[发明专利]一种实现周向均匀冷却的水平连铸结晶器

说明书

技术领域

本发明属于冶金铸造技术领域，提供一种水平连铸用结晶器，该结晶器包括了周向分布的且相互独立的多个冷却水腔。

背景技术

在冶金铸造行业，黑色金属和有色金属水平连铸采用的结晶器普遍采用单级式冷却，即只有一个进水口和一个出水口，因此在水平连铸技术领域，存在一个长期难以解决的技术问题是：在水平连铸过程中，由于重力对凝固后铸坯会产生向下的作用，导致铸坯凝固收缩后与结晶器之间形成的间隙不均匀，下部间隙小于上部间隙，这种不均匀导致连铸坯内部形成不均匀或不对称的组织，严重时甚至会使铸坯表面或内部产生裂纹。目前对于这种水平连铸过程中冷却不均匀问题的改进方法主要有以下3种（见：钟卫佳等，铜加工技术实用手册，冶金工业出版社，(2007)，p.407）：（1）在结晶器出口适当位置设置托辊以调整上述间隙，其主要的调节作用在于靠近结晶器出口端的铸坯，而对靠近结晶器入口端的铸坯调整作用有限，然而在靠近结晶器入口端的铸坯的温度较高、换热量较大，正是影响水平连铸铸坯质量的关键部分。（2）通过模具设计改进金属液进入结晶器的方式，例如将上下均匀的分配方式，改为上下不均匀或不对称的方式，使得金属液从底部进入结晶器。这种方法对水平连铸传热的上下不均匀的调整程度有限。（3）在石墨模具内设置水冷铜塞装置，当位于石墨模具下侧壁的水冷铜塞的深度比上侧壁小时，可改善上下冷却不均匀现象。显然，这种方法仅适用于石墨模具厚度比较大的大尺寸铸坯的水平连铸。

发明内容

本发明的目的在于解决水平连铸过程中的铸坯上下冷却不均匀的问题，提供一种可对不同部位的冷却进行独立调控的结晶器。

为了实现本发明的目的提出一种实现周向均匀冷却的水平连铸结晶器, 用于水平连铸保温炉，所述水平连铸结晶器在周向设计多个独立的冷却水腔，每个冷却水腔具有进水口3和出水口4，分别独立进水和独立出水；通过调节每个冷却水腔的冷却水流量、压力、冷却水温度参数，实现对所述水平连铸结晶器周向不同部位冷却强度的控制和冷却均匀性控制。

所述水平连铸结晶器的结构具体包括水冷铜套1、安装法兰2、钢壳5和6、隔离部件13、多个进水口3和出水口4；其中，所述水冷铜套1的内腔用于安装模具，所述安装法兰2用于将所述水平连铸结晶器固定于水平连铸保温炉上；由所述钢壳5和6，水冷铜套1和安装法兰2共同构成环形冷却水腔，所述的环形冷却水腔在圆周方向上被隔离部件13分成多个互不连通的独立的冷却水腔14，15，16，17，每个冷却水腔均设置对应的一个进水口3和出水口4，进水口3和出水口4的数量与独立的冷却水腔的数量相等。

所述水平连铸结晶器还包括压紧法兰7和两端的密封圈，通过所述压紧法兰7和密封圈使钢壳5和6，水冷铜套1和安装法兰2装配紧密，确保所述环形冷却水腔不漏水。

所述水平连铸结晶器还包括隔离部件8和9，所述独立的冷却水腔被所述隔离部件8和9分隔成进水腔10、出水腔12和它们之间连通的通道11三部分；冷却水由所述进水口3进入所述进水腔10，充满进水腔10后通过所述通道11进入所述出水腔12，并在充满后最终由所述出水口4流出冷却水腔。

所述隔离部件8为圆筒形，隔离部件9为圆环形，所述隔离部件8和9通过焊接在圆周方向上连接在一起；所述钢壳5为圆筒形，与所述隔离部件9通过焊接在圆周方向上连接在一起，形成冷却水在所述冷却水腔中的通道。

本发明可用于圆形、矩形以及其他异型截面的黑色金属、有色金属的水平连铸工艺以及水平连铸复合成形工艺，本发明提供的结晶器具有以下优点：

（1）每个冷却水腔的冷却水流量、温度等参数均可独立调整，直到达到所需的冷却效果，特别适应于本身截面形状对称性不强的矩形和异型坯的水平连铸。

（2）结晶器每个水腔的水量均可在线调整，通过实时监测结晶线的形态，可实现结晶器水量调整的自动反馈控制。

附图说明

图1为本发明提出的一种结晶器结构的主视图，

图2为图1的A-A面剖面图。

图3为本发明提供的结晶器与石墨模具的装配示意图。

图4为图3的A向视图。

图中