[实用新型]一种高效化组合式结晶器

说明书

本实用新型公开了一种高效化组合式结晶器，包括结晶器内腔和固定于结晶器内腔外部的冷却水箱，所述结晶器内腔是由外弧铜板、内弧铜板及两块相对称的窄面铜板组合形成，一块窄面铜板固定连接在外弧铜板一侧与内弧铜板一侧之间，另一块窄面铜板固定连接在外弧铜板另一对侧与内弧铜板另一对侧之间；所述冷却水箱包括固定装配在外弧铜板外部的外弧水箱、固定装配在内弧铜板外部的内弧水箱以及分别固定装配的两块窄面铜板外部的两个窄面水箱。本实用新型能够提高结晶器的冷却效率和冷却均匀性。

技术领域

本实用新型属于炼钢用连铸机技术领域，特别是涉及一种高效化组合式结晶器。

背景技术

结晶器是连铸机的心脏，它的结构设计会直接影响铸坯拉速和铸坯质量，是现代化炼钢连铸生产中的关键技术。

现有技术方案中有管式结晶器（主要用于方坯、圆坯和矩形坯）和组合式结晶器（主要用于矩形坯、大方坯和板坯）两种。

现有技术缺陷主要体现在结晶器冷却方式和结晶器内腔设计参数上。具体缺陷如下：

1、管式结晶器分为水套与铜管装配式、喷淋式、铜管冷面开槽式和铜管纵向钻孔式，各个缺陷为：

（1）水套与铜管装配式的结晶器缺陷为：①铜管固定单薄无力，得不到有力支撑，受热应力和钢水静压力作用容易变形，内腔锥度容易改变。锥度变大，增大拉坯阻力，损坏结晶器铜管。锥度变小或负锥，钢坯与铜壁的气隙增大，减少导热效率，会导致漏钢事故；②铜管和水套水缝结构限制了冷却水流量和冷却均匀性，在高拉速下易导致冷面冷却水间歇沸腾，影响冷却效果，无法达到钢坯出结晶器的有效坯壳厚度，会导致漏钢事故；③结构限制了冷却的均匀性，由于角部是二维导热，容易导致角部过度冷却，产生角部裂纹等缺陷。

（2）喷淋式的结晶器缺陷为：①此结构取消了水套和水缝结构，采用喷淋冷却，但是同样得不到有力支撑，受热应力和钢水静压力作用容易变形，内腔锥度容易改变。锥度变大，增大拉坯阻力，损坏结晶器铜管。锥度变小或负锥，钢坯与铜壁的气隙增大，减少导热效率，会导致漏钢事故；②此结构虽然冷却均匀，但是冷却效率低，达不到高拉速要求的冷却效果；

（3）铜管冷面开槽式结晶器缺陷为：①铜管冷面开槽是为了增加冷却面积，提高冷却效果，但是降低了铜管的抗变形强度。②冷面开槽式铜管比普通铜管的价格较高，同样是一次性使用，不能多次修复使用，增加了生产成本。③冷面开槽后虽然增加了冷却面积，提高了冷却水的流速和流量，但是仍然没有解决四个面冷却水量的均匀性。

（4）铜管或铜板纵向钻孔式结晶器的缺陷：①铜管一般以弧形铜管居多，制作时必须先钻孔再挤压成型，钻孔深度大，制作成本高，而且钻孔精度很难保证；②由于受冷却孔布置限制，只能一次性使用，不能多次修复使用，造成资源浪费，增加了生产成本；③铜板纵向钻孔式主要应用在直面铜板上，成本相对较高。弧面铜板纵向钻孔几乎无法实现，或制作工艺比较复杂，制作成本非常高。

2、组合式结晶器分为方坯结晶器、矩形坯结晶器、异形坯结晶器和板坯结晶器，由于本实用新型不涉及到异形坯和板坯结晶器，所以在此只分析方坯和矩形坯组合式结晶器的缺陷：

（1）方坯和矩形坯组合式结晶器的缺陷大致相同，它们的冷面为平面设计，主要缺陷为：①铜板耗材高，尤其是带有弧度的结晶器，厚度一般在40mm以上；②冷面水槽加工难度高且精度较低，这是因为为了达到均匀冷却效果，需要将水槽加工至与热面距离一致，所以给加工带来很多困难，增加了加工成本；③由于采用组合式铜板结构，所以必须增加螺栓孔用于固定，普遍将铜板冷面留有螺栓孔的加工空间，从而导致冷面有两列或者多列无水槽区域，冷面水槽分布不均匀，影响结晶器的冷却均匀性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种提高结晶器的冷却效率和冷却均匀性的高效化组合式结晶器。

为实现上述技术目标，本实用新型所采取的技术方案是：