專利名稱：異型坯連鑄二冷區(qū)冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于金屬連續(xù)鑄造，尤其涉及用于在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鑄造坯料進(jìn)行冷卻處理的
附屬裝置。
背景技術(shù)：
由于采用連鑄異型坯軋制H型鋼具有能耗低、工序少、成材率高和成本低等優(yōu)點(diǎn)， 因此，異型坯連鑄技術(shù)近年來在國(guó)內(nèi)外得到大力發(fā)展。在異型坯連鑄過程中，連鑄坯進(jìn)入足 輥段至矯直的二冷區(qū)后，內(nèi)部仍有大量的液態(tài)鋼水存在，此時(shí)，鑄坯表面要接受噴嘴噴水或 氣霧冷卻，通過冷卻水使鑄坯表面的熱量不斷釋放，同時(shí)，鑄坯內(nèi)部的熱量源源不斷傳遞到 鑄坯表面，使得鑄坯由外及里逐漸完全凝固。二冷區(qū)異型坯長(zhǎng)達(dá)5000至12000mm，腹板寬度 達(dá)100mm-700mm，依長(zhǎng)度方向分為連續(xù)的足輥段、1區(qū)A段、1區(qū)B段、2區(qū)和空氣冷卻段。其 斷面形狀復(fù)雜，各點(diǎn)散熱條件差異大，鑄坯表面溫度分布不均；同時(shí)，異型坯比表面積大，冷 卻速度快。因此，在二冷區(qū)，噴嘴布置和冷卻水流量等冷卻條件對(duì)鑄坯的質(zhì)量缺陷有至關(guān)重 要的影響。如果二次冷卻不均勻，鑄坯就容易產(chǎn)生裂紋缺陷，特別是內(nèi)部質(zhì)量缺陷的發(fā)展。 當(dāng)前，異型坯連鑄二冷區(qū)的冷卻裝置是足輥段每個(gè)寬面設(shè)4只噴嘴，每個(gè)窄面設(shè)2只噴嘴； 1區(qū)A段、1區(qū)B段和2區(qū)每個(gè)面各設(shè)1只噴嘴，空冷段直接在大氣環(huán)境中冷卻。其缺陷是， 這種冷卻裝置沒有根據(jù)異型坯的形狀特征和鑄坯表面熱量傳輸方式對(duì)噴嘴的布置和噴水 強(qiáng)度進(jìn)行有效區(qū)分，致使異型坯表面的冷卻強(qiáng)度沒有實(shí)現(xiàn)高溫處強(qiáng)冷、低溫處弱冷的有效 冷卻模式，從而造成了鑄坯表面及內(nèi)部裂紋等各種質(zhì)量缺陷的高發(fā)生率，導(dǎo)致成坯率低，廢 品多，增加了能源消耗，影響了生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種異型坯連鑄二冷區(qū) 冷卻裝置，根據(jù)異型坯的溫度在橫截面上波動(dòng)大和在長(zhǎng)度方向上衰減的特點(diǎn)設(shè)置噴嘴，使 鑄坯在高溫處強(qiáng)冷，在低溫處弱冷，減少鑄坯橫向溫度梯度；坯殼均勻凝固，減少鑄坯裂紋， 提高成坯率。異型坯連鑄二冷區(qū)冷卻裝置，是由足輥段冷卻機(jī)構(gòu)、1區(qū)A段冷卻機(jī)構(gòu)、1區(qū)B段冷 卻機(jī)構(gòu)、2區(qū)段冷卻機(jī)構(gòu)組成，上述冷卻機(jī)構(gòu)設(shè)的噴嘴與供水管連接，供水管固定在沿鑄坯 二冷區(qū)設(shè)置的噴淋架上，其特點(diǎn)是所述的足輥段冷卻機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)鑄坯足輥段，設(shè)置4對(duì)足輥 寬面噴嘴，對(duì)寬面直接噴水強(qiáng)化冷卻，設(shè)置2對(duì)足輥窄面噴嘴，對(duì)窄面直接噴水強(qiáng)化冷卻； 所述的1區(qū)A段冷卻機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)鑄坯的1區(qū)A段，設(shè)置2對(duì)1區(qū)A段寬面噴嘴，對(duì)寬面進(jìn)行噴 水冷卻，設(shè)置1對(duì)窄面噴嘴，對(duì)窄面噴水進(jìn)行冷卻；所述的1區(qū)B段冷卻機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)鑄坯1區(qū) B段，設(shè)置2對(duì)1區(qū)B段寬面噴嘴，對(duì)寬面進(jìn)行噴水冷卻，設(shè)置1對(duì)1區(qū)B段窄面噴嘴，對(duì)窄 面進(jìn)行噴水冷卻；所述的2區(qū)段冷卻機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)鑄坯2區(qū)段，設(shè)置2對(duì)2區(qū)段寬面噴嘴，對(duì)寬 面進(jìn)行噴水冷卻，設(shè)置1對(duì)2區(qū)段窄面噴嘴，對(duì)應(yīng)鑄坯2區(qū)段，對(duì)窄面進(jìn)行噴水冷卻。上述鑄坯的寬面是指由兩翼緣內(nèi)側(cè)面與腹板面合成的弧形面，窄面是指翼緣的外側(cè)面。本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)，所述的足輥段冷卻機(jī)構(gòu)，其4對(duì)足輥寬面噴嘴沿鑄坯的 垂直線依次排列，兩邊噴嘴與垂直方向夾角25-35°，中間兩噴嘴與腹板垂直，其噴射錐面 外側(cè)與翼緣頂端外側(cè)相交，內(nèi)側(cè)錐面連接，覆蓋足輥段寬面；其2對(duì)足輥段窄面噴嘴與窄面 垂直，其噴射錐面內(nèi)側(cè)在窄面中心線相接，外側(cè)與窄面邊緣相交。翼緣頂端和寬窄面相接的 四角部噴水量少。本實(shí)用新型又一改進(jìn)，所述的1區(qū)A段冷卻機(jī)構(gòu)、其2對(duì)1區(qū)A段寬面噴嘴與垂直 方向夾角10-16°，噴射中心均位于鑄坯R角處，兩噴嘴的噴射錐面內(nèi)側(cè)在寬面中心垂疊， 外側(cè)位于翼緣頂端以下、翼緣頂端不噴水；其對(duì)1區(qū)A段窄面噴嘴噴射中心對(duì)準(zhǔn)窄面中心， 其噴嘴噴射錐面交與翼緣頂端以下，靠近鑄坯角部不噴水。本實(shí)用新型又一改進(jìn)，所述的1區(qū)B段冷卻機(jī)構(gòu)，其2對(duì)1區(qū)B段寬面噴嘴與垂直 方向夾角8-15°，噴射中心均于R角處，噴嘴噴射錐面內(nèi)側(cè)在寬面中心重疊，外側(cè)位于翼緣 斜面高的3/4，翼緣頂端至翼緣斜面1/4區(qū)域不噴水；其1對(duì)1區(qū)B段窄面噴嘴中心對(duì)準(zhǔn)窄 面中心，噴嘴噴射錐覆蓋面的直徑小于翼緣高度的3/4，窄面邊緣不噴水。本實(shí)用新型最后一項(xiàng)改進(jìn)，所述的2區(qū)段冷卻機(jī)構(gòu)，其兩對(duì)2區(qū)段寬面噴嘴與垂直 方向夾角9-12，噴射中心均于鑄坯R角處，噴嘴噴射錐面內(nèi)側(cè)在寬面中心重疊，外側(cè)位于翼 緣斜面高的1/2處，使翼緣頂端至翼緣斜面1/2區(qū)域不噴水；其1對(duì)2區(qū)段窄面噴嘴中心對(duì) 準(zhǔn)窄面中心，噴射錐覆蓋面的直徑小于翼緣高度的1/2，窄面邊緣和窄面邊部不噴水。本實(shí)用新型各段噴嘴的設(shè)置是根據(jù)異型坯斷面形狀起伏變化大和沿鑄坯長(zhǎng)度方 向溫度衰減的特點(diǎn)設(shè)置的。鑄坯的“凹形” R角區(qū)域，熱流難于導(dǎo)出，所以噴嘴中心對(duì)準(zhǔn)R角， 加強(qiáng)冷卻；而翼緣頂端邊緣的四個(gè)“凸形”拐角區(qū)域因受二維冷卻，易散熱，所以都處于噴射 錐面邊緣或以外。足輥段溫度高，所以設(shè)置噴嘴數(shù)量多。連鑄時(shí)，鑄坯連續(xù)不停地通過噴嘴 區(qū)，調(diào)整各段噴嘴的水量，進(jìn)行冷卻，再經(jīng)過空冷區(qū)的空氣冷卻，凝固成坯。與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，使用可靠；適應(yīng)鑄坯表面熱量傳輸規(guī)律， 實(shí)現(xiàn)熱量集中的R角區(qū)域強(qiáng)冷，二維冷卻的邊角區(qū)域弱冷，水的利用合理、有效；鑄坯橫斷 面上的不同部位溫差減小，鑄坯溫度和組織均勻性顯著提高，有效降低鑄坯裂紋的產(chǎn)生，改 善了鑄坯質(zhì)量，提高成坯率，促進(jìn)了生產(chǎn)。

下面對(duì)照附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。圖1是異型坯連鑄二冷區(qū)冷卻裝置配置示意圖。圖2是圖1之A-A向示意圖。圖3是異型坯足輥段冷卻機(jī)構(gòu)噴嘴示意圖。圖4是異型坯1區(qū)A段冷卻機(jī)構(gòu)噴嘴示意圖。圖5是異型坯1區(qū)B段冷卻機(jī)構(gòu)噴嘴示意圖。圖6是異型坯2區(qū)段冷卻機(jī)構(gòu)噴嘴示意圖。圖1-圖6中1、足輥段冷卻機(jī)構(gòu)2、1區(qū)A段冷卻機(jī)構(gòu)3、1區(qū)B段冷卻機(jī)構(gòu)4、2 區(qū)段冷卻機(jī)構(gòu)5、空冷段6、翼緣頂端7、R角8、腹板9、翼緣10、11、12、13、足輥寬面噴嘴 14、15足輥窄面噴嘴16、17、1區(qū)A段寬面噴嘴18、1區(qū)A段窄面噴嘴19、20、1區(qū)B段寬面噴嘴21、1區(qū)B段噴嘴22、23、2區(qū)段寬面噴嘴24、2區(qū)段窄面噴嘴具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型冷卻裝置，用于異型坯二冷區(qū)噴水冷卻。二冷區(qū)坯長(zhǎng)6000-7500mm，翼 緣高度450mm，腹板寬度400mm，腹板厚度120mm，足輥段1區(qū)A段，1區(qū)B段和2區(qū)段的長(zhǎng)度 分別為 200-300mm，800-1000mm，1900_2200mm，2800_3400mm。由圖1、圖2可以看出，異型坯二冷區(qū)分為足輥段、1區(qū)A段、1區(qū)B段、2區(qū)段和空 冷段，其中，足輥段、1區(qū)A段、1區(qū)B段、2區(qū)段分別設(shè)置冷卻機(jī)構(gòu)，各冷卻機(jī)構(gòu)設(shè)置噴嘴進(jìn)行 噴水冷卻，上述冷卻機(jī)構(gòu)設(shè)置的噴嘴與供水管連接，供水管固定在沿鑄坯二冷區(qū)設(shè)置的噴 淋架上(供水管、噴淋架圖中未標(biāo))。空冷段是自然冷卻區(qū)。鑄坯各段兩個(gè)寬面和兩個(gè)窄面 的噴嘴對(duì)稱設(shè)置，完全相同，足輥段噴嘴的噴射角均為80° 100°，其余三個(gè)段冷卻機(jī)構(gòu) 的噴嘴噴射角均為100° 140°。由圖3可以看出，足輥段冷卻機(jī)構(gòu)1由足輥寬面噴嘴10、11、12、13和足輥窄面噴 嘴14、15構(gòu)成，足輥寬面噴嘴10、13離腹板中心的橫向距離為200 MOmm，與垂直方向呈 30°夾角，噴嘴中心線距翼緣斜面120 140mm，使噴嘴噴水切弧邊緣剛好與翼緣頂端外側(cè) 相交；足輥寬面噴嘴11、12與腹板垂直，垂直高度為80 100mm，距腹板中心的橫向距離為 70 80mm ；足輥寬面噴嘴10、13沿腹板中心線呈軸對(duì)稱；足輥寬面噴嘴11、12沿腹板中心 線呈軸對(duì)稱；足輥窄面噴嘴14、15與窄面垂直，垂直高度為180 200mm，離窄面中心線的 橫向距離為95 115mm，使噴嘴切弧邊緣剛好與窄面邊緣相交；足輥窄面噴嘴14、15沿窄 面中心線呈軸對(duì)稱。由圖4可以看出1區(qū)A段冷卻機(jī)構(gòu)2由1區(qū)A段寬面噴嘴16、17和1區(qū)A段窄面 噴嘴18構(gòu)成，1區(qū)A段寬面噴嘴16、17與垂直方向呈12 15°夾角，離腹板中心線的水平 距離為150 170mm，離腹板的垂直距離為190 210mm，噴嘴的噴水范圍從翼緣斜面至腹 板，不包含翼緣頂端。噴嘴16、17沿腹板中心線呈軸對(duì)稱；1區(qū)A段窄面噴嘴18沿窄面中 心線垂直布置，離窄面距離為200 220mm，噴嘴噴射錐面外側(cè)離窄面邊緣有12 16mm的 距離。由圖5可以看出，1區(qū)B段冷卻機(jī)構(gòu)3由1區(qū)B段寬面噴嘴19、20和1區(qū)B段窄 面噴嘴21構(gòu)成，1區(qū)B段寬面噴嘴19、20與垂直方向呈8 11°夾角，離腹板中心的水平 距離為125 145mm，離腹板表面的垂直距離為175 195mm，使翼緣頂端至翼緣斜面45 60mm以外不包含在噴水范圍內(nèi)。1區(qū)B段寬面噴嘴19、20沿腹板中心線呈軸對(duì)稱；1區(qū)B 段窄面噴嘴21沿窄面中心線垂直布置，距窄面高度為150 170mm，使窄面邊緣56 75mm 不在噴水范圍內(nèi)。由圖6可以看出，2區(qū)段冷卻機(jī)構(gòu)4由2區(qū)段寬面噴嘴22、23和2區(qū)段窄面噴嘴M 構(gòu)成，2區(qū)段寬面噴嘴22、23與垂直方向呈9 12°夾角，離腹板中心的水平距離為120 140mm，離腹板表面的垂直距離為135 155mm，使翼緣頂端至翼緣斜面83mm以外不在噴水 范圍內(nèi)。2區(qū)段寬面噴嘴22、23沿腹板中心線呈軸對(duì)稱；2區(qū)段窄面噴嘴M沿窄面中心線 垂直布置，距窄面高度為90 110mm，使窄面邊緣115 135mm不在噴水范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.異型坯連鑄二冷區(qū)冷卻裝置，是由足輥段冷卻機(jī)構(gòu)(1)、1區(qū)A段冷卻機(jī)構(gòu)0)、1區(qū) B段冷卻機(jī)構(gòu)(3)、2區(qū)段冷卻機(jī)構(gòu)(4)組成，上述冷卻機(jī)構(gòu)設(shè)的噴嘴與供水管連接，供水管 固定在沿鑄坯二冷區(qū)設(shè)置的噴淋架上，其特征在于所述的足輥段冷卻機(jī)構(gòu)(1)對(duì)應(yīng)鑄坯足 輥段，設(shè)置4對(duì)足輥寬面噴嘴(10、11、12、13)和2對(duì)足輥窄面噴嘴(14、15)；所述的1區(qū)A 段冷卻機(jī)構(gòu)⑵對(duì)應(yīng)鑄坯的1區(qū)A段，設(shè)置2對(duì)1區(qū)A段寬面噴嘴(16、17)和1對(duì)1區(qū)A 段窄面噴嘴(18)；所述的1區(qū)B段冷卻機(jī)構(gòu)⑶對(duì)應(yīng)鑄坯1區(qū)B段，設(shè)置2對(duì)1區(qū)B段寬 面噴嘴(19、20)和1對(duì)1區(qū)B段窄面噴嘴；所述的2區(qū)段冷卻機(jī)構(gòu)(4)對(duì)應(yīng)鑄坯2區(qū) 段，設(shè)置2對(duì)2區(qū)段寬面噴嘴(22、23)和2區(qū)段窄面噴嘴04)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異型坯連鑄二冷區(qū)冷卻裝置，其特征在于所述的足輥段冷 卻機(jī)構(gòu)(1)，其4對(duì)足輥寬面噴嘴(10、11、12、13)沿鑄坯的垂直線依次排列，兩邊噴嘴(10、 13)與垂直方向夾角25-35°，中間兩噴嘴(11、12)與腹板(8)垂直，其噴射錐面外側(cè)與翼 緣(6)頂端外側(cè)相交，內(nèi)側(cè)錐面連接，覆蓋足輥段寬面；其2對(duì)足輥段窄面噴嘴(14、15)與 窄面垂直，其噴射錐面內(nèi)側(cè)在窄面中心線相交，外側(cè)與窄面邊緣相交。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異型坯連鑄二冷區(qū)冷卻裝置，其特征在于所述的1區(qū)A段 冷卻機(jī)構(gòu)O)、其2對(duì)1區(qū)A段寬面噴嘴(16、17)與垂直方向夾角10-16°，其噴嘴噴射中 心均位于鑄坯R角(7)處，兩噴嘴的噴射錐面內(nèi)側(cè)在寬面中心垂疊，外側(cè)位于翼緣(6)頂端 以下；其1區(qū)A段窄面噴嘴(18)噴射中心對(duì)準(zhǔn)窄面中心，其噴嘴噴射錐面交與翼緣(6)頂 端以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異型坯連鑄二冷區(qū)冷卻裝置，其特征在于所述的1區(qū)B段 冷卻機(jī)構(gòu)(3)，其2對(duì)1區(qū)B段寬面噴嘴(19、20)與垂直方向夾角8-15°，其噴射中心位于 鑄坯R角(7)處，兩噴嘴噴射錐面內(nèi)側(cè)在寬面中心重疊，外側(cè)位于翼緣(6)斜面高的3/4以 下；其1對(duì)1區(qū)B段窄面噴嘴中心對(duì)準(zhǔn)窄面中心，噴嘴噴射錐覆蓋面的直徑小于翼緣 高度的3/4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異型坯連鑄二冷區(qū)冷卻裝置，其特征在于所述的2區(qū)段冷 卻機(jī)構(gòu)(3)，其2對(duì)2區(qū)段寬面噴嘴(22、23)與垂直方向夾角9-12°，噴射中心均位于鑄坯 R角(7)處，兩噴嘴噴射錐面內(nèi)側(cè)在寬面中心重疊，外側(cè)位于翼緣斜面高的1/2以下；其1對(duì) 2區(qū)段窄面噴嘴04)中心對(duì)準(zhǔn)窄面中心，噴射錐覆蓋面的直徑小于翼緣(6)高度的1/2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異型坯連鑄二冷區(qū)冷卻裝置，其特征在于鑄坯各段兩個(gè)寬 面和兩個(gè)窄面的噴嘴對(duì)稱設(shè)置，足輥段冷卻機(jī)構(gòu)(1)噴嘴的噴射角均為80° 100°，其余 三個(gè)段冷卻機(jī)構(gòu)的噴嘴噴射角均為100° 140°。
專利摘要異型坯連鑄二冷區(qū)冷卻裝置涉及用于在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鑄造坯料進(jìn)行冷卻處理的附屬裝置，是由足輥段冷卻機(jī)構(gòu)、1區(qū)A段冷卻機(jī)構(gòu)、1區(qū)B段冷卻機(jī)構(gòu)、2區(qū)段冷卻機(jī)構(gòu)組成，特點(diǎn)是足輥段冷卻機(jī)構(gòu)設(shè)置4對(duì)足輥寬面噴嘴和2對(duì)足輥窄面噴嘴；1區(qū)A段冷卻機(jī)構(gòu)設(shè)置2對(duì)1區(qū)A段寬面噴嘴和1對(duì)足輥窄面噴嘴；1區(qū)B段冷卻機(jī)構(gòu)設(shè)置2對(duì)1區(qū)B段寬面噴嘴和1對(duì)1區(qū)B段窄面噴嘴；2區(qū)段冷卻機(jī)構(gòu)設(shè)置2對(duì)2區(qū)段寬面噴嘴和1對(duì)2區(qū)段窄面噴嘴。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，使用可靠；適應(yīng)鑄坯表面熱量傳輸規(guī)律，水的利用合理、有效；鑄坯橫斷面上的不同部位溫差減小，鑄坯溫度和組織均勻性顯著提高，有效降低鑄坯裂紋的產(chǎn)生，改善了鑄坯質(zhì)量，提高成坯率，促進(jìn)了生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B22D11/124GK201855931SQ20102062543
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者吳堅(jiān), 唐萍, 孫維, 徐海倫, 文光華, 楊應(yīng)東, 湯寅波, 汪開忠 申請(qǐng)人:馬鞍山鋼鐵股份有限公司