CN2124093U - 喷淋冷却管式连铸结晶器 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种喷淋冷却管式连铸结晶器，属 于金属小方坯连铸技术领域。本实用新型是对原有 的小方坯通水冷却管式连铸结晶器的改进，它在原水 箱的外侧增加一层外水套，与水箱的外壁构成夹层水 套，在水箱的外壁上安装喷嘴座，在喷嘴座上安装不 同流量的喷嘴，通过喷嘴向铜管直接喷淋冷却水，同 时相应地改造冷却水进出水道，与原结晶器可以在线 整体互换，用净水代替软化水，循环使用。可改善铸 坯质量，提高拉坯速度，节省冷却水的消耗量，进一步 降低连铸坯生产成本。

Description

本实用新型为一种喷淋冷却管式连铸结晶器，属于金属小方坯连铸技术领域。

国内目前用于生产的小方坯通水冷却管式连铸结晶器，如图1、图2左侧所示，它由铜管（15）、导流水套（5）、水箱（14）及上下法兰（2）（9）组成，座板（6）起定位和支撑作用，当座板与结晶器振动台架联接并接通结晶器冷却水路后，冷却水从水箱底部（7）流入，经水箱内的导流水套（5），从水箱上部（4）流出，进水压力一般为0.5～0.6MPa，水量为100～120t／h，导流水套与铜管外壁之间的缝隙要求均匀，一般为5～8mm，水速可达8～10m／s。为了防止在铜管外壁生成水垢影响传热效率，故采用软化水冷却。

在连续铸钢过程中，1480°～1520℃的钢水不断地经中间罐注入结晶器，凝固放出大量的热，冷却水通过铜管不断地将热量带走。液态的钢水部分凝固生成初凝坯壳（12），包住液芯（10），连续地离开结晶器后经过二冷区逐渐冷透，实现完全凝固。在这个过程中，钢水在结晶器中弯月面区传出的热流密度最大。在普通的结晶器中初凝坯壳与铜管内壁之间易生成气隙（35），在液芯钢水静压力和高温的影响下，坯壳与铜管内表面间断接触，直到坯壳脱离结晶器，致使冷却效率降低。另外，冷却水在导流水套内自下而上均匀通过，尽管铜管沿长度方向上的热流密度是变化的，可是冷却水的冷却强度却一样，若是导流水套与铜管外壁之间的间隙，由于制造或安装的原因，产生不一致，会引起冷却强度差异，往往造成角裂、脱方或漏钢。

为了提高结晶器的冷却强度，避免在弯月面区域铜管外侧产生冷却水的沸腾。往往采用两种途径：提高导流水套内的水速，提高水箱内的冷却水压力，这样都要提高进水的压力，给工业生产带来困难，一旦冷却水透过水箱的密封环进入铜管内侧与热钢水相遇，还会产生爆炸的危险。

US4494594专利中给出一种连续铸钢机的喷淋冷却系统，该系统是在铜管结晶器的四周布置几组从上到下的喷咀，通过向铜管结晶器的外表面喷水进行传热冷却，这种喷淋效果较好，但该喷淋系统必须将原有的冷却装置拆除后重新装上新的冷却系统，对于国内的现有连铸设备来讲，投资较大。

本实用新型的目的是给出一种喷淋冷却管式连铸结晶器，它是对现有的管式结晶器的通水冷却结构的改进。本实用新型通过射流冲击传热，提高了冷却强度，可避免产生上述的问题。

本实用新型是通过下述方式实现的：

本实用新型采用双层水箱，即在原来冷却结构的水箱外侧增加一层水套，制成夹层水套，同时在原水箱的四壁上，根据需要从上到下设置喷咀座，在喷咀座上安装不同流量的喷咀以向铜管外壁喷淋冷却水，经过改造后的结晶器与原结晶器可以实现在线整体互换。原结晶器座板的定位螺栓（11）及结晶器上下法兰和冷却水进水孔等安装尺寸保持不变，拆除了导流水套及蝶形弹簧（3）。

下面结合附图对本实用新型进行描述：

图1是原通水冷却管式连铸结晶器简图。

图2是通水冷却与喷淋冷却对铸坯传热影响的比较。

图3是本实用新型的喷淋冷却管式连铸结晶器的纵向剖视图。

图4是采用吊挂形式的喷淋冷却管式连铸结晶器。

图5是本实用新型的喷淋冷却管式连铸结晶器的横向剖视图。

图中1为结晶器的上法兰；13是内水套支撑板；16为结晶器上法兰的螺栓；17为“O”形密封圈，防止水进铜管；18也是“O”型密封圈，防止水泄漏；28是加大的结晶器上法兰的螺栓。

本实用新型的喷淋冷却管式连铸结晶器是在原水箱（14）的外侧增加一层外水套（19、22），使其成为夹层水套（36），并拆除原来的导流水套（5）及蝶形弹簧（3），夹层水套之间的缝隙（36）要保证冷却水流动通畅，外层水套沿铜管（15）的长度方向分为上下两段（19）和（22），分别焊在铜管结晶器的上下法兰（2）、（9）及座板（6）上，夹层水套所包围的座板部分要预留通水孔（24），外层水套（19）（22）可采用钢板卷焊，包在原水箱（14）的外侧。

在原水箱（14）的外壁上安装喷咀座（26），喷咀座（26）上可安装不同流量的喷咀（25），喷咀座（26）可以有不同的长度，以调节喷咀到结晶器铜管（15）外壁的距离，在铜管（15）长度方向沿8个方向，也可沿面部或角部4个方向安装成排喷咀座（26）将铜管（15）围在中间，通过喷咀向铜管直接进行喷淋冷却，喷咀座可采用统一直径或不同直径以适应喷咀的要求。喷咀座（26）可采用焊接或螺纹联接到原水箱（14）的外壁上，在喷咀座上要安装特制的喷咀，如大流量、大角度、实心的喷咀，可以采用矩形和圆锥形两种形式。由于拆除原来的导流水套，采用了喷水形式，故可以采用净水代替软化水作为冷却水，通过喷咀直接喷到结晶器铜管上，实现喷淋冷却。

本实用新型的冷却水进水道是去掉原来的进出水口（4）和（7），并将座板（6）上的原出水孔堵焊住。在座板（6）上利用原进水孔（21）将水道改成四方箱式，与外层水套上的开口（29）构成一个箱体（20），而出水孔是在下法兰（9）上沿铜管四周开长孔或圆孔（23），或者在双层水套下部开侧孔（32）（长孔或圆孔）。由于座板上部降低了突出部分，更易于处理浇钢时落下的残钢。为了防止喷咀堵塞，在冷却水进水管路中须增设过滤器。

本实用新型的冷却水排水道的设计可根据目前使用该装置厂家的给排水条件采用两种形式：（1）结晶器冷却水与二冷水共用一套水循环系统，此种情况可在结晶器下法兰上的铜管四周开孔（23）（长孔或圆孔），利用流下的结晶器冷却水冷却足辊及铸坯，然后进入二冷水循环系统。（2）若仍利用原有的软化水系统作净水循环，则在结晶器水箱下部开侧孔（32）（长孔或圆孔），将流出的结晶器冷却水收集起来用泵打回结晶器水循环系统，这样有利于老厂的设备改造。

本实用新型的铜管结晶器的固定方式为：由于结晶器水箱内压力很低，没有冷却水漏出的危险，故对水密封的要求不严，本实用新型将原来的蝶形弹簧套筒（3）去掉，铜管（15）的固定方工可保留原来的固定方式，只在上法兰处安装几个蝶形弹簧（27），以利铜管的胀缩；也可以采用吊挂式，即在原铜管上端外侧开环形槽，在槽中插入卡板（31），卡板（31）被限制在沉孔中，用螺栓（30）固定，在下法兰内孔中，去掉密封圈（8）及降低凹台，与铜管下端保持一定间隙（33），起安全保护作用，以防铜管脱落，而周边限位保持不变。

本实用新型的喷咀采用国产大流量、大角度、实心特制喷咀，有矩形和圆锥形两种。喷咀沿铜管长度方向沿8个面或沿面部或沿角部四面布置，每面上可布置若干个喷咀，向铜管喷淋冷却，由所浇注钢种的凝固传热要求确定。

由于结晶器的规格型号的不同，生产工艺要求的变化，本实用新型的冷却水的水压和水量分别在0.2～0.5MPa和45～80t／h之间调节。

本实用新型的工作原理及过程如下：

在喷淋冷却管式连铸结晶器中，冷却水在一定压力下通过进水孔，进入双层水套中，由喷咀直接喷向铜管外壁，之后在大气压下自然下落，经出水孔（23或33）流出，因而不存在冷却水向铜管内渗透问题。所喷射的水量，沿铜管长度方向弯月面区最大，下部水量小，沿结晶器铜管横断面，面部水量大，角部水量小。由于喷咀喷出的高速冷却水对铜管外壁的冲击作用，既易于打破弯月面区冷却水沸腾产生的气雾膜（34），又防止水垢的产生，大大提高了传热效率。冷却水的冷却强度按铜管传热的热流密度大小合理分布，不仅铜管传热均匀，而且也减少了冷却水的使用量，还可用干净的冷却水代理昂贵的软化水实现对铜管的冷却。由于喷淋冷却系统使结晶器铜管迅速而均衡地冷却，可以抑制产生铸坯与铜管内壁间的气隙，使坯壳向外传热率增加30～50％，特别是在结晶器的弯月面处，明显地助长了坯壳的形成。初凝坯壳的增厚，减少了拉漏现象，铸机拉坯速度可提高10％，同时节省冷却水30％以上。

到1990年底，我国已建成小方坯连铸机218流，一般生产使用的连铸结晶器每流备用5～6个，若将现有的普通结晶器略加改造，改成喷淋冷却式，将会产生巨大的经济效益。而且本实用新型尤其适用于国内现有长度为700～813mm的铜管结晶器的改造。

本实用新型在邯郸钢铁总厂二炼钢分厂四流小方坯连铸机中的第1流上，成功地用于生产，用净水代替软化水，与二冷水共用一个水循环系统。其结晶器用水量在拉坯速度2.1～2.2米／分时，由160t／h·流降至60～65t／h·流，二冷水用水量也降低，漏钢率下降，铸坯质量令人满意，若扩大中间罐定径水口的直径，即可提高铸机拉坯速度。

Claims (6)

1、一种用于小方坯金属连铸的喷淋冷却管式连铸结晶器，其特征在于所说的结晶器是在水箱(14)的外侧增加一层外水套，与水箱(14)的外壁构成夹层水套(36)，在水箱(14)的外壁上安装喷咀座(26)，喷咀座(26)上安装不同流量的喷咀(25)。

2、如权利要求1所述的结晶器，其特征在于所说的外层水套沿铜管（15）的长度方向分为上下两段（19）和（22），分别焊接在铜管结晶器的上下法兰（2）、（9）及座板（6）上，夹层水套（36）所包围的座板部分有通水孔（24），外层水套（19）、（22）采用钢板卷焊，包在水箱（14）的外侧，所说的喷咀座（26）具有不同的长度，采用焊接或螺纹联接到水箱（14）的外壁上，喷咀座（26）在沿铜管（15）的长度方向上沿面部或角部四个以上方向成排布置在铜管（15）的四周。

3、如权利要求2所述的结晶器，其特征在于在座板（6）上开有进水孔（21），与外层水套上的开口（29）构成一个箱体（20），在下法兰（9）上沿铜管（15）四周开有出水孔（23）。

4、如权利要求2所述的结晶器，其特征在于在座板（6）上开有进水孔（21），与外层水套上的开口（29）构成一个箱体（20），在双层水套（36）的下部开有排水口（23）或侧口（32）。

5、如权利要求1、2、3所述的结晶器，其特征在于铜管（15）采用吊挂式，在铜管上端外侧开环形槽，在槽中插入卡板（31），用螺栓（30）固定，在铜管下端保持一定间隙（33）。

6、如权利要求1、2、4所述的结晶器，其特征在于铜管（15）采用吊挂式，在铜管上端外侧开环形槽，在槽中插入卡板（31），用螺栓（30）固定，在铜管下端保持一定间隙（33）。

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