專利名稱：噴淋冷卻管式連鑄結晶器的制作方法
技術領域：
本實用新型為一種噴淋冷卻管式連鑄結晶器，屬于金屬小方坯連鑄技術領域。
國內目前用于生產(chǎn)的小方坯通水冷卻管式連鑄結晶器，如


圖1、圖2左側所示，它由銅管(15)、導流水套(5)、水箱(14)及上下法蘭(2)(9)組成，座板(6)起定位和支撐作用，當座板與結晶器振動臺架聯(lián)接并接通結晶器冷卻水路后，冷卻水從水箱底部(7)流入，經(jīng)水箱內的導流水套(5)，從水箱上部(4)流出，進水壓力一般為0.5～0.6MPa，水量為100～120t／h，導流水套與銅管外壁之間的縫隙要求均勻，一般為5～8mm，水速可達8～10m／s。為了防止在銅管外壁生成水垢影響傳熱效率，故采用軟化水冷卻。
在連續(xù)鑄鋼過程中，1480°～1520℃的鋼水不斷地經(jīng)中間罐注入結晶器，凝固放出大量的熱，冷卻水通過銅管不斷地將熱量帶走。液態(tài)的鋼水部分凝固生成初凝坯殼(12)，包住液芯(10)，連續(xù)地離開結晶器后經(jīng)過二冷區(qū)逐漸冷透，實現(xiàn)完全凝固。在這個過程中，鋼水在結晶器中彎月面區(qū)傳出的熱流密度最大。在普通的結晶器中初凝坯殼與銅管內壁之間易生成氣隙(35)，在液芯鋼水靜壓力和高溫的影響下，坯殼與銅管內表面間斷接觸，直到坯殼脫離結晶器，致使冷卻效率降低。另外，冷卻水在導流水套內自下而上均勻通過，盡管銅管沿長度方向上的熱流密度是變化的，可是冷卻水的冷卻強度卻一樣，若是導流水套與銅管外壁之間的間隙，由于制造或安裝的原因，產(chǎn)生不一致，會引起冷卻強度差異，往往造成角裂、脫方或漏鋼。
為了提高結晶器的冷卻強度，避免在彎月面區(qū)域銅管外側產(chǎn)生冷卻水的沸騰。往往采用兩種途徑提高導流水套內的水速，提高水箱內的冷卻水壓力，這樣都要提高進水的壓力，給工業(yè)生產(chǎn)帶來困難，一旦冷卻水透過水箱的密封環(huán)進入銅管內側與熱鋼水相遇，還會產(chǎn)生爆炸的危險。
US4494594專利中給出一種連續(xù)鑄鋼機的噴淋冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在銅管結晶器的四周布置幾組從上到下的噴咀，通過向銅管結晶器的外表面噴水進行傳熱冷卻，這種噴淋效果較好，但該噴淋系統(tǒng)必須將原有的冷卻裝置拆除后重新裝上新的冷卻系統(tǒng)，對于國內的現(xiàn)有連鑄設備來講，投資較大。
本實用新型的目的是給出一種噴淋冷卻管式連鑄結晶器，它是對現(xiàn)有的管式結晶器的通水冷卻結構的改進。本實用新型通過射流沖擊傳熱，提高了冷卻強度，可避免產(chǎn)生上述的問題。
本實用新型是通過下述方式實現(xiàn)的本實用新型采用雙層水箱，即在原來冷卻結構的水箱外側增加一層水套，制成夾層水套，同時在原水箱的四壁上，根據(jù)需要從上到下設置噴咀座，在噴咀座上安裝不同流量的噴咀以向銅管外壁噴淋冷卻水，經(jīng)過改造后的結晶器與原結晶器可以實現(xiàn)在線整體互換。原結晶器座板的定位螺栓(11)及結晶器上下法蘭和冷卻水進水孔等安裝尺寸保持不變，拆除了導流水套及蝶形彈簧(3)。
以下結合附圖對本實用新型進行描述
圖1是原通水冷卻管式連鑄結晶器簡圖。
圖2是通水冷卻與噴淋冷卻對鑄坯傳熱影響的比較。
圖3是本實用新型的噴淋冷卻管式連鑄結晶器的縱向剖視圖。
圖4是采用吊掛形式的噴淋冷卻管式連鑄結晶器。
圖5是本實用新型的噴淋冷卻管式連鑄結晶器的橫向剖視圖。
圖中1為結晶器的上法蘭；13是內水套支撐板；16為結晶器上法蘭的螺栓；17為“O”形密封圈，防止水進銅管；18也是“O”型密封圈，防止水泄漏；28是加大的結晶器上法蘭的螺栓。
本實用新型的噴淋冷卻管式連鑄結晶器是在原水箱(14)的外側增加一層外水套(19、22)，使其成為夾層水套(36)，并拆除原來的導流水套(5)及蝶形彈簧(3)，夾層水套之間的縫隙(36)要保證冷卻水流動通暢，外層水套沿銅管(15)的長度方向分為上下兩段(19)和(22)，分別焊在銅管結晶器的上下法蘭(2)、(9)及座板(6)上，夾層水套所包圍的座板部分要預留通水孔(24)，外層水套(19)(22)可采用鋼板卷焊，包在原水箱(14)的外側。
在原水箱(14)的外壁上安裝噴咀座(26)，噴咀座(26)上可安裝不同流量的噴咀(25)，噴咀座(26)可以有不同的長度，以調節(jié)噴咀到結晶器銅管(15)外壁的距離，在銅管(15)長度方向沿8個方向，也可沿面部或角部4個方向安裝成排噴咀座(26)將銅管(15)圍在中間，通過噴咀向銅管直接進行噴淋冷卻，噴咀座可采用統(tǒng)一直徑或不同直徑以適應噴咀的要求。噴咀座(26)可采用焊接或螺紋聯(lián)接到原水箱(14)的外壁上，在噴咀座上要安裝特制的噴咀，如大流量、大角度、實心的噴咀，可以采用矩形和圓錐形兩種形式。由于拆除原來的導流水套，采用了噴水形式，故可以采用凈水代替軟化水作為冷卻水，通過噴咀直接噴到結晶器銅管上，實現(xiàn)噴淋冷卻。
本實用新型的冷卻水進水道是去掉原來的進出水口(4)和(7)，并將座板(6)上的原出水孔堵焊住。在座板(6)上利用原進水孔(21)將水道改成四方箱式，與外層水套上的開口(29)構成一個箱體(20)，而出水孔是在下法蘭(9)上沿銅管四周開長孔或圓孔(23)，或者在雙層水套下部開側孔(32)(長孔或圓孔)。由于座板上部降低了突出部分，更易于處理澆鋼時落下的殘鋼。為了防止噴咀堵塞，在冷卻水進水管路中須增設過濾器。
本實用新型的冷卻水排水道的設計可根據(jù)目前使用該裝置廠家的給排水條件采用兩種形式(1)結晶器冷卻水與二冷水共用一套水循環(huán)系統(tǒng)，此種情況可在結晶器下法蘭上的銅管四周開孔(23)(長孔或圓孔)，利用流下的結晶器冷卻水冷卻足輥及鑄坯，然后進入二冷水循環(huán)系統(tǒng)。(2)若仍利用原有的軟化水系統(tǒng)作凈水循環(huán)，則在結晶器水箱下部開側孔(32)(長孔或圓孔)，將流出的結晶器冷卻水收集起來用泵打回結晶器水循環(huán)系統(tǒng)，這樣有利于老廠的設備改造。
本實用新型的銅管結晶器的固定方式為由于結晶器水箱內壓力很低，沒有冷卻水漏出的危險，故對水密封的要求不嚴，本實用新型將原來的蝶形彈簧套筒(3)去掉，銅管(15)的固定方工可保留原來的固定方式，只在上法蘭處安裝幾個蝶形彈簧(27)，以利銅管的脹縮；也可以采用吊掛式，即在原銅管上端外側開環(huán)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，在下法蘭內孔中，去掉密封圈(8)及降低凹臺，與銅管下端保持一定間隙(33)，起安全保護作用，以防銅管脫落，而周邊限位保持不變。
本實用新型的噴咀采用國產(chǎn)大流量、大角度、實心特制噴咀，有矩形和圓錐形兩種。噴咀沿銅管長度方向沿8個面或沿面部或沿角部四面布置，每面上可布置若干個噴咀，向銅管噴淋冷卻，由所澆注鋼種的凝固傳熱要求確定。
由于結晶器的規(guī)格型號的不同，生產(chǎn)工藝要求的變化，本實用新型的冷卻水的水壓和水量分別在0.2～0.5MPa和45～80t／h之間調節(jié)。
本實用新型的工作原理及過程如下在噴淋冷卻管式連鑄結晶器中，冷卻水在一定壓力下通過進水孔，進入雙層水套中，由噴咀直接噴向銅管外壁，之后在大氣壓下自然下落，經(jīng)出水孔(23或33)流出，因而不存在冷卻水向銅管內滲透問題。所噴射的水量，沿銅管長度方向彎月面區(qū)最大，下部水量小，沿結晶器銅管橫斷面，面部水量大，角部水量小。由于噴咀噴出的高速冷卻水對銅管外壁的沖擊作用，既易于打破彎月面區(qū)冷卻水沸騰產(chǎn)生的氣霧膜(34)，又防止水垢的產(chǎn)生，大大提高了傳熱效率。冷卻水的冷卻強度按銅管傳熱的熱流密度大小合理分布，不僅銅管傳熱均勻，而且也減少了冷卻水的使用量，還可用干凈的冷卻水代理昂貴的軟化水實現(xiàn)對銅管的冷卻。由于噴淋冷卻系統(tǒng)使結晶器銅管迅速而均衡地冷卻，可以抑制產(chǎn)生鑄坯與銅管內壁間的氣隙，使坯殼向外傳熱率增加30～50％，特別是在結晶器的彎月面處，明顯地助長了坯殼的形成。初凝坯殼的增厚，減少了拉漏現(xiàn)象，鑄機拉坯速度可提高10％，同時節(jié)省冷卻水30％以上。
到1990年底，我國已建成小方坯連鑄機218流，一般生產(chǎn)使用的連鑄結晶器每流備用5～6個，若將現(xiàn)有的普通結晶器略加改造，改成噴淋冷卻式，將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。而且本實用新型尤其適用于國內現(xiàn)有長度為700～813mm的銅管結晶器的改造。
本實用新型在邯鄲鋼鐵總廠二煉鋼分廠四流小方坯連鑄機中的第1流上，成功地用于生產(chǎn)，用凈水代替軟化水，與二冷水共用一個水循環(huán)系統(tǒng)。其結晶器用水量在拉坯速度2.1～2.2米／分時，由160t／h·流降至60～65t／h·流，二冷水用水量也降低，漏鋼率下降，鑄坯質量令人滿意，若擴大中間罐定徑水口的直徑，即可提高鑄機拉坯速度。
權利要求1.一種用于小方坯金屬連鑄的噴淋冷卻管式連鑄結晶器，其特征在于所說的結晶器是在水箱(14)的外側增加一層外水套，與水箱(14)的外壁構成夾層水套(36)，在水箱(14)的外壁上安裝噴咀座(26)，噴咀座(26)上安裝不同流量的噴咀(25)。
2.如權利要求1所述的結晶器，其特征在于所說的外層水套沿銅管(15)的長度方向分為上下兩段(19)和(22)，分別焊接在銅管結晶器的上下法蘭(2)、(9)及座板(6)上，夾層水套(36)所包圍的座板部分有通水孔(24)，外層水套(19)、(22)采用鋼板卷焊，包在水箱(14)的外側，所說的噴咀座(26)具有不同的長度，采用焊接或螺紋聯(lián)接到水箱(14)的外壁上，噴咀座(26)在沿銅管(15)的長度方向上沿面部或角部四個以上方向成排布置在銅管(15)的四周。
3.如權利要求2所述的結晶器，其特征在于在座板(6)上開有進水孔(21)，與外層水套上的開口(29)構成一個箱體(20)，在下法蘭(9)上沿銅管(15)四周開有出水孔(23)。
4.如權利要求2所述的結晶器，其特征在于在座板(6)上開有進水孔(21)，與外層水套上的開口(29)構成一個箱體(20)，在雙層水套(36)的下部開有排水口(23)或側口(32)。
5.如權利要求1、2、3所述的結晶器，其特征在于銅管(15)采用吊掛式，在銅管上端外側開環(huán)形槽，在槽中插入卡板(31)，用螺栓(30)固定，在銅管下端保持一定間隙(33)。
6.如權利要求1、2、4所述的結晶器，其特征在于銅管(15)采用吊掛式，在銅管上端外側開環(huán)形槽，在槽中插入卡板(31)，用螺栓(30)固定，在銅管下端保持一定間隙(33)。
專利摘要本實用新型為一種噴淋冷卻管式連鑄結晶器，屬于金屬小方坯連鑄技術領域。本實用新型是對原有的小方坯通水冷卻管式連鑄結晶器的改進，它在原水箱的外側增加一層外水套，與水箱的外壁構成夾層水套，在水箱的外壁上安裝噴嘴座，在噴嘴座上安裝不同流量的噴嘴，通過噴嘴向銅管直接噴淋冷卻水，同時相應地改造冷卻水進出水道，與原結晶器可以在線整體互換，用凈水代替軟化水，循環(huán)使用?？筛纳畦T坯質量，提高拉坯速度，節(jié)省冷卻水的消耗量，進一步降低連鑄坯生產(chǎn)成本。
文檔編號B22D11/04GK2124093SQ9222229
公開日1992年12月9日 申請日期1992年5月25日 優(yōu)先權日1992年5月25日
發(fā)明者陳克, 劉新, 蔣桃仙, 陳∴ 申請人:冶金工業(yè)部北京冶金設備研究所