[发明专利]一种立式半连续铸造机结晶器冷却装置

说明书

技术领域

本发明属于冶金行业技术领域，具体是涉及一种立式半连续铸造机结晶器冷却装置。

背景技术

传统的立式半连续铸造机结晶器冷却装置主要由外套3、上法兰8和冷却环18组成（如图1所示），冷却方式为第一冷却水进入A腔，经过热交换腔6，通过结晶器5的下端口流出，实现一次冷却；第二冷却水进入冷却环的B腔，直接向位于液固相制品4下方的固态制品1喷淋，实现二次冷却。

这种传统的结晶器冷却装置，造成第一冷却水的温度梯度与铸件制品（铸件制品由液态制品7、液固相制品4和固态制品1构成）的温度梯度的方向相反（如图2所示）。在铸件制品中，液态制品7的温度最高，冷却水的温度最低，二者温差最大；固态制品1的温度降低，冷却水的温度升高，二者温差最小。这样热交换过程在结晶器高度尺寸全程进行，但在结晶器下端热交换效果差（如图3所示），热交换面积小，冷却过程不均匀进行。

一次冷却水的入口在结晶器的上部，二次冷却水的入口在结晶器的下部，这样固态制品1在结晶器的下方同时出现温度较高的一次冷却水和温度很低的二次冷却水，此区间的固态制品1冷却水温度过渡差异大，对铸件制品的质量结晶有很大的影响。

一次冷却水直接排放，需要经过滤、洁净、冷却后才能重新使用，成本高。因此，传统的结晶器冷却装置急需改进。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种立式半连续铸造机结晶器冷却装置，其结构简单、设计合理且冷却效果好，有效解决了传统结晶器冷却装置存在的热交换面积小、冷却过程不均匀、热交换效果差、冷却水温度过渡差异大而影响铸件结晶质量的问题，同时一次冷却水经过冷却后即可使用，大大降低了成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种立式半连续铸造机结晶器冷却装置，其特征在于：包括套在结晶器外的外套，所述外套的上端通过上法兰与结晶器连接，所述上法兰套在结晶器的上端，所述外套的下端通过下法兰与结晶器连接，所述下法兰设置在外套与结晶器之间，所述外套的内壁与结晶器的外壁之间形成热交换腔，所述外套上由上至下依次设置有与外界相通的第一冷却水回水腔、第一冷却水进水腔和第二冷却水进水腔，所述外套的下部开有与热交换腔底部相通的底部连通口，所述外套的上部开有与热交换腔顶部相通的顶部连通口，所述下法兰上开有与第二冷却水进水腔相通的喷水孔。

上述的一种立式半连续铸造机结晶器冷却装置，其特征在于：所述外套的上部设置有与第一冷却水回水腔相通的安全阀。

上述的一种立式半连续铸造机结晶器冷却装置，其特征在于：所述外套的形状为近似空心圆柱形，所述底部连通口和顶部连通口的数量均为多个，多个所述底部连通口均匀设置在外套的下部一周，多个所述顶部连通口均匀设置在外套的上部一周。

上述的一种立式半连续铸造机结晶器冷却装置，其特征在于：所述下法兰为圆形法兰，所述喷水孔的数量为多个，多个所述喷水孔均匀设置在下法兰的一周，所述喷水孔与通过结晶器成型的固态制品的牵引方向具有角度且多个喷水孔行成一个完整的喷向固态制品的水圈。

上述的一种立式半连续铸造机结晶器冷却装置，其特征在于：所述上法兰通过螺栓与外套固定连接。

上述的一种立式半连续铸造机结晶器冷却装置，其特征在于：所述下法兰通过螺栓与外套固定连接。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明结构简单、设计合理且冷却效果好。

2、本发明热交换效率高，第一冷却水的温度梯度与铸件制品的温度梯度的方向相同，在铸件制品中，液态制品的温度最高，第一次冷却水的温度也最高，液态制品与第一次冷却水存在一定温差；固态制品温度降低，第一次冷却水的温度也较低，固体制品与第一次冷却水也存在一定温差，这样热交换过程在结晶器高度尺寸内全程进行，每个范围的制品与第一次冷却水均存在一定温差，热交换效果大于传统模式，冷却过程基本上始终均匀进行。

3、本发明第一次冷却水和第二冷却水之间温度梯度过渡小，即第一次冷却水的入水口位置与第二次冷却水的入水口位置很近，铸件制品在此区间喷淋水的温度差异小，热交换过程均匀，有利于缩短液穴的延伸长度，减少及避免铸锭内部的缩孔、缩松、裂纹产生，铸件的结晶质量高。

4、本发明一次冷却水经过冷却后仍为清水，所以经过冷却后即可使用，大大降低了成本。

下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为传统立式半连续铸造机结晶器冷却装置的结构示意图。