[发明专利]一种带有冲击冷却结构的结晶器

说明书

技术领域

本发明属于炼钢连续铸造领域，特别涉及一种带有冲击冷却结构的结晶器。

背景技术

连续铸钢的过程中，高温钢水连续注入结晶器，降温、凝固发出热量，热量通过结晶器铜壁、由流过结晶器铜壁外表面的冷却水将热量带走。靠近结晶器铜壁的钢水凝固成壳、带着壳中的液芯脱离结晶器。

连铸时结晶器铜壁在弯月面以下区域的热流量最大、铜壁温度最高，应加强此区域的冷却。目前生产小方坯、园坯及板坯广泛使用的水缝式结晶器，冷却水在结晶器铜壁外表面与导流水套内表面之间构成的水缝中自下而上流过对结晶器铜壁进行冷却，对结晶器铜壁各部位的冷却强度差别不大。

为解决上述问题，现有技术中有许多解决方案。例如，中国专利“97107310.4”公开了一种喷淋式结晶器的解决方案：采用喷水装置向结晶器铜管外表面喷射水流冷却，喷出的水流密度沿结晶器铜管纵向呈现上部大、下部小的分布，沿其横向呈现中部大、角部小的分布，此类喷淋结晶器采用喷水冷却方式，水流密度可以根据结晶器热流规律进行分布，但由于喷淋水流阵列式排布，在喷射到结晶器铜管表面后相邻水流的干扰，限制了冷却强度的进一步提高。

中国专利“95225036.5”公开了一种喷淋结晶器的改进方案：将结晶器铜管的冷却分为上下两部分，上部分采用喷淋冷却，下部分采用水缝式冷却，两部分之间使用隔板隔开，此方案避免了上部喷淋水对下部冷却的影响，但仍未解决相邻水流的干扰问题。

中国专利“03154548.3”公开了一种方案：减薄铜管上部的管壁，以减小管壁的热阻，提高铜管高热流区的冷却效率，但由于铜的导热系数高而减薄的厚度小，对减小管壁热阻效果有限。

中国专利“200610163731.3”公开了一种方案：在结晶器铜管上部的外表面设置冷却槽，距角部10～15 mm区域除外，冷却槽增加了换热面积和换热系数，但冷却效率提高的幅度有限，冷却槽将造成应力集中，降低了铜管强度，缩短了结晶器铜管的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是解决上述技术中的不足，提供一种带有冲击冷却结构的结晶器，重点提高结晶器弯月面以下区域的冷却强度。

本发明的技术方案是围绕结晶器铜管外表面弯月面以下区域，设置狭缝式冷却水喷口，冷却水从喷口的狭缝喷出，以射流的方式冲击结晶器铜管表面，强化此部位的冷却。

实现本发明技术方案的强化冷却结晶器的结构是：一种带有冲击冷却结构的结晶器，包括结晶器铜壁，其特征在于结晶器铜壁外设置有狭缝式冷却水喷口，该狭缝式冷却水喷口与所述结晶器铜壁被冷却部分的外表面间隔相对。

本发明所述的狭缝式冷却水喷口，其特征在于：所述的狭缝式冷却水喷口距结晶器铜壁上口10至400毫米高度范围内。

本发明所述的结晶器，其特征在于：采用高压水流从狭缝式冷却水喷口中喷出，以强制射流冲击对流换热的方式对结晶器铜壁进行冷却。

本发明所述的结晶器，其特征在于：在所述狭缝式冷却水喷口与结晶器铜壁之间，设置有冲击通道，所述的冲击通道为自狭缝式冷却水喷口向结晶器铜壁方向逐渐扩张的扁管、该扁管一端与狭缝式冷却水喷口连接，另一端在与结晶器铜壁之间留有高压水流冲击结晶器铜壁后流出的间隙，所述的间隙在5～80 mm范围。

冷却水自狭缝式冷却水喷口喷出后，射流的宽度逐渐变大，经过一段距离后喷射到结晶器铜管表面。

本发明所述的结晶器，其特征在于：所述狭缝式冷却水喷口与结晶器铜壁的距离在2～260 mm范围内。

本发明所述的狭缝式冷却水喷口，其特征在于：狭缝的宽度在1～60 mm范围内。

本发明所述的高压水流，其特征在于：也可以是水和气混合雾化的高压流体。

本发明所述的狭缝式冷却水喷口，其特征在于：所述狭缝式冷却水喷口水平设置，围在结晶器铜管四周。

本发明所述结晶器，其特征在于：每个结晶器铜壁的外表面对应的狭缝式冷却水喷口可以是一个，也可以是多个。

本发明所述的狭缝式冷却水喷口，其特征在于：所述狭缝式冷却水喷口的狭缝可以是栅格形状。

本发明具有以下积极效果。

本发明的一种带有冲击冷却结构的结晶器采用局部传热率高的狭缝冲击冷却方式，强化对热流量和温度最高的结晶器弯月面部位的冷却，显著提高整个结晶器的冷却效率。

附图说明

图1是一种带有冲击冷却结构的结晶器纵向剖面示意图。