CN1535778B - 循环移动铸模式连铸机及黑洞白洞式冷却均温装置 - Google Patents

Abstract

循环移动铸模式连铸机与黑洞白洞式冷却均温装置：钢水经连铸机连铸出与连轧机输入速度同步的近终型高温铸坯，被黑洞白洞式冷却均温装置降温到轧钢温度值，能与连轧机组成连铸直轧、无头连轧生产线，对比现有轧钢生产：避免了铸坯切断、加热、开坯和部份中轧过程，避免了铸坯的：切口消耗、加热时的燃料消耗与表面氧化消耗、成材定尺时的切头切尾的损耗，成材率99％以上、节电40％，使吨材节省资源消耗费用200元，并消除了热轧钢材生产的烟尘与二氧化碳排放，适合于：线材、盘条、螺纹、钢筋、大中小型材、棒材、异型材、卷板、带钢的产，减少了厂房、场地、人工与资金的投入，是现有热轧钢材生产的节能、降耗、高效、环保的换代装备。

Description

循环移动铸模式连铸机及黑洞白洞式冷却均温装置

技术领域：

循环移动铸模式连铸机及黑洞白洞式冷却均温装置属于连铸技术领域。

背景技术：

钢铁工业中现有连铸机的拉坯速度慢，不能与轧钢机组成连铸直轧或无头连轧生产线，需将铸坯喷水冷却凝固后，切成单段再次加热后送入轧钢机轧制，在加热时消耗了燃料，铸坯在喷水冷却，切断及加热时又造成了氧化损耗，再因铸坯与轧材不匹配，至使轧制道次过多，浪费了设备与电能，再计入小段铸坯精轧后成材定尺时的切头切尾等损耗，至使每吨钢材浪费消耗资源费用200元以上。

发明内容：

为了挽回上述的浪费消耗，提高连铸机的拉坯速度，能在不更换结晶器的条件下，为轧钢机提供需要规格与温度的无缺欠、无氧化的铸坯，实现以铸代轧，连铸直轧，无头连轧的高效生产过程，发明了循环移动铸模式连铸机及黑洞白洞式冷却均温装置。

采用了两套装置在可相对移动位置的轨道上的结晶器模块组，并沿其对接面组合成铸腔，使铸腔沿其轨道向出口运行，在入口处向铸腔内浇铸钢水，钢水在铸腔的装载下向出口移动，被铸腔外侧夹层内水冷腔中的冷却水冷却，沿铸腔的内壁凝结成坯壳，至铸腔出口时，铸坯壳已有了足够的厚度与强度，继续送入黑洞白洞式冷却均温装置，在黑洞的内壁有黑体层吸收铸坯的热幅射光线，转化成热能，被其夹层中水冷腔的冷却水带走，当铸坯运行到黑洞出口时，铸坯的热焓已降到计算设定值，继续送入其白洞，在白洞的内壁有反射层，以最大限度的减少铸坯的热幅射损失，其外层是保温层，可抽成真空或充填矿碴棉等保温材料，铸坯在保温的状态下，自动的均衡温度，出白洞时的铸坯的温度已均衡的下降到轧钢要求温度值，黑洞与白洞的长度是可以互补增减调节的，通过调节黑洞的长度，能调整冷却后的铸坯的热焓，使经白洞均温后的铸坯的平均温度达到轧钢要求温度值，送往连轧机轧制，黑洞白洞的四周是封闭的，并有管道与之相通，可以将洞内抽成真空，也可以向洞内充入还原性气体如CO或中性气体N₂等，以保证输出无氧化的铸坯。为防止因拉坯速过快，铸坯芯部的液相区过长，而产生缩孔与组织疏松，在黑洞白洞内设置有多架双辊式辊道，对经过的铸坯，在传送中进行轻微的压缩，使铸坯内的缩孔与组织疏被压合，可保证输出无氧化、无缩孔、无缺欠的具有最佳轧制温度的铸坯。

两个结晶器轨道架的位置是可以相对调整的，沿着铸腔宽度或厚度的方向调整轨道架的位置，可以调整铸腔的宽度或厚度，以此可调整铸坯的宽度或厚度的尺寸，达到以铸代轧的目的。

在轨道上相对接的结晶器模块的对接端面与被对接的结晶器模块的内侧表面相平行，在对接端面的铸腔一侧有倒角，并能沿其平面滑动。

每个单体结晶器模块的夹壁层内有单独的水冷腔，有进水管与出水管与之相通。

进水管上接有水泵，出水管与水泵都能在结晶器模块组沿其轨道运行中，在供水槽与排水槽中无障碍的移动，水泵是通过滑线或柔性电缆经集电环供电的，在不允许间断浇铸的重要场合下，结晶器模块装有双泵，其每个水泵都是通过单独的逆止阀经进水管连通在水冷腔上的，其中一个是工作泵，另一个是备用泵，一但水冷腔的水压降低时，备用泵自动投入工作，同时切除故障泵，水泵是受控制箱控制的.水冷腔中的冷却水，也可通过连接在与结晶器模块组同步旋转的进水总管与排水总管上的柔性管路导通的.

发明的优点是：在不更换连铸机结晶器，不加热的条件下，向轧机提供需要速度、温度与规格尺寸的无氧化、无缺欠的连续铸坯，以实现以铸代轧，无头连轧的先进高效的生产过程，避免了现有连铸的铸坯二次水冷、切段、再次加热及初轧开坯工序，约了：燃料、坯料、设备、电能，高了生产效率与成材率，使每吨钢材降低消耗费用200元以上，实施推广后，每年能为国家挽回经济损失数百亿元，并消除了加热炉的烟尘与二氧化碳排放。

附图说明：

图1、循环移动铸模式连铸机俯视图

图2、双泵型循环移动铸模式连铸机A-A纵向剖面图

图3、双泵型循环移动铸模式连铸机B-B横向剖面图

图4、旋转软管型循环移动铸模式连铸机B-B横向面图

图5、结晶器模块图

图6、黑洞白洞式冷却均温装置纵向剖面图

图7、循环移动铸模式连铸机及黑洞白洞式冷却均温装置与连轧机组成的连铸均温无头连轧生产线图

具体实施方案：

固定在轨道架6与16上的轨道14，能随轨道架相对移动位置，单体的结晶器模块1、2上设有导槽15，通过导槽15，装置到轨道架的导轨14上，组成两套结晶器模块组，相互沿其对接面对接组合成铸腔5，通过水口4，由入口向铸腔5中浇铸钢水，钢水在铸腔的装载下向出口移动，被水冷腔3中的冷却水冷却，沿铸腔壁凝固成坯壳28，至铸腔出口时，铸坯壳已有了足够的厚度与强度，送入黑洞18，黑洞内壁有黑体层20吸收铸坯28的热幅射光线，转化成热能，被水冷腔22中的冷却水带走，24是其进水管，25是其出水管，在黑洞中的铸坯因热幅射损失而降温，当铸坯行至黑洞出口时，铸坯的热焓已降至设定的计算值，继续送入白洞19，白洞19的内壁有反射层21，将铸坯的热幅射光线反射给铸坯，使铸坯28在保温状态下，芯部高温区的热量向表层低温区扩散，铸坯运行至白洞出口时，其温度已均衡调整降温到设定轧钢温度值，送往连轧机轧制，在白洞的夹层内设有保温层23，可抽成真空或填充保温材料。

黑洞白洞的四周是封闭的，在黑洞的洞壁上设有管道26，在白洞的洞壁上设有管道27，按不同的工艺要求，可将洞内抽成真空或通入还原性气体如CO或中性气体N₂，可保证铸坯在冷却均温过程中不被氧化。

为防止由于拉坯速度过快，铸坯的液相区过长，而造成铸坯芯部组织疏松或缩孔，在黑洞白洞内设置有双辊式辊道37，在传送中对经过的铸坯28进行轻微的压缩，使疏松组织与缩孔被压合，能保证输出的铸坯无组织疏松无缩孔。

每个单体的结晶器模块1、2都有单独的水冷腔3，并有进水管13与出水管8与之相通，在进水管上有水泵9，在不允许间断浇铸的生产过程中，每一个单体模块上都装有双水泵9、10，每个水泵都是通过单独的逆止阀经进水管与水冷腔连通的，9是工作泵，10是备用泵，当工作泵9故障时，备用泵10自动投入工作，同时切除故障泵9，逆止阀即刻开通备用泵管道，阻止故障泵管道，保障切换工作的进行，水泵是由滑线或拖缆经集电环供电的，并受控制箱控制。

水泵与出水管都能在供水槽12与排水槽11中无障碍的移动，其中的供水槽12与排水槽11是大水槽由隔板17间隔而成的。

结晶器模块水冷腔的冷却水也可通过能与结晶器模块组同步旋转的供水总管33和排水总管34，通过柔性管路13与8连通传输的。

轨道架6与16的位置可以相对调整移动的，沿着铸腔的宽度或厚度方向调整轨道架6与16的位置，可调整铸腔的宽度或厚度，能调整铸坯宽度或厚度尺寸。

黑洞是由多节的单体黑洞洞体组成，白洞是由多节的单体的白洞洞体组成，互补的增减黑洞和白洞的长度，能相应的来调整经过黑洞冷却后的铸坯的热焓，能使不同形状、规格、拉速的铸坯，经黑洞白洞式冷却均温装置的冷却均温后都能均衡的降温到设定的轧钢温度值。

综上所述，钢水经过循环移动铸模式连铸机30，连铸成拉坯速度能与连轧机输入速度同步的与轧钢需要形状和规格的高温铸坯28，经黑洞白洞式冷却均温装置的均衡降温后，能输送出轧机需要温度的无氧化、无缩孔、无组织疏松的铸坯，直送连轧机31，轧制成钢材32，能实现以铸代轧、连铸直轧、无头连轧的节能高效先进的生产过程。

Claims (10)

1.循环移动铸模式连铸机及黑洞白洞式冷却均温装置，其特征在于：其中包括，循环移动铸模式连铸机，其结晶器铸腔是由两组装置在轨道上的结晶器模块沿其对接面相互对接构成，铸腔外侧是水冷腔，由入口向铸腔内浇铸钢水，使钢水在铸腔的装载下，沿其轨道向出口移动，铸腔内的钢水受水冷腔中的冷却水冷却，沿铸腔壁，凝固成铸坯壳，至出口时，坯壳已有了足够的厚度与强度，其高温铸坯经过黑洞白洞式冷却均温装置的冷却与均温后，能输出轧机需要温度的无氧化无缩孔的铸坯。

2.按权利要求1所述的循环移动铸模式连铸机及黑洞白洞式冷却均温装置，其特征在于：循环移动铸模式连铸机的铸腔，是由装置在轨道上的两组结晶器模块沿其对接面对接组成，结晶器模块的对接端面与被对接的结晶器模块内侧表面相平行，并能沿其表面滑动，在对接端面的内侧设有倒角。

3.按权利要求1所述的循环移动铸模式连铸机及黑洞白洞式冷却均温装置，其特征在于：循环移动铸模式连铸机的结晶器轨道架可沿其铸腔宽度或厚度的方向，相对调整位置的，可调整铸坯的宽度或厚度尺寸。

4.按权利要求1所述的循环移动铸模式连铸机及黑洞白洞式冷却均温装置，其特征在于：循环移动铸模式连铸机结晶器模块上接有水泵，在不准许间断浇铸的场合下，每个结晶器模块上装有双泵，每个水泵通过一个逆止阀安装在水冷腔上，其水泵是通过滑线或拖缆经集电环供电的，并受控制箱控制的，一个是工作泵，另一个是备用泵，当工作泵故障时，备用泵自动投入工作，并切除故障泵。

5.按权利要求1所述的循环移动铸模式连铸机及黑洞白洞式冷却均温装置，其特征在于：循环移动铸模式连铸机的结晶器模块的水冷腔，是通过能与结晶器模块组同步转动的供水总管与排水总管相连接的柔性管路来连通的。

6.按权利要求1所述的循环移动铸模式连铸机及黑洞白洞式冷却均温装置，其特征在于：循环移动铸模式连铸机结晶器模块的水泵与出水管，都能在供水槽与排出水槽中无障碍的移动，供水槽与排水槽是由大水槽用隔板间壁而成的。

7.按权利要求1所述的循环移动铸模式连铸机及黑洞白洞式冷却均温装置，其特征在于：黑洞白洞式冷却均温装置中的黑洞的内表面是由黑体材料构成的，其外侧是水冷腔，有进水管与出水管与之相通，铸坯的热幅射光线，被黑洞内壁的黑体层吸收，转化成热能，被水冷腔中的冷却水带走，铸坯因热焓损失而降温，黑洞的四周是封闭的，并有管道与之相通，可按需要将洞内抽成真空，也可向洞内充入还原性气体或中性气体，可保障输出无氧化的铸坯，黑洞是由多节单体的黑洞洞体组成。

8.按权利要求1所述的循环移动铸模式连铸机及黑洞白洞式冷却均温装置，其特征在于：黑洞白洞式冷却均温装置中的白洞的内表面是由反光材料构成，其外侧是真空腔或绝热材料构成的保温层，铸坯的热幅射光线被白洞的反射层，反射给铸坯，使铸坯在保温的状态下，芯部高温区的热量向边缘低温区扩散，使铸坯的温度均衡，白洞的四周是封闭的，有管道与之相通，可按需要将洞内抽成真空，也可向洞内充入还原性气体或中性气体，可保障输出无氧化的，温度均衡的铸坯，白洞是由多节单体的白洞洞体组成。

9.按权利要求1所述的循环移动铸模式连铸机及黑洞白洞式冷却均温装置，其特征在于：在黑洞白洞式冷却均温装置中的黑洞白洞内，设有多道双辊式辊道，辊道的辊子的间隙可调，对经过的铸坯在传送中进行轻微压缩，使铸坯的缩孔和组织疏松被压合，能输出无组织疏松、无缩孔的铸坯.

10.按权利要求1所述的循环移动铸模式连铸机及黑洞白洞式冷却均温装置，其特征在于：黑洞白洞式冷却均温装置中的黑洞、白洞的长度是能互补增减调节的，通过增减黑洞的长度，能调节冷却后铸坯的热焓，使经白洞均温后的铸坯的温度，能均衡的达到轧钢要求温度值。

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