專利名稱:連鑄二冷區(qū)氣水冷卻系統(tǒng)的制作方法
本實用新型為一種用于鋼坯連鑄機二冷區(qū)的冷卻系統(tǒng)及其噴嘴。特別是對于小方坯弧形連鑄機的二冷區(qū)冷卻系統(tǒng)尤為適用。
在連鑄生產(chǎn)中，二冷區(qū)冷卻系統(tǒng)的工作狀況正常與否，對于整個連鑄機能否正常運行具有很大影響。因此對二冷區(qū)的冷卻系統(tǒng)要求是使鑄坯從離開結(jié)晶器(即－冷區(qū))起溫度要迅速均勻下降，即二冷上段冷卻強度要高，讓鑄坯及早形成足夠堅強的凝固層，不致產(chǎn)生拉漏和形變；中間的冷卻要均勻下降，以保證形成比較致密的內(nèi)部組織。并盡量減少鑄坯表面裂紋；對于下段的冷卻應適當減弱，使之表面接近空冷溫度。同時對于裝置結(jié)構(gòu)布置亦有一定要求，如結(jié)構(gòu)牢靠，不易沾鋼，不易變形等。目前二冷區(qū)普遍采用的是水噴嘴冷卻裝置。如聯(lián)邦德國德馬克公司生產(chǎn)的小方坯連鑄機二冷冷卻系統(tǒng)便是如此。其具體結(jié)構(gòu)是沿鑄坯移動軌跡(簡稱鑄流)安裝有十四個小的噴淋圈(環(huán)管)，每個噴淋圈上安有互成90°角對稱布置的四個噴嘴，鑄坯從噴淋圈正中間通過。工作時，具有一定壓力的水從供水總管流入各噴淋圈，再從圈上的噴嘴噴射到鑄坯的表面，以達到冷卻鑄坯的目的。然而這種冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對上述鑄坯要求來說存在著嚴重的不足之處。其主要表現(xiàn)在1.由于這種一根總水管負擔向56個噴嘴供水的方式，在其上段和下段水的靜壓差高達四米水柱左右，在無分配器的情況下，常常出現(xiàn)二冷區(qū)上段的冷卻強度不足而造成拉漏和變形，以及鑄坯出二冷室的溫度始終高出要求值200℃以上，以致鑄坯有時形成縮孔或嚴重的中心疏松，或是帶液芯剪切等事故。
2.由于這種噴淋圈與方形總水管是通過絲扣聯(lián)接起來的，所以隨著使用時間的延長，裝拆次數(shù)的增多，噴淋圈的工作穩(wěn)定性越來越差，常常因之破壞了其上的噴嘴的合理位置，從而加劇了水噴嘴冷卻的不均勻性。
3.這種噴淋圈結(jié)構(gòu)和噴嘴位置布置不盡合理，前已述及，工作時鑄坯從噴淋圈中間通過，而噴淋圈上擔負鑄坯外弧冷卻的噴嘴正處于鑄流的同一鉛垂面上，由于受水噴嘴霧化能力低的限制，噴淋圈直徑只有350mm左右長，管道和噴頭離鑄坯很近，澆鑄中一旦有拉漏事故發(fā)生(二冷系統(tǒng)越不合理，拉漏發(fā)生率就越高)，則漏出的鋼液很容易濺落在上述的噴嘴(一般為銅質(zhì))及噴淋圈上，因而嘴、圈沾鋼或被燒壞事故就將發(fā)生，從而不得不停產(chǎn)檢修。而且鑄坯斷面越小，這些事故就越嚴重，影響了鑄機的正常工作，作業(yè)率低下，使得連鑄的優(yōu)越性難于發(fā)揮，高效益小斷面的方坯生產(chǎn)已面臨淘汰的境地。
本實用新型的目的在于尋求一種相對目前連鑄二次冷卻系統(tǒng)更合理的冷卻系統(tǒng)，以充分滿足工藝上的要求。創(chuàng)造出的實用新型結(jié)果是采用具有獨創(chuàng)性的旋轉(zhuǎn)直交氣水噴嘴代替水噴嘴，以及由兩組多根管道分別同時對噴嘴供水、供氣。代替噴淋圈，使發(fā)明的目的得以實現(xiàn)。
本實用新型創(chuàng)造出的是一種由噴嘴將冷卻介質(zhì)噴射到鑄坯表面的連鑄二冷區(qū)冷卻系統(tǒng)。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如附圖1、2所示，其中附圖1是該冷卻系統(tǒng)的工作位置側(cè)視示意圖，由附圖1可見。該冷卻系統(tǒng)是由氣分配盤1、水分配盤2、供氣管道3、供水管道4、旋轉(zhuǎn)直交式氣水噴嘴5、連接管6和固定框架7等組成，8為被冷卻的鋼坯。附圖2是該系統(tǒng)的氣分配盤，水分配盤以及各氣水噴嘴噴射方向的示意圖。
本實用新型的主要特征在于供氣管道3和供水管道4均各為一組多根，管道上端由框架7固定，下端分別與氣分配盤1和水分配盤2相通，噴嘴5直接安裝在供氣管道3(或供水管道4)上。現(xiàn)詳述如下整個冷卻系統(tǒng)統(tǒng)一由氣水分配盤分別供氣。供水，即氣分配盤和水分配盤是分開的，氣分配盤與諸供氣管相通，水分配盤與諸供水管相通，氣水分配盤置于二冷區(qū)的最后部，除負責配氣配水之外，還起支撐和固定諸供氣。供水管的作用。諸供氣管和供水管特別是安裝有噴嘴的管道，在空間上基本要與鑄坯相平行。二冷區(qū)的鑄坯呈弧形，因此管道亦呈弧狀。噴嘴是直接安裝在各管道上(或者都安裝在供氣管上，或者都安裝在供水管上)的，用連接管將未安裝噴嘴的管道內(nèi)的流體引導到噴嘴內(nèi)。每根安裝噴嘴的管道上從頭到尾根據(jù)冷卻強度的需要不等距地安裝若干個噴嘴。鑄坯內(nèi)側(cè)(又稱內(nèi)弧)面和左右兩側(cè)(弧)面的噴嘴均面向鑄坯軸線，各自分擔其所對應的坯面的冷卻；為防止噴嘴和管道在拉漏時被沾鋼或燒壞等事故的發(fā)生，擔負冷卻鑄坯外側(cè)(又稱外弧)面的噴嘴應盡量避免正對弧面，可以設在其左右側(cè)下方如附圖2所示的位置。即鑄坯外弧面的冷卻是由設在鑄坯兩下側(cè)管道上的斜噴嘴擔負的。
為了更好地滿足二冷各段冷卻強度的要求，本冷卻系統(tǒng)的管道可以是1段或多段。如2段、3段。每段可有各自獨立的氣水分配盤。供氣管和供水管的根數(shù)可以一一對應(即根數(shù)相同)也可以不一一對應，即根數(shù)不相等，以滿足冷卻強度的要求及結(jié)構(gòu)合理為原則。
本新型實現(xiàn)的二冷系統(tǒng)所使用的噴嘴為旋轉(zhuǎn)直交式氣水噴嘴。這是本項發(fā)明創(chuàng)造中的又一特征。前已述及，方坯連鑄二冷噴淋圈上的水噴嘴滿足不了工藝要求。目前在法國和日本又出現(xiàn)了一種使用氣、水兩種介質(zhì)的直交式噴嘴。其結(jié)構(gòu)特征在于氣噴嘴和水噴嘴在各自的出口處相交接。當氣、水從各自的噴嘴噴出后，氣流與水流呈直交相遇。故屬于外直交型噴嘴。氣水相撞水被粉碎后大致沿著氣水合力的方向噴射。其效果比水噴嘴有明顯改善，但噴射方向和沖擊面積受幾個參數(shù)的影響。所以不很固定，難以控制。
本實用新型實現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)直交式氣水噴咀結(jié)構(gòu)如附圖3、4所示。其中圖3是它的主視圖。圖4是圖3的A－A剖視圖。由圖3、4可見它是由進水管分別相當于外直交型噴咀的氣噴咀和水噴咀。因此旋轉(zhuǎn)直交式氣水噴咀也是一種氣水直交式噴咀。其特征在于進氣管1和進水管2與有一噴口4的空腔3相通，進氣管的內(nèi)孔可以做成直孔、拉伐爾孔或螺旋孔。此種結(jié)構(gòu)的噴咀可帶來如下的積極效果即當氣流和水流直角相交發(fā)生第一次碎化以后，氣水在空腔內(nèi)將發(fā)生互相混流。當氣流從進氣管孔噴出時如產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。則這種混流將使氣水混合的效果更好。并與腔壁相撞。水進一步碎化，而后從噴咀的噴口噴出時將再次霧化。所以噴出的流體既保證有一定的方向和較大的擴展角，又能使水滴充分霧化。水流密度均勻可控。而且射流穩(wěn)定。無脈沖現(xiàn)象發(fā)生。噴射到一定距離內(nèi)的鑄坯表面上，即可達到大面積均勻冷卻的目的。
使用上述二冷冷卻系統(tǒng)，其明顯的優(yōu)點是1.顯著縮短鑄機的非作業(yè)時間。由于旋轉(zhuǎn)直交氣水噴咀的霧化能力強。因此噴咀及有關(guān)管道與鑄坯間的距離就可布置得較遠(是水噴咀和鑄坯間距離的兩倍多)；又由于正對鑄坯外弧面的噴咀及其有關(guān)管道的撤離，代之為從右下和左下兩側(cè)斜方向進行噴霧冷卻，使得二冷管道和噴咀在鑄坯拉漏時或結(jié)晶器溢鋼時的沾鋼和燒壞事故大為減輕，從而使鑄機的非作業(yè)時間大為縮短。
2.減少拉漏事故。大幅度增加鑄機產(chǎn)量。由于旋轉(zhuǎn)直交式氣水噴咀的射流擴展角(縱、橫方向)的可選范圍比較寬，能夠適應并且使各種斷面的鑄坯都能得到比較充分的冷卻；又由于弧形管結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性好，使噴咀能經(jīng)常保持在正確位置上工作，加之本實用新型的管道結(jié)構(gòu)設計的合理，有利于二冷區(qū)各段，尤其是上段的冷卻和凝固層獲得的強化，從而能夠減少或避免鑄坯的裂漏和形變。使鑄機聯(lián)澆爐數(shù)和作業(yè)率顯著增加。
3.改善鑄坯質(zhì)量。由于射流中的水滴分布比較均勻。受冷卻的鑄坯就不易產(chǎn)生裂漏和變形，凝固組織比較致密，鑄坯內(nèi)部質(zhì)量獲得明顯改善。
4.延長設備壽命。由于事故率的減少。鑄坯出二冷室的溫度降低(近150～200℃)以及因水的汽化部分增加，所以設備熱負荷減輕，卓有成效地使一段足輥、導向管、拉矯機乃至剪切機的壽命得以延長。
本實用新型已在工廠保密實施，即用于90mm方坯弧形連鑄機上。二冷區(qū)的冷卻系統(tǒng)分為上、下兩段。附圖5是上段的主視示意圖。附圖6是附圖5的俯視示意圖，5、6兩圖中的各編號所對應的構(gòu)件名稱和附圖1、2相同。上段有四根供氣管道，四根供水管道。下段供氣管道與供水管道各為五根，噴咀安裝在供氣管道上，由金屬軟管將供水管中的水引導到噴咀的進水管上。上段每個管道上安有2個噴咀，各噴咀都正對鑄坯表面設置。下段各管道及噴咀的位置如前所述，每個供氣管道上不等距地安有7～12個噴咀。上段和下段分別由各自獨立的氣水分配盤供氣、供水。與原連鑄機相比較，獲得如下指標1.裂漏率降低5238％； 2.拉漏率降低50.64％3.連澆率提高8028％； 4.作業(yè)率提高65.00％；5.平均臺日產(chǎn)量提高764.74％。
同時脫方量和氧化鐵皮厚度都有降低。獲得了突出的積極效果。
權(quán)利要求
1.一種由管道、噴嘴等構(gòu)成，并由噴嘴將冷卻介質(zhì)噴到鑄坯表面的連鑄二冷區(qū)冷卻系統(tǒng)，其特征在于供氣管道和供水管道均各為一組多根，管道上端由框架固定，下端分別與氣分配盤和水分配盤相通，直交式氣水噴嘴直接安裝在供氣或供水管道上。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的連鑄二冷區(qū)冷卻系統(tǒng)，其特征在于各成一組的多根供氣管道及供水管道和鑄坯在空間上相互平行，供氣管道和供水管道可以是一段或多段。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所說的連鑄二冷區(qū)冷卻系統(tǒng)，其特征在于安裝在系統(tǒng)供氣管道或供水管道上的直交式氣水噴嘴的進氣管與進水管和有一噴口的空腔相通，進氣管內(nèi)孔可以是直孔、拉伐爾孔或螺旋孔。
專利摘要
本實用新型為一種用于鋼坯連鑄機二冷區(qū)的冷卻系統(tǒng)及其噴嘴。其結(jié)構(gòu)主要是由各成一組的供氣、供水管道和與管道相通的氣、水分配盤以及直接安裝在管道上的噴嘴組成。冷卻系統(tǒng)使用的是能使氣流和水流直交于一空腔，然后由空腔的開口噴出的水氣霧化噴嘴，本冷卻系統(tǒng)有利于提高冷卻強度，鑄坯裂紋少，變形小、內(nèi)部組織致密，能避免裂漏和沾鋼事故，實機應用提高作業(yè)率65％，日產(chǎn)量提高164.74％。
文檔編號B22D11/124GK86208384SQ86208384
公開日1988年7月27日 申請日期1986年10月24日
發(fā)明者馮春榮, 楊長榮 申請人:東北工學院, 昆明鋼鐵公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan