[發(fā)明專利]改善異型坯連鑄結(jié)晶器冷卻效果的方法及結(jié)晶器

無效

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• 申請日: 2011-09-27
• 公開（公告）號: CN102310169A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐海倫;馬春武;邵遠敬;葉理德
• 申請（專利權(quán)）人: 中冶南方工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: B22D11/04
• 分類號: B22D11/04;B22D11/055
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于異型坯連鑄結(jié)晶器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及異型坯連鑄結(jié)晶器銅板的冷卻水縫結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

連續(xù)鑄鋼技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用是鋼鐵生產(chǎn)中繼氧氣轉(zhuǎn)爐之后的又一次重大技術(shù)革命。我國連鑄技術(shù)的發(fā)展過程先后經(jīng)歷了“以連鑄為中心，煉鋼為基礎(chǔ)，設(shè)備為保證”、“以煉鋼爐-爐外精煉-連鑄機三位一體組合優(yōu)化”和“以發(fā)展高效高速連鑄技術(shù)與近終形連鑄技術(shù)為重點進一步大跨度協(xié)調(diào)優(yōu)化”等三個階段。所謂近終形連鑄，是指澆注出的鑄坯接近最終產(chǎn)品形狀的連鑄技術(shù)，它是當代連鑄新發(fā)展的一個標志。與常規(guī)連鑄相比，近終形連鑄具有投資少、占用場地小、工序簡化、生產(chǎn)成本低以及鋼材內(nèi)部質(zhì)量好等多方面的優(yōu)點。異型坯連鑄是一種典型的近終形連鑄技術(shù)。異型坯是指除了方坯、板坯、圓坯、矩形坯以外具有復(fù)雜斷面的連鑄坯，主要形式為H形坯，它是軋制建筑用H型鋼的最理想坯料，并以其突出的優(yōu)點在近年內(nèi)得到了廣泛而迅速的發(fā)展。

異型坯連鑄的關(guān)鍵核心技術(shù)之一便是異型坯結(jié)晶器的研制。作為連鑄的“心臟”和機頭，結(jié)晶器的重要性不言而喻，它在連鑄中的基本功能是利用循環(huán)冷卻水通過結(jié)晶器銅板上開鑿的水縫來連續(xù)不斷的帶走結(jié)晶器內(nèi)鋼液的熱量，使得注入結(jié)晶器的鋼液能夠連續(xù)冷凝成具有一定厚度、強度及表面質(zhì)量良好的凝固坯殼。結(jié)晶器銅板上冷卻水縫的設(shè)計加工對鋼液的熱量提取、銅板的使用壽命以及鑄坯的表面質(zhì)量都有十分重要的影響。

現(xiàn)有技術(shù)下，廣泛采用的異型坯結(jié)晶器由2塊窄面銅板和2塊寬面銅板組合而成，窄面銅板為規(guī)則的長方體，寬面銅板外側(cè)為規(guī)則長方形面，內(nèi)側(cè)中間凸起部分稱為腹板部位，兩邊水平部分叫做翼稍部位，凸起部分與水平部分由斜面和倒角相連形成光滑過渡的兩個對稱的翼形斜面，四塊銅板組合之后的結(jié)晶器內(nèi)腔呈“H”形。異型坯的兩寬面銅板的冷卻水縫布置對稱，兩窄面水縫布置也對稱。但是，由于異型坯結(jié)晶器窄面和寬面銅板形狀不同，其冷卻水通道形式并不同，窄面銅板是在銅板外側(cè)面上開鑿長方形的冷卻水溝槽，并與外圍的水套一起構(gòu)成冷卻水通道。寬面銅板翼稍部位的冷卻水通道有兩種形式，一種是在外側(cè)面開鑿長方形溝槽；另一種是在銅板邊緣內(nèi)側(cè)鉆圓形的小孔；寬面銅板的其它位置因為銅板較厚，只能在離內(nèi)壁面較近距離處沿內(nèi)壁邊緣鉆圓孔來構(gòu)建冷卻水通道。通常情況下，當圓孔直徑小于20mm時，可以直接作為冷卻水通道，而當圓孔直徑大于20mm時，則需要在里面插一根金屬桿來減少水孔面積，提高冷卻水流速，增強冷卻效率。

上述異型坯結(jié)晶器冷卻水通道有一共同特點，即冷卻水通道內(nèi)壁均是光滑壁面，冷卻水通過時較為平穩(wěn)，湍動能較小，因此會導(dǎo)致冷卻水通道中間部分的冷卻水很少參與熱交換，冷卻水的整體熱交換效率較低。同時，由于冷卻水沒有明顯橫向攪動，還會使得冷卻水內(nèi)壁比較容易結(jié)垢，因而導(dǎo)致結(jié)晶器冷卻效果惡化。并且，上述兩方面的不利因素還會致使結(jié)晶器銅板表面溫度過高，從而更容易產(chǎn)生磨損和變形，最終降低了結(jié)晶器使用壽命，增加了生長成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)下異型坯連鑄結(jié)晶器水縫設(shè)計的上述不足，提供一種改善異型坯連鑄結(jié)晶器冷卻效果的方法及結(jié)晶器，能夠改善結(jié)晶器內(nèi)冷卻水流動行為、增加結(jié)晶器冷卻水熱交換效率、減少冷卻水道壁面結(jié)垢、延長結(jié)晶器銅板使用壽命。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)解決方案：

一種改善異型坯結(jié)晶器冷卻效果的方法，在結(jié)晶器窄面和寬面翼稍部位的銅板外側(cè)面開鑿矩形凹槽，在寬面銅板的翼形斜面和腹板的內(nèi)壁附近沿內(nèi)壁邊緣鉆豎直的圓孔來構(gòu)建結(jié)晶器冷卻水通道，其特征在于：在矩形凹槽內(nèi)壁面和圓孔內(nèi)壁面設(shè)置能夠使冷卻水通道壁面形成起伏不平的粗糙面的凸起或凹陷。

按上述技術(shù)方案，所述凸起為條或塊，所述凹陷為溝或槽。

按上述技術(shù)方案，所述凸起或凹陷為橫向、縱向、斜向或者螺旋狀分布。

按上述技術(shù)方案，所述凸起或凹陷沿圓孔或矩形凹槽的延伸方向均勻間隔分布。

一種異型坯結(jié)晶器，包含窄面和寬面；窄面和寬面翼稍部位的銅板外側(cè)面開鑿矩形凹槽，寬面銅板的翼形斜面和腹板的內(nèi)壁附近沿內(nèi)壁邊緣鉆設(shè)豎直圓孔，其特征在于：矩形凹槽內(nèi)壁面和圓孔內(nèi)壁面均設(shè)置有使內(nèi)壁面形成起伏不平的粗糙面的凸起或凹陷。

所述凸起為條或塊，所述凹陷為溝或槽。

所述凸起或凹陷為橫向、縱向、斜向或者螺旋狀分布。

所述凸起或凹陷沿圓孔或矩形凹槽的延伸方向均勻間隔分布。

所述矩形凹槽為狹長凹槽，該凹槽內(nèi)壁面設(shè)置有橫向或斜向的凸起條/塊或凹陷的溝/槽。

所述寬面銅板的圓孔內(nèi)壁面設(shè)置有螺旋狀或縱向的凸起條/塊或凹陷的溝/槽。