專利名稱：湍流式高效冷卻連鑄結(jié)晶器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及金屬連續(xù)鑄造設(shè)備，尤其是高效冷卻連鑄結(jié)晶器。
背景技術(shù)：
冶金連鑄技術(shù)方面在經(jīng)歷了 "20世紀(jì)40年代的試驗開發(fā)，50年代工業(yè) 生產(chǎn)，60年代弧形連鑄機的出現(xiàn)，70年代的大發(fā)展，80年代日趨成熟的技 術(shù)和90年代面臨一場新的變革"近60年歷史發(fā)展的歷程。高效連鑄是80年 代中后期發(fā)展起來的連鑄技術(shù)，是指比常規(guī)連鑄生產(chǎn)效率更高，以高拉速為核 心，以高質(zhì)量、高溫?zé)o缺陷坯料生產(chǎn)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)高連澆、高作業(yè)率的連鑄系 統(tǒng)技術(shù)，是優(yōu)化當(dāng)代連鑄生產(chǎn)的重要發(fā)展方向。高效連鑄技術(shù)在世界各主要鋼 鐵企業(yè)、工程公司、設(shè)備制造商中都受到高度重視，這是因為它在減少投資費 用、提高生產(chǎn)效率、簡化工藝流程、降低消耗和成本等方面更進一步發(fā)揮了連 鑄技術(shù)的優(yōu)勢，近年來在提高拉速方面已經(jīng)取得了顯著進步。
連鑄結(jié)晶器是連續(xù)鑄鋼中的鑄坯成型設(shè)備，是連鑄機的核心設(shè)備之一。其 基本功能是利用冷卻水通過水冷銅板間接帶走鋼水中熱量，使鋼水在結(jié)晶器內(nèi) 連續(xù)地形成具有一定厚度和一定強度的坯殼。在這個過程中，結(jié)晶器一直處于 機械應(yīng)力與熱應(yīng)力的綜合作用之下，工作條件較為惡劣。除了規(guī)范生產(chǎn)操作、 選擇合適的保護渣和避免機械損傷外，合理地設(shè)計結(jié)晶器的冷卻水縫，能有效 地提高傳熱效率，對于提高連鑄生產(chǎn)率，維持連鑄過程正常生產(chǎn)，以及保證鑄 坯質(zhì)量都起著至關(guān)重要的作用。因而，研究開發(fā)新型結(jié)晶器在當(dāng)今的冶金生產(chǎn) 中就顯得尤為重要。國外高效方坯連鑄機結(jié)晶器研究自從連鑄機進入工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域后，國外的 眾多鋼鐵科技人員就開始對連鑄機結(jié)晶器這一關(guān)鍵部件進行了廣泛而深入的
研究，其中有德馬克公司的拋物線錐度結(jié)晶器、STEL-TEK公司的噴淋結(jié)晶器、 康卡斯特公司CCT結(jié)晶器、達涅利公司的DANAM結(jié)晶器和奧鋼聯(lián)公司的DIAMOND 結(jié)晶器等。國內(nèi)的鋼鐵研究人員對鑄坯傳熱機理的研究也做了大量的工作，東
北大學(xué)、北京科技大學(xué)等大專院校以及北京鋼鐵研究總院等科研院所都有許多
關(guān)于鑄坯和結(jié)晶器傳熱機理的研究設(shè)計文章在近幾年發(fā)表。從結(jié)晶器的角度進
行的相關(guān)研究，主要集中在對結(jié)晶器倒錐度、結(jié)晶器壁厚度、結(jié)晶器銅管材質(zhì)、
結(jié)晶器水縫寬度、水速和水溫以及負滑動時間和結(jié)晶器超前的研究。
目前，結(jié)晶器外壁結(jié)構(gòu)始終使用的是平整光滑平面或曲面(方形結(jié)晶器為
平面，而圓形結(jié)晶器為曲面)，結(jié)晶器的水縫中的冷卻水流是一種層流狀態(tài)，
并以層流狀態(tài)進行水的熱交換和冷卻結(jié)晶器。因此，由于冷卻水是一種層流狀
態(tài)，水的流動較為平穩(wěn)，沒有相對流動，或者說攪動，因而其水與結(jié)晶器壁的
熱交換的速度也就相對較慢，即熱交換率較低，冷卻效果相對也慢，最終影響
拉坯速度，同時也影響企業(yè)生產(chǎn)效率。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是在現(xiàn)有結(jié)晶器技術(shù)的基礎(chǔ)上進行改進，并克服現(xiàn)有結(jié) 晶器技術(shù)不足，設(shè)計和提供一種可增大結(jié)晶器與冷卻水的換熱面積，改善水縫 內(nèi)水的流動狀態(tài)，使冷卻水為強烈的湍流流動，提高冷卻效果和使用壽命，及 提高連鑄坯的拉速的湍流式高效冷卻連鑄結(jié)晶器。
本實用新型所采用的技術(shù)方案是
湍流式高效冷卻連鑄結(jié)晶器是由水套、冷卻水縫、銅結(jié)晶器組成，其特點 是在銅結(jié)晶器(包括圓坯、方坯、板坯或矩形坯)外表面上設(shè)有間斷排布的橫向梯形溝槽，或者在銅結(jié)晶器的外壁面上設(shè)有間斷排布橫向梯形凸條，使水套 與布滿梯形溝槽或凸起的結(jié)晶器外表面之間形成凹凸不平的水縫。 本實用新型具有的有益效果和優(yōu)點是
(1) 增大了結(jié)晶器外表面的散熱面積，即增大了結(jié)晶器與冷卻水的換熱 能力，提高冷卻效果；
(2) 利用結(jié)晶器外表面間斷排布的橫向凸條或溝槽，水套與結(jié)晶器外壁
之間形成凹凸不平的水縫，從而改變冷卻水的流動狀態(tài)，使其形成湍流流動， 利用湍流效應(yīng)，有效地增大結(jié)晶器與冷卻水的換熱能力，綜合換熱系數(shù)在
4000W/ri^以上，提高冷卻效果；
(3) 可保證結(jié)晶器的銅板溫度足夠低、避免冷卻水沸騰，結(jié)晶器的溫度 不超過銅材的相變溫度25(TC，從而提高了使用壽命。
(4) 由于水縫內(nèi)的冷卻水為湍流流動，可以在一定程度上避免冷卻水在 結(jié)晶器表面形成氷垢。
本實用新型可以提高連鑄坯的拉速，廣泛應(yīng)用于鋼的連鑄，及銅、鋁等各
種有色金屬的連鑄中。

圖l是本實用新型用于圓坯連鑄結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1的局部放大圖。
圖3是本實用新型用于方坯連鑄結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖3的局部放大圖。
圖5是湍流^冷卻連鑄結(jié)晶器的縱向剖面圖。
圖6是湍流式冷卻連鑄結(jié)晶器橫向溝槽的局部放大圖。
具體實施方法下面結(jié)合附P對本實用新型作進一步說明。'
如圖1和圖2所示，本實用新型用于圓坯連鑄結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)。如圖3和圖 4所示，本實用新型用于方坯連鑄結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)。如圖5和圖6所示，本實用 新型湍流式冷卻連鑄結(jié)晶器的縱向剖面和局部放大。
湍流式冷卻圓坯連鑄結(jié)晶器包括水套l、銅結(jié)晶器3、水套與銅結(jié)晶器之 間構(gòu)成的冷卻水縫2，在銅結(jié)晶器的外壁面上設(shè)有間斷排布橫向梯形溝槽，或 者在銅結(jié)晶器的外壁面上設(shè)有間斷排布橫向梯形凸條。所述的梯形槽或梯形凸 條的兩面所夾角'a為30° 60° 。
本實用新型這種間斷排布橫向梯形凸條或溝槽使水套與結(jié)晶器外表面之 間形成凹凸不平的水縫，使現(xiàn)有連鑄結(jié)晶器中水縫內(nèi)水的層流狀態(tài)改變?yōu)橥牧?br> 狀態(tài)，并增強了水流的湍動效果，使冷卻水在水縫中全部參與熱交換和冷卻結(jié)
曰奧
權(quán)利要求1、一種湍流式高效冷卻連鑄結(jié)晶器，包括水套(1)、銅結(jié)晶器(3)、水套(1)與銅結(jié)晶器(3)之間構(gòu)成的冷卻水縫(2)，其特征在于銅結(jié)晶器外壁表面設(shè)有間斷排布的橫向梯形溝槽或凸條，使冷卻水縫為凹凸不平的水縫。
2、 按照權(quán)利要求l所述的湍流式高效冷卻連鑄結(jié)晶器，其特征在于所述 的梯形槽或梯形凸條的兩面夾角a為30° 60° 。
專利摘要本實用新型涉及金屬連續(xù)鑄造設(shè)備，尤其是高效冷卻連鑄結(jié)晶器。由水套、冷卻水縫、銅結(jié)晶器組成，其特點是在銅結(jié)晶器(包括圓坯、方坯、板坯或矩形坯)外表面上設(shè)有間斷排布的橫向梯形溝槽，或者在銅結(jié)晶器的外壁面上設(shè)有間斷排布橫向梯形凸條，使水套與布滿梯形溝槽的結(jié)晶器外表面之間形成凹凸不平的水縫。它可增大結(jié)晶器與冷卻水的換熱面積，改善水縫內(nèi)水的流動狀態(tài)，使冷卻水的流動為強烈的湍流，提高冷卻效果和使用壽命，及提高連鑄坯的拉速，可廣泛應(yīng)用于鋼的連鑄，及銅、鋁等各種有色金屬的連鑄中。
文檔編號B22D11/112GK201264077SQ20082010605
公開日2009年7月1日 申請日期2008年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月25日
發(fā)明者浩 劉, 崔小朝, 柱 張, 張俊婷, 晉艷娟, 陳艷霞 申請人:太原科技大學(xué)