CN115971434A - 带有点状凹槽的结晶器铜管及其促进铸坯晶体生长的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有点状凹槽的结晶器铜管及其促进铸坯晶体生长的系统，其中一种带有点状凹槽的结晶器铜管包括铜管主体，其特征在于：所述的铜管主体从上到下依次是由空腔段、弯月面初始坯壳冷却段和连铸坯定型段连成一体所组成，所述空腔段和所述钢坯定型段的四周内壁都呈光滑平面状，所述弯月面初始坯壳冷却段的四周内壁上都均匀设置有若干个点状凹槽，所述的点状凹槽呈圆形、椭圆形、长方形、三角形等形状。本发明通过采用上述设计在提高连铸拉速的同时，提升坯壳晶体生长均匀性和稳定性，提高保护渣的润滑效果和冷却性能，防止铸坯发生菱变、漏钢、裂纹和凹陷等问题。

Description

带有点状凹槽的结晶器铜管及其促进铸坯晶体生长的系统

技术领域

本发明涉及连续铸钢用结晶器技术领域，具体的涉及一种带有点状凹槽的结晶器铜管及其促进铸坯晶体生长的系统。

背景技术

将高温钢水连续不断地浇铸成具有一定断面形状和一定尺寸规格铸坯的生产工艺过程叫做连续铸钢。

结晶器是承接注入的钢水并使之按规定断面形状凝固成坚固坯壳的连续铸钢设备，它是连铸机最关键的部件，其结构、材质和性能参数对铸坯质量和铸机生产能力起着决定性作用。钢液在水冷结晶器内迅速冷却，形成外表为凝固坯壳内部是未凝固的钢水的铸坯。在结晶器下端出口处的凝固坯壳应有足够厚度，以保证内部钢液不流出来。随着拉辊缓慢地将带液芯的铸坯从结晶器拉出，中间包内的钢水也同时连续地注入结晶器内。这样就可以得到很长的带液芯的铸坯。

钢水在结晶器内停留时间稍长的话，有利于其结晶，但影响连铸机的拉速。目前发展的方向是高拉速连铸，但在高拉速情况下，铸坯坯壳的晶体生长均匀性受到影响，铸坯拉出结晶器后容易出现菱变、脱方现象，因此目前高速连铸只能实现一次性拉出速度2.8米每分钟，但是随着社会的发展，该速度无法满足人们的需求，因此设计一种用于防止菱变、漏钢、裂纹和凹陷的结晶器铜管以及用该结晶器铜管进行促进铸坯晶体生产的系统和方法则显得尤为重要。

发明内容

本发明为了解决上述问题设计了一种带有点状凹槽的结晶器铜管及其促进铸坯晶体生长的系统，通过设置在弯月面冷却段内壁上的若干个点状凹槽来防止钢水初始坯壳在铜管主体内打转，从而防止形成的初始坯壳发生撕裂，在提高连铸拉速的同时提升坯壳晶体生长的均匀性。

为解决上述的技术问题，本发明提供了一种带有点状凹槽的结晶器铜管的促进铸坯晶体生长的系统，其特征在于：包括由铜管主体和套设在所述铜管主体外壁上的水套所组成的结晶器，所述结晶器设置有两个或两个以上，两个或两个以上的结晶器从前往后依次设置，相邻的两个结晶器之间的间距相同，两个或两个以上结晶器的上方还设置有钢包，所述的钢包通过平移机构运送到所述结晶器的正上方，所述的平移机构包括平移滑轨、滑轨小车和钢包固定架，所述的钢包安装在钢包固定架内并可以在钢包固定架内进行翻转，所述的钢包固定架通过滑轨小车滑动连接在平移滑轨上，所述的钢包固定架通过升降机构与滑轨小车相连，所述结晶器上端的外壁上套装有定位板，所述的定位板上设置有三个红外感应器，三个红外感应器呈三角形排列，所述钢包固定架的底部正对着三个红外感应器的位置也设置有三个红外发生器。

进一步：所述的升降机构包括固定在滑轨小车底部的支撑架、卷绳电机、绳索和设置在钢包固定架底部的若干个吊环，所述的支撑架是由上支撑板、下支撑板和连杆，所述的下支撑板位于上支撑板的正下方并通过连杆与上支撑板连成一体，所述的上支撑板固定在滑轨小车的底部，所述的卷绳电机安装在下支撑板上，所述的绳索与卷绳电机相连并通过其进行收放，所述绳索远离卷绳电机的一端通过连接圆环与若干根辅助吊绳相连，若干根辅助吊绳分别连接在若干个吊环上，所述的下支撑板的底部还设置有限位筒体，所述钢包固定架的顶部正对着限位筒体的位置设置有限位杆，所述的限位杆通过绳索的卷起插入限位筒体内进行限位。

本发明还提供了一种带有点状凹槽的结晶器铜管，其特征在于：所述的铜管主体从上到下依次是由空腔段、弯月面初始坯壳冷却段和连铸坯定型段连成一体所组成，所述空腔段和所述钢坯定型段的四周内壁都呈光滑平面状，所述弯月面初始坯壳冷却段的四周内壁上都均匀设置有若干个点状凹槽，所述的点状凹槽呈圆形、椭圆形、长方形、三角形中的一种，若干个点状凹槽从上到下呈横条状排列，相邻的两条横条状排列的点状凹槽呈交错设置，所述的空腔段、所述的弯月面初始坯壳冷却段和所述的连铸坯定型段的的高度比例为1：1：3，相邻的两条横条状排列的点状凹槽的竖直距离为20mm，同一条横条状排列的点状凹槽中相邻的两个点状凹槽的水平间距为20mm，所述水套的外壁上还设置有用于散热的散热叶片，位于最上方的横条状排列的点状凹槽是以所处平面的中心为第一个点状凹槽，向两侧以20mm的水平间距进行排列设置，与最上方相邻的横条状排列的点状凹槽是以所处平面的中心向两侧平移10mm作为初始点状凹槽，然后向两侧以20mm的水平间距进行排列设置。

进一步：所述的铜管主体为方形、矩形、圆形、椭圆形或内部开设有上下贯通的“工”字型通槽的铜管，所述的水套的内壁形状与铜管主体的外壁形状相匹配，所述水套的侧壁内开设有空腔或内壁上开设有用于流通高压冷却水的流通槽道，所述的水套上还设置有高压冷却水补充接头和高压冷却水回收接头，所述的高压冷却水补充接头和所述的高压冷却水回收接头与空腔或流通槽道相连通。

又进一步：所述的空腔段、弯月面初始坯壳冷却段和连铸坯定型段的外侧都设置有空腔或流通槽道。

本发明还提供了一种带有点状凹槽的结晶器铜管的促进铸坯晶体生产的方法，其特征在于：包括以下步骤：向钢包中加入保护渣，保护渣受热熔化浮在钢液面上，从结晶器上口空腔段注入钢水，钢水从结晶器上口向下口方向流动，经过弯月面初始坯壳冷却段和连铸坯定型段依次进行两次冷却，钢水在结晶器内形成外表为凝固坯壳内部是未凝固钢水的铸坯后，从结晶器下口拉出，在连铸过程中熔化后的保护渣会沿着侧壁顺着铜管内壁下行，均匀流经在铜管四周内壁的凹槽；钢水在进入急冷定型段后会急速降温，钢水的外表面会形成初始薄坯壳；然后下行继续冷却，初始坯壳继续增厚；钢水进入结晶定型段后，凝固形成所需厚度的坯壳。

进一步：在第一次冷却之前，钢水在进入空腔段后与空腔段的内壁相接触会急速降温，其中钢水与空腔段内壁相接触的部分降温尤为迅速，从而在外表面会形成薄坯壳。

又进一步：第一次冷却为形成薄坯壳的钢水在弯月面初始坯壳冷却段时，通过其与弯月面初始坯壳冷却段接触继续进行降温，从而使外表面的坯壳继续增长；钢水在经过弯月面初始坯壳冷却段时，通过设置在弯月面初始坯壳冷却段内壁上的若干个点状凹槽防止钢水初始坯壳发生打转，从而防止形成的初始坯壳在内应力的作用下撕裂。

又进一步：第二次冷却为钢水进入连铸坯定型段时，继续向下拉动铸坯并冷却结晶钢水，从而凝固形成所需厚度的坯壳。

再进一步：第一次冷却和第二次冷却的过程中水套空腔内的高压冷却水或者流通槽道内的高压冷却水会进一步给钢水进行降温，从而加快钢水冷却形成坯壳的速度。

采用上述结构后，本发明通过设置在弯月面冷却段内壁上的若干个点状凹槽来防止钢水初始坯壳在铜管主体内打转，从而防止形成的初始坯壳发生撕裂，在提高连铸拉速的同时提升坯壳晶体生长的均匀性；而且本发明通过采用上述设计还能够有效防止结晶过程中发生菱变、漏钢、裂纹和凹陷等问题，使钢水坯壳增长的更加均匀和稳定；并且本发明在钢包中加入了保护渣，保护渣受热熔化浮在钢液面上，在连铸过程中熔化后的保护渣会沿着侧壁顺着铜管内壁下行，保护渣会均匀分布流经铜管四周内壁的凹槽，通过保护渣提升了润滑效果和冷却性能，使铸坯可以更加顺滑的下行，起到了增加实用性能的作用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为铜管主体的结构示意图。

图2为带有结晶器的促进铸坯晶体生长系统的结构图。

具体实施方式

下面将结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。所描述的实施例包括帮助理解的各种具体细节，但它们只能被看作是示例性的，是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。同时，为了使说明书更加清楚简洁，将省略对本领域熟知功能和构造的详细描述。

如图2所示的一种带有点状凹槽的结晶器铜管的促进铸坯晶体生长的系统，包括由铜管主体1-1和套设在所述铜管主体外壁上的水套所组成的结晶器1，所述结晶器设置有两个或两个以上，两个或两个以上的结晶器从前往后依次设置，相邻的两个结晶器之间的间距相同，两个或两个以上结晶器的上方还设置有钢包3，所述的钢包通过平移机构依次运送到两个或两个以上结晶器的正上方，所述的平移机构包括平移滑轨4、滑轨小车5和钢包固定架6，所述的钢包安装在钢包固定架内并可以在钢包固定架内进行翻转，所述的钢包固定架通过滑轨小车滑动连接在平移滑轨上，所述的钢包固定架通过升降机构与滑轨小车相连，所述结晶器上端的外壁上套装有定位板7，所述的定位板上设置有三个红外感应器8，三个红外感应器呈三角形排列，所述钢包固定架的底部正对着三个红外感应器的位置也设置有三个红外发生器9。

如图2所示的升降机构包括固定在滑轨小车底部的支撑架、卷绳电机11、绳索12和设置在钢包固定架底部的若干个吊环13，所述的支撑架是由上支撑板10-1、下支撑板10-2和连杆10-3，所述的下支撑板位于上支撑板的正下方并通过连杆与上支撑板连成一体，所述的上支撑板固定在滑轨小车的底部，所述的卷绳电机安装在下支撑板上，所述的绳索与卷绳电机相连并通过其进行收放，所述绳索远离卷绳电机的一端通过连接圆环16与若干根辅助吊绳17相连，若干根辅助吊绳分别连接在若干个吊环上，所述的下支撑板的底部还设置有限位筒体14，所述钢包固定架的顶部正对着限位筒体的位置设置有限位杆15，所述的限位杆通过绳索的卷起插入限位筒体内进行限位。

工作时，通过升降机构降下钢包固定架，向钢包内注入钢水，然后反向启动升降机构将钢包固定架升起，通过平移机构将钢包依次运送到若干个结晶器的上方进行浇注，本发明通过设置的三个红外发生器与三个红外感应器的配合对钢包与结晶器的位置进行检测，从而确保浇注位置准确；并且通过限位杆与限位筒体的配合防止钢包在输送的过程中发生不必要的晃动。本发明通过使钢包可在钢包固定架内进行翻转，起到了便于清理的作用；而且本发明通过采用上述结构可以一次性完成若干个结晶器的浇注，大大提高了工作效率。

如图1所示一种带有点状凹槽的结晶器铜管，所述的铜管主体从上到下依次是由空腔段1-1-1、弯月面初始坯壳冷却段1-1-2和连铸坯定型段1-1-3连成一体所组成，所述空腔段和所述钢坯定型段的四周内壁都呈光滑平面状，所述弯月面初始坯壳冷却段的四周内壁上都均匀设置有若干个点状凹槽1-1-2-1，所述的点状凹槽呈圆形、椭圆形、长方形、三角形中的一种，若干个点状凹槽从上到下呈横条状排列，相邻的两条横条状排列的点状凹槽呈交错设置，所述的空腔段、所述的弯月面初始坯壳冷却段和所述的连铸坯定型段的的高度比例为1：1：3，相邻的两条横条状排列的点状凹槽的竖直距离为20mm，同一条横条状排列的点状凹槽中相邻的两个点状凹槽的水平间距为20mm，所述水套的外壁上还设置有用于散热的散热叶片，位于最上方的横条状排列的点状凹槽是以所处平面的中心为第一个点状凹槽，向两侧以20mm的水平间距进行排列设置，与最上方相邻的横条状排列的点状凹槽是以所处平面的中心向两侧平移10mm作为初始点状凹槽，然后向两侧以20mm的水平间距进行排列设置。

上述的铜管主体为方形、矩形、圆形、椭圆形或内部开设有上下贯通的“工”字型通槽的铜管，所述的水套的内壁形状与铜管主体的外壁形状相匹配，所述水套的侧壁内开设有空腔或内壁上开设有用于流通高压冷却水的流通槽道，所述的水套上还设置有高压冷却水补充接头和高压冷却水回收接头，所述的高压冷却水补充接头和所述的高压冷却水回收接头与空腔或流通槽道相连通。

上述的空腔段、弯月面初始坯壳冷却段和连铸坯定型段的外侧都设置有空腔或流通槽道。

本发明还提供了用于一种带有点状凹槽的结晶器铜管的促进铸坯晶体生产的方法，包括以下步骤：向钢包中加入保护渣，保护渣受热熔化浮在钢液面上，从结晶器上口空腔段注入钢水，钢水从结晶器上口向下口方向流动，经过弯月面初始坯壳冷却段和连铸坯定型段依次进行两次冷却，钢水在结晶器内形成外表为凝固坯壳内部是未凝固钢水的铸坯后，从结晶器下口拉出，在连铸过程中熔化后的保护渣会沿着侧壁顺着铜管内壁下行，均匀流经在铜管四周内壁的凹槽；钢水在进入急冷定型段后会急速降温，钢水的外表面会形成初始薄坯壳；然后下行继续冷却，初始坯壳继续增厚；钢水进入结晶定型段后，凝固形成所需厚度的坯壳。

在第一次冷却之前，钢水在进入空腔段后与空腔段的内壁相接触会急速降温，其中钢水与空腔段内壁相接触的部分降温尤为迅速，从而在外表面会形成薄坯壳。

第一次冷却为形成薄坯壳的钢水在弯月面初始坯壳冷却段时，通过其与弯月面初始坯壳冷却段接触继续进行降温，从而使外表面的坯壳继续增长；钢水在经过弯月面初始坯壳冷却段时，通过设置在弯月面初始坯壳冷却段内壁上的若干个点状凹槽防止钢水初始坯壳发生打转，从而防止形成的初始坯壳在内应力的作用下撕裂。

第二次冷却为钢水进入连铸坯定型段时，继续向下拉动铸坯并冷却结晶钢水，从而凝固形成所需厚度的坯壳。

上述的第一次冷却和第二次冷却的过程中水套空腔内的高压冷却水或者流通槽道内的高压冷却水会进一步给钢水进行降温，从而加快钢水冷却形成坯壳的速度。

综上所述，本发明通过设置在弯月面冷却段内壁上的若干个点状凹槽来防止钢水初始坯壳在铜管主体内打转，从而防止形成的初始坯壳发生撕裂，在提高连铸拉速的同时提升坯壳晶体生长的均匀性；而且本发明通过采用上述设计还能够有效防止初始坯壳在结晶过程中发生菱变、漏钢、裂纹和凹陷等问题，使钢水坯壳增长的更加均匀和稳定；并且本发明在钢包中加入了保护渣，保护渣受热熔化浮在钢液面上，在连铸过程中熔化后的保护渣会沿着侧壁顺着铜管内壁下行，保护渣会均匀流经铜管四周内壁的凹槽，通过保护渣提升了润滑效果和冷却性能，使铸坯可以更加顺滑的下行，起到了增加实用性能的作用。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种带有点状凹槽的结晶器铜管的促进铸坯晶体生长的系统，其特征在于：包括由铜管主体(1-1)和套设在所述铜管主体外壁上的夹套所组成的结晶器(1)，所述结晶器设置有两个或两个以上，两个或两个以上的结晶器从前往后依次设置，相邻的两个结晶器之间的间距相同，两个或两个以上结晶器的上方还设置有钢包(3)，所述的钢包通过平移机构依次运送到两个或两个以上结晶器的正上方，所述的平移机构包括平移滑轨(4)、滑轨小车(5)和钢包固定架(6)，所述的钢包安装在钢包固定架内并可以在钢包固定架内进行翻转，所述的钢包固定架通过滑轨小车滑动连接在平移滑轨上，所述的钢包固定架通过升降机构与滑轨小车相连，所述结晶器上端的外壁上套装有定位板(7)，所述的定位板上设置有三个红外感应器(8)，三个红外感应器呈三角形排列，所述钢包固定架的底部正对着三个红外感应器的位置也设置有三个红外发生器(9)。

2.根据权利要求1所述的一种带有点状凹槽的结晶器铜管的促进铸坯晶体生长的系统，其特征在于：所述的升降机构包括固定在滑轨小车底部的支撑架、卷绳电机(11)、绳索(12)和设置在钢包固定架底部的若干个吊环(13)，所述的支撑架是由上支撑板(10-1)、下支撑板(10-2)和连杆(10-3)，所述的下支撑板位于上支撑板的正下方并通过连杆与上支撑板连成一体，所述的上支撑板固定在滑轨小车的底部，所述的卷绳电机安装在下支撑板上，所述的绳索与卷绳电机相连并通过其进行收放，所述绳索远离卷绳电机的一端通过连接圆环(16)与若干根辅助吊绳(17)相连，若干根辅助吊绳分别连接在若干个吊环上，所述的下支撑板的底部还设置有限位筒体(14)，所述钢包固定架的顶部正对着限位筒体的位置设置有限位杆(15)，所述的限位杆通过绳索的卷起插入限位筒体内进行限位。

3.一种带有点状凹槽的结晶器铜管，其特征在于：所述的铜管主体从上到下依次是由空腔段(1-1-1)、弯月面初始坯壳冷却段(1-1-2)和连铸坯定型段(1-1-3)连成一体所组成，所述空腔段和所述钢坯定型段的四周内壁都呈光滑平面状，所述弯月面初始坯壳冷却段的四周内壁上都均匀设置有若干个点状凹槽(1-1-2-1)，所述的点状凹槽呈圆形、椭圆形、长方形、三角形中的一种，若干个点状凹槽从上到下呈横条状排列，相邻的两条横条状排列的点状凹槽呈交错设置，所述的空腔段、所述的弯月面初始坯壳冷却段和所述的连铸坯定型段的的高度比例为1：1：3，相邻的两条横条状排列的点状凹槽的竖直距离为20mm，同一条横条状排列的点状凹槽中相邻的两个点状凹槽的水平间距为20mm，所述水套的外壁上还设置有用于散热的散热叶片，位于最上方的横条状排列的点状凹槽是以所处平面的中心为第一个点状凹槽，向两侧以20mm的水平间距进行排列设置，与最上方相邻的横条状排列的点状凹槽是以所处平面的中心向两侧平移10mm作为初始点状凹槽，然后向两侧以20mm的水平间距进行排列设置。

4.根据权利要求3所述的一种带有点状凹槽的结晶器铜管，其特征在于：所述的铜管主体为方形、矩形、圆形、椭圆形或内部开设有上下贯通的“工”字型通槽的铜管，所述的水套的内壁形状与铜管主体的外壁形状相匹配，所述水套的侧壁内开设有空腔或内壁上开设有用于流通高压冷却水的流通槽道，所述的水套上还设置有高压冷却水补充接头和高压冷却水回收接头，所述的高压冷却水补充接头和所述的高压冷却水回收接头与空腔或流通槽道相连通。

5.根据权利要求3所述的一种带有点状凹槽的结晶器铜管，其特征在于：所述的空腔段、弯月面初始坯壳冷却段和连铸坯定型段的外侧都设置有空腔或流通槽道。

6.根据权利要求3-5所述的用于一种带有点状凹槽的结晶器铜管的促进铸坯晶体生产的方法，其特征在于：包括以下步骤：向钢包中加入保护渣，保护渣受热熔化浮在钢液面上，从结晶器上口空腔段注入钢水，钢水从结晶器上口向下口方向流动，经过弯月面初始坯壳冷却段和连铸坯定型段依次进行两次冷却，钢水在结晶器内形成外表为凝固坯壳内部是未凝固钢水的铸坯后，从结晶器下口拉出，在连铸过程中熔化后的保护渣会沿着侧壁顺着铜管内壁下行，均匀流经在铜管四周内壁的凹槽；钢水在进入急冷定型段后会急速降温，钢水的外表面会形成初始薄坯壳；然后下行继续冷却，初始坯壳继续增厚；钢水进入结晶定型段后，凝固形成所需厚度的坯壳。

7.根据权利要求6所述的用于一种带有点状凹槽的结晶器铜管的促进铸坯晶体生产的方法，其特征在于：在第一次冷却之前，钢水在进入空腔段后与空腔段的内壁相接触会急速降温，其中钢水与空腔段内壁相接触的部分降温尤为迅速，从而在外表面会形成薄坯壳。

8.根据权利要求6所述的用于一种带有点状凹槽的结晶器铜管的促进铸坯晶体生产的方法，其特征在于：第一次冷却为形成薄坯壳的钢水在弯月面初始坯壳冷却段时，通过其与弯月面初始坯壳冷却段接触继续进行降温，从而使外表面的坯壳继续增长；钢水在经过弯月面初始坯壳冷却段时，通过设置在弯月面初始坯壳冷却段内壁上的若干个点状凹槽防止钢水初始坯壳发生打转，从而防止形成的初始坯壳在内应力的作用下撕裂。

9.根据权利要求6所述的用于一种带有点状凹槽的结晶器铜管的促进铸坯晶体生产的方法，其特征在于：第二次冷却为钢水进入连铸坯定型段时，继续向下拉动铸坯并冷却结晶钢水，从而凝固形成所需厚度的坯壳。

10.根据权利要求8-9所述的用于一种带有点状凹槽的结晶器铜管的促进铸坯晶体生产的方法，其特征在于：第一次冷却和第二次冷却的过程中水套空腔内的高压冷却水或者流通槽道内的高压冷却水会进一步给钢水进行降温，从而加快钢水冷却形成坯壳的速度。

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