專利名稱：大異型坯連鑄結(jié)晶器冷卻水通道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冷卻鑄造坯或鑄型的裝置，尤其涉及異型坯連鑄結(jié)晶器銅板冷卻裝置。
背景技術(shù)：
異型坯作為一種近終形連鑄產(chǎn)品，是生產(chǎn)H型鋼的最佳坯料，采用異型連鑄坯軋制H型鋼可以顯著降低生產(chǎn)成本，并提高軋材質(zhì)量。異型坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)腔呈“H”型，鋼液由此連續(xù)澆注成異型坯。在澆注過程中，冷卻水通過結(jié)晶器銅板上開鑿的冷卻水通道帶走結(jié)晶器內(nèi)鋼液的熱量，使得注入結(jié)晶器的鋼液連續(xù)冷卻凝固成具有一定厚度、強(qiáng)度及表面質(zhì)量良好的坯殼。結(jié)晶器銅板上的冷卻水通道對(duì)于結(jié)晶器內(nèi)鋼液熱量的提取、坯殼凝固時(shí)的表面質(zhì)量以及結(jié)晶器的變形、磨損等都有十分重要的影響；特別是，由于異型坯斷面形狀復(fù)雜，各點(diǎn)散熱條件差異大，容易引起鑄坯表面質(zhì)量缺陷和結(jié)晶器銅板熱面磨損。由此可知，異型坯結(jié)晶器冷卻水通道的設(shè)置，對(duì)于提高鑄坯質(zhì)量、保證連鑄生產(chǎn)順利進(jìn)行及降低生產(chǎn)成本都具有十分重要意義。現(xiàn)在用于大H型鋼生產(chǎn)的異型坯，腹板長度650-850mm，腹板厚度90-140mm，翼緣寬350-500mm，使用的結(jié)晶器橫截面長800-1000mm，寬450-600mm，結(jié)晶器沿拉坯方向的長度為700-1000mm。用于澆注這種異型坯的結(jié)晶器是由兩塊寬面銅板和兩塊窄面銅板連接構(gòu)成，寬面銅板的腹板、R角和翼緣斜面處的熱面均勻設(shè)置環(huán)形水縫，此環(huán)形水縫分布較均勻， 且各水縫與銅板熱面的距離近似相等；翼緣頂端外壁均勻設(shè)置矩形水槽；窄面銅板外壁均勻設(shè)置矩形水槽。兩塊寬面銅板的冷卻水道相同設(shè)置，兩塊窄面銅板的水槽設(shè)置一致。其缺陷是，由于異型坯斷面形狀復(fù)雜，澆注時(shí)結(jié)晶器寬面銅板橫截面內(nèi)的溫度波動(dòng)起伏大，R角區(qū)域熱流集中導(dǎo)致溫度過高，翼緣頂端的拐角處因受二維冷卻而出現(xiàn)溫度低谷，使得結(jié)晶器銅板和鑄坯同時(shí)出現(xiàn)熱點(diǎn)或局部溫度梯度過大。銅板熱面出現(xiàn)熱點(diǎn)容易磨損，溫度梯度過大的地方容易變形，二者均會(huì)降低結(jié)晶器的使用壽命；鑄坯出現(xiàn)熱點(diǎn)或局部溫度梯度過大，會(huì)惡化鑄坯的傳熱效果，容易產(chǎn)生鑄坯表面質(zhì)量缺陷，甚至影響連鑄生產(chǎn)順利進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)在技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種大異型坯連鑄結(jié)晶器冷卻水通道，在澆注過程中保證結(jié)晶器銅板熱面溫度分布均勻，鋼液在結(jié)晶器內(nèi)形成均勻坯殼，避免銅板熱面磨損和變形，延長使用壽命，減少或避免鑄坯產(chǎn)生表面質(zhì)量缺陷，提高成坯率，有利于連鑄生產(chǎn)順利進(jìn)行。大異型坯連鑄結(jié)晶器冷卻水通道，其結(jié)晶器是由兩塊寬面銅板和兩塊窄面銅板連接構(gòu)成，寬面銅板和窄面銅板上設(shè)置冷卻水通道，與結(jié)晶器進(jìn)出水管相連接，特點(diǎn)是寬面銅板根據(jù)結(jié)晶器銅板形狀和熱面熱流特性，腹板處設(shè)置腹板環(huán)形水縫(下簡稱腹板水縫)，R角處設(shè)置R角環(huán)形水縫(下簡稱R角水縫)，翼緣斜面處設(shè)置翼緣斜面環(huán)形水縫(下簡稱斜面水縫)，翼緣頂端處設(shè)置翼緣內(nèi)角冷卻水孔和翼緣頂端冷卻水孔，腹板無拐角處水縫分布均勻，凸出的R角處水縫密集，翼緣頂端的凹形拐角處水孔較少，以對(duì)寬面銅板進(jìn)行冷卻；窄面銅板外壁均勻設(shè)置矩形冷卻水槽，對(duì)窄面銅板進(jìn)行冷卻。本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述的腹板水縫均勻設(shè)置，水縫間距較大，水縫與銅板熱面間距離同水縫間距離相近；所述的斜面水縫間距離大于水縫與銅板熱面距離；所述的R角水縫間距離小于腹板水縫間距離，也小于水縫與銅板熱面距離，R角水縫與腹板水縫或斜面水縫間距較大；所述的翼緣內(nèi)角冷卻水孔離角部和銅板熱面距離較大，翼緣頂端冷卻水孔離銅板熱面距離近，離翼緣頂端兩側(cè)的角部較遠(yuǎn)。以保持銅板熱面溫度分布均勻。本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述的腹板水縫、R角水縫和斜面水縫均由開鑿在寬面銅板上的圓孔和插裝的限流桿組合而成，圓孔垂直銅板橫截面，限流桿直徑小于圓孔內(nèi)徑，限流桿同心固定在圓孔內(nèi)，圓孔與限流桿之間構(gòu)成環(huán)形腔即水縫，冷卻水穿流在水縫中帶走熱量。本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述的限流桿為變徑的圓錐形長桿，改變限流桿插入圓孔的深度，可以調(diào)整冷卻水流量。所述的冷卻水孔為圓形孔，冷卻水孔和冷卻水槽均垂直于銅板的橫截面。與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)是冷卻水通道根據(jù)銅板形狀和熱面熱流特點(diǎn)分區(qū)域配置冷卻水縫和水孔，水縫直徑減小，數(shù)量減少，減少機(jī)械加工量；腹板均勻設(shè)置水縫，R角處設(shè)置密集水縫，翼緣頂端設(shè)置水孔，配置合理，冷卻水得到充分利用，節(jié)約用水，消除了 R角熱面出現(xiàn)溫度峰值，降低了銅板R角附近的溫度梯度，弱化了翼緣頂端的冷卻強(qiáng)度，提升了翼緣兩端二維冷卻產(chǎn)生的溫度波谷，使銅板整體溫度趨于均勻，改善了銅板工作環(huán)境和鑄坯熱量傳輸條件，冷卻效果好；減少或避免銅板變形和磨損，延長使用壽命；鑄坯表面質(zhì)量顯著改善，提高了成坯率，降低了生產(chǎn)成本，保證連鑄生產(chǎn)順利進(jìn)行。


下面對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1是大異型坯連鑄結(jié)晶器結(jié)構(gòu)立體圖。圖2是大異型坯連鑄結(jié)晶器冷卻水通道結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2之A部放大圖。圖4是圖3之水縫示意圖。
具體實(shí)施例方式由圖1可以看出，大異型坯連鑄結(jié)晶器由兩塊寬面銅板1和兩塊窄面銅板2連接構(gòu)成，內(nèi)腔呈“H”形，寬面銅板熱面相對(duì)異型坯分為腹板區(qū)3、R角區(qū)4、翼緣斜面區(qū)5、翼緣頂端6四個(gè)區(qū)域，鋼液流入“H”形內(nèi)腔，連鑄成坯。圖2為大異型坯連鑄結(jié)晶器橫截面示意圖，由圖2可以看出，寬面銅板上，腹板3 區(qū)域設(shè)置的腹板水縫7，由6-8個(gè)水縫組成；R角4區(qū)域設(shè)的R角水縫8，由6_8個(gè)水縫組成； 翼緣斜面5區(qū)域設(shè)的斜面水縫9，由4-6個(gè)水縫組成；翼緣頂端6區(qū)域設(shè)置2個(gè)翼緣內(nèi)角冷卻水孔10和4個(gè)翼緣頂端冷卻水孔11，兩塊寬面銅板同樣設(shè)置。兩塊窄面銅板2外壁均勻設(shè)冷卻水槽14。具體設(shè)置如下
腹板水縫7邊緣離銅板熱面距離25-35mm，相鄰兩水縫之間距離為30-50mm。
R角水縫8邊緣離銅板熱面為20-30mm，相鄰兩水縫間距為5_15mm。斜面水縫9邊緣離銅板熱面距離為25-35mm，兩水縫之間的距離為15_30mm。翼緣頂端冷卻水孔11邊緣離銅板熱面距離為20_25mm，兩冷卻水孔間距離為 4-8mm，離銅板右側(cè)邊緣的距離為70_90mm。由圖3、圖4可以看出環(huán)形水縫由開鑿在銅板的圓孔12和插裝的限流桿13構(gòu)成環(huán)形空腔即水縫。圓孔的直徑15-25mm，限流桿13為圓錐形長桿，直徑最大處10_20mm。
權(quán)利要求
1.大異型坯連鑄結(jié)晶器冷卻水通道，結(jié)晶器由兩塊寬面銅板(1)和兩塊窄面銅板(2) 連接構(gòu)成，寬面銅板和窄面銅板上設(shè)置冷卻水通道，與結(jié)晶器進(jìn)出水管相連接，其特征在于寬面銅板根據(jù)銅板形狀和熱面熱流特性設(shè)置水縫和水孔腹板(3)處設(shè)置腹板環(huán)形水縫 (7 )，R角(4 )處設(shè)置R角環(huán)形水縫(8 )，翼緣斜面(5 )處設(shè)置翼緣斜面環(huán)形水縫(4 )，翼緣頂端(6)處設(shè)置翼緣內(nèi)角冷卻水孔(10)和翼緣頂端冷卻水孔(11)，銅板無拐角處水縫分布均勻，凸出的R角處水縫密集，翼緣頂端的凹形拐角處水縫較少；窄面銅板(2)外壁均設(shè)置矩形冷卻水槽(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大異型坯連鑄結(jié)晶器冷卻水通道，其特征在于所腹板水縫 (7)均勻設(shè)置，水縫間距較大，水縫與銅板熱面間距離同水縫間距離相近；所述的斜面水縫 (9)間距離大于水縫與銅板熱面距離；所述的R角水縫(8)間距離小于腹板水縫間距離，也小于水縫與銅板熱面間距離，R角水縫與腹板水縫或斜面水縫間距離較大，所述翼緣內(nèi)角冷卻水孔(10)離角部和銅板熱面距離較大，翼緣頂端冷卻水孔(11)離銅板熱面距離近，離翼緣頂端兩側(cè)的角部較遠(yuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大異型坯連鑄結(jié)晶器冷卻水通道，其特征在于所述的腹板水縫(7)、R角水縫(8)、斜面水縫(9)均由開鑿在寬面銅板(1)上的圓孔(12)和插裝的限流桿 (13)組合而成，圓孔(12)垂直銅板橫截面，限流桿直徑小于圓孔內(nèi)徑，限流桿同心固定在圓孔內(nèi)，圓孔與限流桿之間構(gòu)成環(huán)形腔，即水縫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大異型坯連鑄結(jié)晶器冷卻水通道，其特征在于所述的限流桿 (12)為變徑的圓錐形長桿。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大異型坯連鑄結(jié)晶器冷卻水通道，其特征在于所述的腹板水縫(7)是由6-8個(gè)水縫組成，R角水縫(8)是由6-8個(gè)水縫組成，斜面水縫(9)由4個(gè)水縫組成，翼緣內(nèi)角冷卻水孔(10)由2個(gè)水孔組成，翼緣頂端水孔(11)由4個(gè)水孔組成。
全文摘要
大異型坯連鑄結(jié)晶器冷卻水通道屬于冷卻鑄坯或鑄型的裝置，尤其是涉及異型坯連鑄結(jié)晶器銅板冷卻裝置。特點(diǎn)是寬面銅板根據(jù)銅板形狀和熱面熱流特點(diǎn)，設(shè)置腹板水縫、R角水縫、斜面水縫、翼緣內(nèi)角水孔和翼緣頂端水孔，無拐角處水縫分布均勻，R角處水縫密集，凹形拐角處水孔較少；窄面銅板外側(cè)設(shè)冷卻水槽。優(yōu)點(diǎn)是冷卻水通道分區(qū)域配置，數(shù)量減少，水縫直徑減小，減少加工量；水縫配置合理，消除了R角處溫度峰值，降低了溫度梯度，弱化了翼緣頂端的冷卻強(qiáng)度，銅板整體溫度趨于均勻，改善了銅板工作環(huán)境和鑄坯熱量傳輸條件，冷卻效果好，節(jié)約用水；減少銅板變形和磨損，延長使用壽命；鑄坯表面質(zhì)量顯著改善，提高了成坯率，保證連鑄生產(chǎn)順利進(jìn)行。
文檔編號(hào)B22D11/055GK102151808SQ20111010153
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22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