CN115976331A - 一种分体式水冷结晶器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种分体式水冷结晶器，涉及冶金技术领域，包括外部铜套、紧固件、进水口、出水口和内铜套，外部铜套呈圆柱形，且两端口大小一致，外部铜套内部中空，并形成结晶型腔，外部铜套为分体式设计，外部铜套包括第一铜套和第二铜套；外部铜套与内铜套之间具有间隙，外部铜套与内铜套之间的间隙形成水冷套。本申请分体式水冷结晶器的外部铜套端口大小一致，提高了钢锭单重；本申请分体式水冷结晶器设计采用的开合的方式代替使用千斤顶顶出钢锭的模式，避免内铜套变形、划伤，影响结晶器使用寿命，降低人员劳动强度；本申请分体式水冷结晶器使得钢锭成材提高至93％。

Description

一种分体式水冷结晶器

技术领域

本申请涉及冶金技术领域，尤其涉及一种分体式水冷结晶器。

背景技术

现有技术中，电渣重熔的基本过程：将平炉、在铜制水冷结晶器中注入熔融的碱性渣，自耗电极一端插入渣池；自耗电极、渣池、金属熔池、铸锭、底水箱通过短网电缆和变压器形成回路；渣池靠本身的电阻加热到高温，自耗电极的端部被熔渣加热熔化，形成金属熔滴，然后金属熔滴脱落，穿过渣池进入金属熔池；由于水冷结晶器强制冷却作用，液态金属迅速凝固形成锭子，铸锭由下而上地顺序凝固，使金属熔池和渣池不断向上移动，上升渣池在水冷结晶器的内壁上形成一层渣壳，这层渣壳不仅使铸锭表面平滑、光洁，也起绝缘作用，由于铸锭上端有热源，下面底水箱具有制冷作用，促使铸锭结晶自下而上。

单相电渣重熔冶炼生产铁铬铝及镍铬类电热合金钢锭现多使用固定式水冷器结晶器，其最大单重可以达到85Kg，结晶器为上口小、小口大的圆台形设计，内部为铜制管套，外部设钢制水冷套，冶炼全过程使用循环水进行冷却，防止结晶器变形和熔穿，同时保证钢锭凝固组织达到标准。冶炼凝固后的钢锭主要通过千斤顶从结晶器上口向下顶出钢锭。

由于先使用的开坯机为500轧机孔型设计为9道次设计，因此对钢锭轧制尺寸具有一定的限制，最大轧制尺寸不能超过165mm，且固定式结晶器设计必须具备相应的锥度参数，同时使用的浇铸电极在结晶器内部的填充比是固定的，因此在现有工艺参数一定的基础上，要进一步增加钢锭单重重量，无法通过改变结晶器高度和钢锭尺寸实现。

现有技术的结晶器具有以下缺陷：

(1)采用固定式结晶器在现有工艺装备条件下，限制住钢锭单重的增加，且钢锭因存在大小头，给开坯轧制调整带来操作上的不便；

(2)操作人员使用千斤顶将钢锭从结晶器上口向下顶出，在结晶器铜套出现变形、表面麻坑、划伤或是渣系不良的情况，操作人员劳动强度较大；

(3)由于钢锭头尾部存在一定的缺陷，因此需要在轧制过程中进行去除，除去后钢锭成材较低，仅为90％左右。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分体式水冷结晶器，具有提高了钢锭单重，能够保证钢锭正常轧制，避免内铜套变形、划伤，降低人员劳动强度，同时采用紧固件能够有效的减少劳动生产作业时间，钢锭成材提高至93％的有益效果，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种分体式水冷结晶器，包括：

外部铜套，外部铜套呈圆柱形，且两端口大小一致，外部铜套内部中空，并形成结晶型腔，外部铜套为分体式设计，外部铜套包括第一铜套和第二铜套；

紧固件，紧固件分别与第一铜套和第二铜套连接，并将第一铜套和第二铜套固定；

进水口，进水口设于外部铜套上，并与外部铜套连接；

出水口，出水口设于外部铜套上，并与外部铜套连接；

内铜套，内铜套设于外部铜套内，外部铜套与内铜套之间具有间隙，外部铜套与内铜套之间的间隙形成水冷套，水冷套设于外部铜套与内铜套之间；进水口、出水口分别与水冷套连接。

作为本发明再进一步的方案：所述紧固件设有多个，所述紧固件为紧固螺栓，所述紧固螺栓设有多个，所述紧固螺栓分别与第一铜套和第二铜套连接，并将第一铜套和第二铜套固定，第一铜套、第二铜套固定在一起，形成结晶型腔。

作为本发明再进一步的方案：所述进水口、出水口分别与水冷套连接，水冷套内形成冷却通道。

作为本发明再进一步的方案：所述水冷套设有两个，并设于外部铜套与内铜套之间，两个所述水冷套分别与进水口、出水口连接。

作为本发明再进一步的方案：所述进水口设有两个，分别设于外部铜套的侧面，并与外部铜套连接，两个所述进水口分别与水冷套连接。

作为本发明再进一步的方案：所述出水口设有两个，分别设于外部铜套的侧面，并与外部铜套连接，两个所述出水口分别与水冷套连接。

作为本发明再进一步的方案：所述外部铜套上下端分别设有法兰盘，法兰盘分别与外部铜套、内铜套连接。

作为本发明再进一步的方案：所述外部铜套侧面设有吊耳，吊耳与外部铜套固定连接；吊耳设有两个，均与外部铜套连接。

作为本发明再进一步的方案：所述外部铜套上设有定位槽，定位槽呈U型；定位槽设有多个，并均匀地设于外部铜套上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本申请分体式水冷结晶器的外部铜套端口大小一致，能够将钢锭单重由原来的85Kg，提高至100Kg，提高了钢锭单重，在现有工艺设备条件下，能够保证钢锭正常轧制，同时本申请的分体式结晶器具有进一步提升钢锭单重的基础工艺条件；

2、本申请分体式水冷结晶器方便生产现场操作，分体式结晶器设计采用的开合的方式代替使用千斤顶顶出钢锭的模式，避免内铜套变形、划伤，影响结晶器使用寿命，降低人员劳动强度，同时采用紧固件能够有效的减少劳动生产作业时间；

3、本申请分体式水冷结晶器使用过程中，轧制剪切钢锭头尾的缺陷量与固定式结晶器冶炼的钢锭基本一致，或低于固定式结晶器钢锭头尾缺陷量，钢锭成材提高至93％。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

为了更完整地理解本申请及其有益效果，下面将结合附图来进行说明。其中，在下面的描述中相同的附图标号表示相同部分。

图1为本申请实施例提供的一种分体式水冷结晶器的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的一种分体式水冷结晶器的侧面结构示意图。

图3为图2中沿A-A的剖视图。

图中标识：

1、水冷套；2、定位槽；3、吊耳；4、出水口；5、紧固螺栓；6、进水口；7、法兰盘；8、内铜套；9、外部铜套。

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。基于本申请中的实施例，本领域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。

请参考附图1～3，本申请实施例提供一种分体式水冷结晶器，包括：

外部铜套9，外部铜套9呈圆柱形，且两端口大小一致，方便脱锭；外部铜套9内部中空，并形成结晶型腔，外部铜套9为分体式设计，外部铜套9包括第一铜套和第二铜套；

紧固件，紧固件分别与第一铜套和第二铜套固定连接，并将第一铜套和第二铜套固定；

进水口6，进水口6设于外部铜套9上，并与外部铜套9固定连接；

出水口4，出水口4设于外部铜套9上，并与外部铜套9固定连接；

内铜套8，内铜套8设于外部铜套9内，外部铜套9与内铜套8之间具有间隙，外部铜套9与内铜套8之间的间隙形成水冷套1，水冷套1设于外部铜套9与内铜套8之间；进水口6、出水口4分别与水冷套1固定连接；进水口6进水后，经过水冷套1，由于冷却水在水冷套1内流动，能够迅速带走热量，并将结晶型腔内的温度降低，使得结晶型腔内的液态金属迅速凝固形成锭子。本申请分体式水冷结晶器的外部铜套9端口大小一致，能够将钢锭单重由原来的85Kg，提高至100Kg，提高了钢锭单重，在现有工艺设备条件下，能够保证钢锭正常轧制，同时本申请的分体式结晶器具有进一步提升钢锭单重的基础工艺条件；本申请分体式水冷结晶器方便生产现场操作，分体式结晶器设计采用的开合的方式代替使用千斤顶顶出钢锭的模式，避免内铜套8变形、划伤，影响结晶器使用寿命，降低人员劳动强度，同时采用紧固件能够有效的减少劳动生产作业时间；本申请分体式水冷结晶器使用过程中，轧制剪切钢锭头尾的缺陷量与固定式结晶器冶炼的钢锭基本一致，或低于固定式结晶器钢锭头尾缺陷量，钢锭成材提高至93％。

本申请分体式结晶器与固定式结晶器相比，在钢锭单重增加的基础上能耗基本与原固定式结晶器能耗持平，经核算吨钢能耗降低100KW·h左右；本申请分体式结晶器设计为上下口直径一致，由于为上下直径的圆柱型结构相较固定是上下口直径不一的圆台型结构设计能够有效的提高冶炼过程的稳定性，结晶器冶炼使用的自耗钢棒电极在从冶炼开始至结束填充比能够自始至终保持不变，按照结晶器设计填充比计算K＝d自耗电极/D结晶器的平均直径，按照现用的自耗电极尺寸90mm左右，对比计算分体式结晶器和固定式结晶器的填充比变化情况，分体式结晶器：K＝90/160＝0.56；固定式结晶器：K＝90/D结晶器从160至135mm之间变化，所以造成填充比在冶炼过程中一直变化，证明分体式结晶器采用上下口直径一致性的设计较固定式上下口直径不一的设计冶炼过程稳定性更高。

本发明中一个较佳的实施例，紧固件设有多个，紧固件为紧固螺栓5，紧固螺栓5设有多个，紧固螺栓5分别与第一铜套和第二铜套固定连接，并将第一铜套和第二铜套固定，第一铜套、第二铜套固定在一起，形成结晶型腔，液态金属在结晶型腔内成型形成锭子，紧固螺栓5都打开后，可以将第一铜套、第二铜套分离，便于将成型后的锭子取出，分体式结晶器设计采用的开合的方式代替使用千斤顶顶出钢锭的模式，避免内铜套8变形、划伤，影响结晶器使用寿命，降低人员劳动强度，同时采用紧固件能够有效的减少劳动生产作业时间；此外，紧固件还可以采用其他快速自锁装置，比如合页，销钉销板紧固设计。

本发明中一个较佳的实施例，进水口6、出水口4分别与水冷套1连接，水冷套1内形成冷却通道；进水口6进水后，经过水冷套1内的冷却通道，由于冷却水在冷却通道内流动，能够迅速带走热量，并将结晶型腔内的温度降低，使得结晶型腔内的液态金属迅速凝固形成锭子。

本发明中一个较佳的实施例，水冷套1设有两个，并设于外部铜套9与内铜套8之间，两个水冷套1分别与进水口6、出水口4连接；进一步地，进水口6设有两个，分别设于外部铜套9的侧面，并与外部铜套9固定连接，两个进水口6分别与水冷套1连接；进一步地，出水口4设有两个，分别设于外部铜套9的侧面，并与外部铜套9固定连接，两个出水口4分别与水冷套1连接；本申请分体式水冷结晶器采用水冷套1、进水口6、出水口4均设有两个，进水口6采用并联式连接，出水口4采用并联式连接，两套进水口6、出水口4可单独工作，也可同时工作，提高了水冷效率，水冷效果更好；本申请分体式结晶器的水冷采用的两进两出式，较固定式结晶器一进一出式的水冷强度增加，能够充分保证冷却的均匀性，同时由于水冷强度的增加，在冶炼条件不变的情况下，高温区上移，同时由于分体式结晶器为圆柱型，高温区始终能够居于熔池中心部位，熔池居中性、稳定性和熔池深度降低，钢锭内部结晶组织更加趋于径向，这种结晶器组织能够更好的保证钢锭内部质量，提高轧制加工的一次合格率。

本发明中一个较佳的实施例，外部铜套9上下端分别设有法兰盘7，法兰盘7与分别外部铜套9、内铜套8固定连接，法兰盘7用于固定外部钢套，并保护外部钢套不变形；进一步地，外部铜套9侧面设有吊耳3，吊耳3与外部铜套9固定连接；吊耳3设有两个，均与外部铜套9连接，吊耳3的设计便于使用吊车将本申请的水冷式结晶器吊起；进一步地，外部铜套9上设有定位槽2，定位槽2呈U型；定位槽2设有多个，并均匀地设于外部铜套9上，定位槽2的设置便于通过螺栓固定外部钢套。

本申请分体式水冷结晶器的外部铜套9端口大小一致，能够将钢锭单重由原来的85Kg，提高至100Kg，提高了钢锭单重，在现有工艺设备条件下，能够保证钢锭正常轧制，同时本申请的分体式结晶器具有进一步提升钢锭单重的基础工艺条件；本申请分体式水冷结晶器方便生产现场操作，分体式结晶器设计采用的开合的方式代替使用千斤顶顶出钢锭的模式，避免内铜套8变形、划伤，影响结晶器使用寿命，降低人员劳动强度，同时采用紧固件能够有效的减少劳动生产作业时间；本申请分体式水冷结晶器使用过程中，轧制剪切钢锭头尾的缺陷量与固定式结晶器冶炼的钢锭基本一致，或低于固定式结晶器钢锭头尾缺陷量，钢锭成材提高至93％。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (9)

1.一种分体式水冷结晶器，其特征在于，包括：

外部铜套，外部铜套呈圆柱形，且两端口大小一致，外部铜套内部中空，并形成结晶型腔，外部铜套为分体式设计，外部铜套包括第一铜套和第二铜套；

紧固件，紧固件分别与第一铜套和第二铜套连接，并将第一铜套和第二铜套固定；

进水口，进水口设于外部铜套上，并与外部铜套连接；

出水口，出水口设于外部铜套上，并与外部铜套连接；

内铜套，内铜套设于外部铜套内，外部铜套与内铜套之间具有间隙，外部铜套与内铜套之间的间隙形成水冷套，水冷套设于外部铜套与内铜套之间；进水口、出水口分别与水冷套连接。

2.根据权利要求1所述的一种分体式水冷结晶器，其特征在于，所述紧固件设有多个，所述紧固件为紧固螺栓，所述紧固螺栓设有多个，所述紧固螺栓分别与第一铜套和第二铜套连接，并将第一铜套和第二铜套固定，第一铜套、第二铜套固定在一起，形成结晶型腔。

3.根据权利要求1所述的一种分体式水冷结晶器，其特征在于，所述进水口、出水口分别与水冷套连接，水冷套内形成冷却通道。

4.根据权利要求1所述的一种分体式水冷结晶器，其特征在于，所述水冷套设有两个，并设于外部铜套与内铜套之间，两个所述水冷套分别与进水口、出水口连接。

5.根据权利要求1所述的一种分体式水冷结晶器，其特征在于，所述进水口设有两个，分别设于外部铜套的侧面，并与外部铜套连接，两个所述进水口分别与水冷套连接。

6.根据权利要求1所述的一种分体式水冷结晶器，其特征在于，所述出水口设有两个，分别设于外部铜套的侧面，并与外部铜套连接，两个所述出水口分别与水冷套连接。

7.根据权利要求1所述的一种分体式水冷结晶器，其特征在于，所述外部铜套上下端分别设有法兰盘，法兰盘分别与外部铜套、内铜套连接。

8.根据权利要求1所述的一种分体式水冷结晶器，其特征在于，所述外部铜套侧面设有吊耳，吊耳与外部铜套固定连接；吊耳设有两个，均与外部铜套连接。

9.根据权利要求1所述的一种分体式水冷结晶器，其特征在于，所述外部铜套上设有定位槽，定位槽呈U型；定位槽设有多个，并均匀地设于外部铜套上。

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