却油，因冷却油的沸点远远高于冷却水的沸点，当高温的熔融液流经结晶器的导料槽，冷却油与受热的导料槽接触对熔融液进行冷却的过程中，不易沸腾产生大量的气泡，使得熔融液的各处冷却更均匀，相较于使用冷却水而言，大大提高了铸坯的质量；且本发明的冷却油通过由油泵组件、密封连接件、油路循环管道和降温系统组成的循环利用装置，在保证高温冷却油的优良密封性下可以循环利用，并对用于对冷却油降温的冷却水水同时进行循环利用，使得本发明可以自动化连续不断的进行铸坯生产，不需要频繁更换冷却油和冷却水，节约了成本。

2、本发明的用于连续铸坯的结晶器的油冷设备，通过在结晶器上的进油口和出油口处设置可拆卸的密封连接件，密封连接件分为连接座和连接头，二者之间通过螺纹连接，便于安装、拆卸及清洗，并在连接座和连接头的连接处设置有弹性密封圈，并采用耐高温高压的氢化丁晴橡胶的圆形密封圈作为密封介质，利用该密封圈的回弹性能，大大提高了密封连接件的密封效果，还延长了其使用寿命。

3、本发明的用于连续铸坯的结晶器的油冷设备，通过将油路循环管道的第二管道设置成环形结构，并在环形结构外侧设置有降温系统，使得从出油口流出的高温油与降温系统接触后降温，并返回至油泵组件后重新输送到冷却系统中，使得冷却油可以循环使用，大大降低了成本。

附图说明

图1是本发明的用于连续铸坯的结晶器的油冷设备的结构示意图；

图2是本发明的用于连续铸坯的结晶器的油冷设备的另一视角的结构示意图；

图3是本发明的用于连续铸坯的结晶器的油冷设备的俯视结构示意图；

图4是图3中沿A-A方向的剖视示意图；

图5是图4中B区域的局部放大示意图；

图6是本发明的用于连续铸坯的结晶器的油冷设备的部分结构示意图；

图7是采用本发明的用于连续铸坯的结晶器的油冷设备的连续铸坯设备的结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1、水口；2、结晶器；21、进油口；22、出油口；221、连接座；222、垫片；223、螺母；224、连接头；225、弹性密封圈； 226、第一外螺纹；227、第二外螺纹；228、内螺纹；3、第一管道；31、齿轮泵；32、第一控制阀；4、第二管道；41、降温管道；5、油泵组件；6、水冷箱； 61、进水口；62、出水口；63、第三管道；64、第四管道；65、第二控制阀；66、循环水泵；67、冷凝组件；7、大包回转台；8、中间包；9、电磁搅拌装置； 10、二次冷却系统；11、牵引机构；12、切割机构；13、运输机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

如图1至3所示，一种用于连续铸坯的结晶器的油冷方法，包括以下步骤：

S1、将中间包8内的熔融液通过水口1导入至结晶器2内；

S2、油泵组件5将其内部存储的冷却油从进油口21注入结晶器2内，对流经结晶器2的熔融液进行冷却处理；

S3、对熔融液进行冷却处理后的高温冷却油从出油口22流出，高温冷却油进入水冷箱6；

S4、循环水泵66将其内存储的冷却水压出，冷却水经过冷凝组件67降温后，从进水口61流进水冷箱6内；冷却水与高温冷却油对流，进而对冷却油进行降温处理；

S5、经过降温处理后的冷却油流出水冷箱6，并流入油泵组件5内；对高温冷却油进行降温处理后的冷却水从出水口62流出，并流入循环水泵66内；

S6、循环S2至S5的步骤。

特别的，水口1为浸入式水口或定径水口。

如图1至3所示，一种用于连续铸坯的结晶器的油冷设备，包括设置于中间包8的出料端的结晶器2，结晶器2采用冷却油作为冷却液体对熔融液进行冷却处理。结晶器2包括设置于结晶器2外侧的油泵组件5、以及将油泵组件5与结晶器2连接的油路循环管道，油路循环管道上还连接有对冷却油做降温处理的降温系统。

其中，采用冷却油作为冷却液体，基于冷却油的沸点为200℃至300℃，远远高于冷却水的沸点，在与有高温熔融液流经的导料槽1接触后，不易产生气泡，避免了现有技术中使用冷却水容易产生气泡导致影响熔融液冷却成型的均匀性的问题，大大提高了铸坯的质量；同时，设置对冷却油进行降温处理的降温系统，使得冷却油可以循环使用，大大提高了冷却油的使用寿命，降低了成本。

如图4至5所示，在本实施例中，结晶器2上设置有与油路循环管道连接的进油口21与出油口22，且进油口21位于出油口22的下方，使得冷却油在油泵组件5的作用下从下向上运动，可以更好的对熔融液冷却；进油口21与出油口22与油路循环管道的连接处均设置有密封结构，且密封结构可拆卸连接，便于安装、拆卸清洗，还提高了接口的密封性，防止泄露。

在本实施例中，密封结构包括设置于出油口22/进油口21上的连接座221，连接座221上设置有供冷却油穿过的通孔，连接座221的外侧壁上设置有第一外螺纹226，内侧壁上设置有内螺纹228，连接座221的外侧设置有垫片222，且垫片222的外侧设置有与连接座221螺纹连接的螺母223。

在本实施例中，密封结构还包括设置于油路循环管道的两端处的连接头 224，且连接头224的外侧设置有与内螺纹228配合连接的第二外螺纹227，使得连接头224和连接座221可以通过螺纹连接，便于拆装，连接紧密，连接头 224的内部设置有弹性密封圈225，且当连接头224和连接座221处于连接状态时，弹性密封圈225位于二者的连接位置处，而弹性密封圈225采用耐高温高压的氢化丁晴橡胶的圆形密封圈作为密封介质，利用该密封圈的回弹性能，可以大大提高密封连接件的密封效果，并延长了其使用寿命。

在本实施例中，油路循环管道包括一端与进油口21连接且其另一端与油泵组件5连接的第一管道3、一端与出油口22连接且其另一端与油泵组件5连接的第二管道4，通过油泵组件5将冷却油抽出，并通过第一管道3流入结晶器2 内，冷却油与导料槽1接触，对流经导料槽1的熔融液冷却，受热升温后的冷却油从出油口22流出，并通过第二管道4时经过降温系统对冷却油降温后流回油泵组件5内，完成冷却油的循环利用。

在本实施例中，第一管道3上从靠近油泵组件5一端依次连接有齿轮泵31 和第一控制阀32，第一控制阀32用于控制冷却油的流量。

如图6所示，在本实施例中，第二管道4的部分管道为整体呈螺旋状结构的降温管道41，且降温管道41外侧设置有降温系统，通过将管道设置成螺旋状结构，增强冷却水对油的冷却作用，提高降温效率，降温系统包括设置于降温管道41外侧且供降温管道41穿过的水冷箱6，水冷箱6上设置有进水口61和出水口62，且进水口61位于出水口62的下方，增强冷却水和油的对流效果，提高降温效率。

在本实施例中，降温系统还包括循环水泵66、将循环水泵66与水冷箱6连接的水路循环管道，可以循环使用冷却水对冷却油进行降温处理，减少了生产成本，水路循环管道包括一端与进水口61连接且其另一端与循环水泵66连接的第三管道63、一端与出水口62连接且其另一端与循环水泵66连接的第四管道64；第三管道63上连接有第二控制阀65，能够控制冷却水的流量；第四管道64上连接有冷凝组件67，能够对流经冷凝组件67处的水做冷却处理。

在本实施例中，油冷设备还包括控制组件，控制组件包括微处理器及指示单元，微处理器内置计时单元，微处理器分别连接至第一控制阀32和第二控制阀65，通过微处理器调节第一控制阀32和第二控制阀65的输出流量。

如图7所示，一种采用用于连续铸坯的结晶器的油冷设备的连续铸坯设备 (值得注意的是，本实施例采用的连铸坯设备及结晶器的安装方式仅用于举例说明，并不对连铸坯设备的结构及结晶器的安装方式作具体限制)，包括能够持续回转的大包回转台7、设置于大包回转台7下方的中间包8、设置于中间包 8下方的油冷结晶器、设置于油冷结晶器外侧并驱动油冷结晶器振动的振动装置或设置于油冷结晶器内侧的电磁搅拌装置9，油冷结晶器的出料端连接有出料管道，且出料管道优选为弧形结构，在连续铸坯的生产过程中更利于拉坯成型，出料管道处设置有对经过油冷结晶器处理后的半成型坯体二次冷却的二次冷却系统10，出料管道的末端依次设置有将冷却成型的坯体持续拉出的牵引机构11、对拉出后的坯体进行切割的切割机构12、将切割后的坯体运至生产线的运输机构13。

其中，电磁搅拌装置9，能够改善铸坯表面质量、皮下夹渣和内部质量，通过电池搅拌装置产生的感应磁力促进结晶器内钢液芯产生旋转运动，可以均匀结晶器内温度分布，消除过热度的影响，在采用具体的实施方式时，将电磁搅拌线圈环向分布于结晶器的外侧，并用壳体包覆防止电磁干扰；

依据本领域技术人员对于本发明的技术方案的理解，本发明中的电磁搅拌装置9可依据需要进行调整，例如将电磁搅拌装置9更换成驱动结晶器振动的振动装置，也可以实现电磁搅拌装置9带来的有益效果，故而上述等效结构可理解为利用本发明的方案所作的等同实施方式。

通过上述方式，当熔融液例如钢水，从大包回转台7下方的开口处流至中间包8内，并进一步从中间包8下方的开口处流至油冷结晶器内，控制组件控制油泵组件5及第一控制阀32将冷却油从进油口21输入至结晶器2内，与导料槽1接触，对流经导料槽1的熔融液冷却，受热升温后的冷却油从出油口22 流出，并经过降温系统对其降温处理后再次回到油泵组件5内，实现循环利用，同时，导料槽1内的熔融液经过第一次冷却成型，并在电磁搅拌装置9/振动装置的作用下保持了较高的成型质量，并向下沿着出料通道滑动，并由二次冷却系统10冷却成型，牵引机构11将其从出料通道拉至切割机构12处等份切割，并通过运输机构13转移。

以上所述仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；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流程变换，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 (10)

1.一种用于连续铸坯的结晶器的油冷方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将中间包(8)内的熔融液通过水口(1)导入至结晶器(2)内；

S2、油泵组件(5)将其内部存储的冷却油从进油口(21)注入结晶器(2)内，对流经结晶器(2)的熔融液进行冷却处理；

S3、对熔融液进行冷却处理后的高温冷却油从出油口(22)流出，高温冷却油进入水冷箱(6)；

S4、循环水泵(66)将其内存储的冷却水压出，冷却水经过冷凝组件(67)降温后，从进水口(61)流进水冷箱(6)内；冷却水与高温冷却油对流，进而对冷却油进行降温处理；

S5、经过降温处理后的冷却油流出水冷箱(6)，并流入油泵组件(5)内；对高温冷却油进行降温处理后的冷却水从出水口(62)流出，并流入循环水泵(66)内；

S6、循环S2至S5的步骤。

2.一种使用如权利要求1所述的用于连续铸坯的结晶器的油冷方法的油冷设备，其特征在于，包括设置于中间包(8)的出料端的结晶器(2)，所述结晶器(2)采用冷却油作为冷却液体对熔融液进行冷却处理，所述结晶器(2)包括设置于所述结晶器(2)外侧的油泵组件(5)、以及将所述油泵组件(5)与所述结晶器(2)连接的油路循环管道，所述油路循环管道上还连接有对所述冷却油做降温处理的降温系统。

3.根据权利要求2所述的油冷设备，其特征在于，所述结晶器(2)上设置有与所述油路循环管道连接的进油口(21)与出油口(22)，且所述进油口(21)位于所述出油口(22)的下方；所述进油口(21)与出油口(22)与所述油路循环管道的连接处均设置有密封结构。

4.根据权利要求3所述的油冷设备，其特征在于，所述密封结构包括设置于所述出油口(22)/进油口(21)上的连接座(221)，所述连接座(221)上设置有供所述冷却油穿过的通孔，所述连接座(221)的外侧壁上设置有第一外螺纹(226)，内侧壁上设置有内螺纹(228)，所述连接座(221)的外侧设置有垫片(222)，且所述垫片(222)的外侧设置有与所述连接座(221)螺纹连接的螺母(223)。

5.根据权利要求4所述的油冷设备，其特征在于，所述密封结构还包括设置于所述油路循环管道的两端处的连接头(224)，且所述连接头(224)的外侧设置有与所述内螺纹(228)配合连接的第二外螺纹(227)，所述连接头(224)的内部设置有弹性密封圈(225)。

6.根据权利要求2所述的油冷设备，其特征在于，所述油路循环管道包括一端与所述进油口(21)连接且其另一端与所述油泵组件(5)连接的第一管道(3)、一端与所述出油口(22)连接且其另一端与所述油泵组件(5)连接的第二管道(4)。

7.根据权利要求6所述的油冷设备，其特征在于，所述第一管道(3)上从靠近所述油泵组件(5)一端依次连接有齿轮泵(31)和第一控制阀(32)。

8.根据权利要求7所述的油冷设备，其特征在于，所述第二管道(4)的部分管道为整体呈螺旋状结构的降温管道(41)，且所述降温管道(41)外侧设置有所述降温系统，所述降温系统包括套设于所述降温管道(41)外侧的水冷箱(6)，所述水冷箱(6)的外侧设置有进水口(61)和出水口(62)，且所述进水口(61)位于所述出水口(62)的下方。

9.根据权利要求8所述的油冷设备，其特征在于，所述降温系统还包括循环水泵(66)、将所述循环水泵(66)与所述水冷箱(6)连接的水路循环管道，所述水路循环管道包括一端与所述进水口(61)连接且其另一端与所述循环水泵(66)连接的第三管道(63)、一端与所述出水口(62)连接且其另一端与所述循环水泵(66)连接的第四管道(64)；所述第三管道(63)上连接有第二控制阀(65)；所述第四管道(64)上连接有冷凝组件(67)，能够对流经所述冷凝组件(67)处的水做冷却处理。

10.根据权利要求9所述的油冷设备，其特征在于，所述油冷设备还包括控制组件，所述控制组件包括微处理器及指示单元，所述微处理器内置计时单元，所述微处理器分别连接至所述第一控制阀(32)和所述第二控制阀(65)。

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