混合冷卻管式連鑄結晶器的製作方法

2023-07-01 00:09:56

專利名稱：混合冷卻管式連鑄結晶器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種混合冷卻管式連鑄結晶器，屬於金屬方坯連鑄結晶器。
現有技術中的管式連鑄結晶器，可分為通水冷卻和噴淋冷卻兩種。通水冷卻管式連鑄結晶器，主要由銅管、導流水套、水箱及上下法蘭等組成。冷卻水從下部水箱流入，在壓力作用下，由導流水套內自下而上均勻通過，冷卻銅管，使鋼水凝殼，經水箱上部流出，屬於層流傳熱冷。銅管沿長度方向上的熱流密度是變化的，而層流傳熱，冷卻水的強度是一樣的，冷卻水常常會在彎月面區沸騰產生氣霧膜，使得傳熱效率降低。若導流水套與銅管外壁之間的間隙，由於製造、安裝等原因，產生不一致，引起冷卻強度差異時，往往造成角裂、脫方或漏鋼。另外，為防止在銅管外壁生成水垢影響傳熱效果，需採用軟化水，增加了冷卻成本。
中國專利CN92222292.4公開了一種噴淋冷卻管式連鑄結晶器。在原通水冷卻式結晶器的基礎上，去掉導流水套，在水箱之外霧加一外層水套，與原水箱外壁構成夾層水套。在原水箱的內壁上安裝噴嘴座，噴嘴座上安裝不同流量的噴嘴，冷卻水在一定壓力下通過進水孔，進入夾層水套，由噴嘴噴向銅管外壁，之後在大氣壓下自然下落，經出水口流出，屬於射流衝出傳熱冷卻。噴嘴噴出的高速冷卻水，對銅管外壁的衝擊作用，既易於打破彎月面區冷卻水沸騰產生的氣霧膜，又防止水垢的產生，傳熱效率較高。冷卻水的冷卻強度按銅管傳熱的熱流密度大小合理分布，使銅管傳熱均勻。用淨水代替軟化水，降低了冷卻成本。所存在的不足之處在於在銅管上部，迅速而強有力的冷卻後，鑄坯與銅管內壁間產生氣隙，阻止銅管向外傳熱，使下部噴嘴噴出的高速水流不能發揮應有的效率，造成冷卻水的浪費。另外由於冷卻水中的雜質沉積，易造成下部噴嘴堵塞，難於清理，增加了維修費用。
本實用新型的目的是提供一種混合冷卻管式連鑄結晶器，將層流傳熱冷卻與射流衝擊傳熱冷卻相結合，使結晶器冷卻強度分布及結構設計更為合理，進一步提高冷卻效率，節省冷卻用水，並使其易於維護。
本實用新型的目的是這樣實現的。在結晶器中部，銅管與水箱之間有一與水箱內壁固連的隔板，隔板與銅管相接觸處裝有密封環；導流水套設置在隔板以下，支承固定在水箱上；安裝板座以上，水箱外側的外層水套與水箱構成噴淋水箱；隔板上部水箱內壁上通過噴嘴座裝有不同流量的噴嘴；隔板與導流水套之間的水箱壁上開有與噴淋水箱相通的孔；進水口設置在水箱下部，出水口穿過外層水套設置在水箱中部隔板之上。隔板將結晶器的冷卻系統分成兩部分，上部為噴淋冷卻，下部為通水冷卻。
上部採用噴淋冷卻方式，噴嘴噴出的高速冷卻水對銅管外壁的衝擊作用，易於打破彎月面區冷卻水沸騰產生的氣霧膜，並防止水垢產生，傳熱效率高，使銅管得到迅速而均衡的冷卻，明顯助長了坯殼的形成。但同時，在鑄坯與銅管內壁間產生氣隙，使銅管傳熱效率下降，隨著坯料進入下部通水冷卻系統後，冷卻強度的降低，鑄坯在液心熱量作用下膨脹，氣隙縮小，銅管的熱傳遞效率恢復。此時剛進入水箱的低溫冷卻水，對銅管產生次強冷作用，鑄坯與銅管之間再次產生間隙，冷卻水的效率得以充分的發揮。上部噴淋冷卻水是下部導流水套中冷卻水的再次使用，但由於自彎月面區以下熱流密度逐步減小，所以通過導流水套之後，溫升不會很高，不影響上部噴淋系統的冷卻效果。同時冷卻水溫升較低，也不易在銅管上結垢。
本實用新型與現有技術相比所具有的優點是1.上半部採用噴淋冷卻方式，下半部採用通水冷卻方式，使冷卻水的冷卻強度按銅管傳熱的熱流密度大小合理分布，冷卻均勻，冷卻水的效率得到充分的發揮，冷卻強度高；2.由於上部噴淋冷卻水是下部通水冷卻水的再次使用，實際用水量僅為上部噴淋用水量，與噴淋冷卻管式連鑄結晶器相比冷卻水用量可節約50％；3.由於冷卻均勻，冷卻強度高，與採用噴淋冷卻管式連鑄結晶器的鑄機相比可使拉坯速度提高10％以上；4.結構設計上避免了原噴淋冷卻管式連鑄結晶器，由於冷卻水中雜質沉積造成的下部噴嘴堵塞現象，易於維護。
以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳述。


圖1為本實用新型混合冷卻管式連鑄結晶器的結構示意圖圖2為
圖1的A-A剖視圖。
如
圖1、2所示，本實用新型混合冷卻管式連鑄結晶器主要由上法蘭1、下法蘭2、水箱3、導流水套4、銅管5、密封圈6、進水口7、出水口8、外層水套9、噴嘴座10、噴嘴11、環形過濾網12、隔板13、密封環14和安裝板座15構成。在結晶器中部，銅管5與水箱3之間有一與水箱3固連的隔板13，隔板13與銅管5相接觸處裝有密封環14。導流水套設置在隔板13以下，支承固定在水箱3上。安裝板座15以上，水箱3外側的外層水套9與水箱3構成噴淋水箱16。隔板13上部水箱3內壁上通過噴嘴座10裝有不同流量的噴嘴11。隔板13與導流水套4之間的水箱3壁上開有與噴淋水箱16相通的孔17。進水口7設置在水箱3下部。出水口8穿過外層水套9，設置在水箱3中部隔板13之上。在隔板13與導流水套4之間設置有一環形過濾網12，使冷卻水在由孔17進入噴淋水箱16之前得到過濾，進一步防止噴嘴11因冷卻水中雜質而堵塞。噴嘴11沿銅管5長度方向同時相對於銅管5的四個面部和四個角部布置，相對於銅管5的每個面部和每個角部各布置3個。
整個結晶器通過安裝板座15安裝固定在連鑄機振動器上。工作時，冷卻水由進水口7進入水箱3，從導流水套4中自下而上均勻流過，經過濾網12過濾後由孔17進入上部噴淋水箱16，由噴嘴11噴向銅管5外壁，之後在大氣壓下自然下落經出水孔8流出。
本實用新型對於兩端固定銅管形式的結晶器和吊掛銅管形式的結晶器均適用。既可新制，也可在原通水冷卻管式連鑄結晶器或噴淋冷卻管式連鑄結晶器結構基礎上進行改制，可完全利用原管式連鑄結晶器的進水、回水系統，並可實現在線整體更換。
權利要求1.一種混合冷卻管式連鑄結晶器，具有上法蘭、下法蘭、水箱、導流水套、銅管、密封圈、進水口、出水口、外層水套、噴嘴座、噴嘴、安裝板座等，其特徵在於在結晶器中部，銅管(5)與水箱(3)之間有一與水箱(3)內壁固連的隔板(13)，隔板(13)與銅管(5)相接觸處裝有密封環(14)；導流水套(4)設置在隔板(13)以下，支承固定在水箱(3)上；安裝板座(15)以上，水箱外側的外層水套(9)與水箱(3)構成噴淋水箱(16)；隔板(13)以上，水箱(3)內壁上通過噴嘴座(10)裝有不同流量的噴嘴(11)；隔板(13)與導流水套(4)之間的水箱(3)壁上開有與噴淋水箱(16)相通的孔(17)；進水口(7)設置在水箱(3)下部，出水口(8)穿過外層水套(9)，設置在水箱(3)中部隔板(13)之上。
2.根據權利要求1所述的結晶器，其特徵在於所述的隔板(13)與導流水套(4)之間設置有一環形過濾網(12)。
3.根據權利要求1所述的結晶器，其特徵在於所述的噴嘴(11)沿銅管(5)長度方向，可以相對於銅管(5)的四個面部布置，可以相對於銅管(5)的四個角部布置，也可以同時相對於銅管(5)的四個面部和四個角部布置。
4.根據權利要求3所述的結晶器，其特徵在於所述的噴嘴(11)相對於銅管(5)的每個面部或/和及每個角部各布置2-6個。
專利摘要本實用新型公開了一種混合冷卻管式連鑄結晶器，在結晶器中部，銅管(5)與水箱(3)之間有一與水箱(3)內壁固連的隔板(13)，隔板(13)與銅管(5)相接觸處裝有密封環(14)。隔板(13)將結晶器的冷卻系統分成兩部分，上部為淋冷卻，下部為通水冷卻。使結晶器冷卻強度分布及結構設計更為合理，進一步提高了冷卻效率，與噴淋冷卻管式連鑄結晶器相比冷卻水用量可節約50％，而且易於維護。
文檔編號B22D11/04GK2235336SQ9522503
公開日1996年9月18日 申請日期1995年10月30日 優先權日1995年10月30日
發明者陳韌, 張如斌, 師磊, 羅建, 楊翎媛 申請人:冶金工業部北京冶金設備研究院