CN110666116A - 一种结晶器铜板和连铸结晶器 - Google Patents

一种结晶器铜板和连铸结晶器 Download PDF

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CN110666116A CN201911145509.4A CN201911145509A CN110666116A CN 110666116 A CN110666116 A CN 110666116A CN 201911145509 A CN201911145509 A CN 201911145509A CN 110666116 A CN110666116 A CN 110666116A
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王希彬
赵家亮
廖春谊
马超
任义
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Abstract

本发明的实施例提供了一种结晶器铜板和连铸结晶器，涉及连铸结晶器领域。该结晶器铜板具有金属连铸的模具面及背面冷却的固定面，固定面设置有与固定水箱或转接背板竖列成排连接的固定螺孔及形成螺孔周围的台面，每列的多个台面之间连接有加强筋，任意相邻两列固定螺孔之间设置低于固定面的冷却通道，沿冷却通道的弯月面区域中间设置一段分流冷却筋，分流冷却筋的顶端和底端至少一者为用于改变冷却介质运动方向的锥角。冷却筋的设置有助于弯月面区域冷却面的扩大，减小冷却通道的截面面积，增大冷却水流的速度，强化冷却能力，同时通过锥角的设置使得水流能够撞击锥角，形成紊流，从而提高了冷却的效果，冷却能力更强。

Description

一种结晶器铜板和连铸结晶器
技术领域
本发明涉及连铸结晶器领域，具体而言，涉及一种结晶器铜板和连铸结晶器。
背景技术
结晶器铜板通常有密排式冷却槽和一槽式冷却槽两种。其中，密排式冷却槽的冷却介质槽比较窄，而冷却筋却比较宽，使冷却介质量接触到的有效冷却面比较小，冷却能力比较弱，连铸拉速比较低；而一槽式因为缺少冷却筋，热交换的总面积相应也有点不足，虽然拉速比密排的高，但仍不理想。
鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种结晶器铜板，其冷却能力更佳。
本发明的目的包括，例如，提供了一种连铸结晶器，其能够冷却更均匀，有利于减少结晶器铜板的热疲劳裂纹，延长结晶器铜板使用寿命。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，实施例提供一种结晶器铜板，其具有金属连铸的模具面及背面冷却的固定面，所述固定面设置有与固定水箱或转接背板竖列成排连接的固定螺孔及形成螺孔周围的台面，每列的多个所述台面之间连接有加强筋，任意相邻两列所述固定螺孔之间设置低于所述固定面的冷却通道，沿冷却通道的弯月面区域中间设置一段分流冷却筋，所述分流冷却筋的顶端和底端至少一者为用于改变冷却介质运动方向的锥角。
在可选的实施方式中，任意一列从上至下的第二个所述固定螺孔作为区域孔，所述区域孔的圆心与所述锥角的顶角的连线部分位于所述锥角的锥形面上。
在可选的实施方式中，所述锥角的角度为60-90°。
在可选的实施方式中，所述分流冷却筋为直条形。
在可选的实施方式中，所述分流冷却筋的宽度为6-10mm。
在可选的实施方式中，所述冷却通道的底部低于所述固定面5-15mm。
在可选的实施方式中，所述固定螺孔和所述台面与所述固定面位于同一水平面。
在可选的实施方式中，所述加强筋的宽度为5-8mm。
在可选的实施方式中，所述加强筋的宽度小于所述分流冷却筋的宽度。
第二方面，实施例提供一种连铸结晶器，其包括如前述实施方式任一项所述的结晶器铜板。
本发明实施例的有益效果包括，例如：本申请利用沿冷却通道的弯月面区域中间设置一段分流冷却筋，冷却筋的设置有助于弯月面区域冷却面的扩大，减小冷却通道的截面面积，增大冷却水流的速度，强化冷却能力，有助于降低弯月面区域铜板的温度，有助于弯月面区域冷却更均匀化，有助于减轻弯月面区域铜板的热疲劳裂纹，延长结晶器铜板使用寿命。冷却介质在冷却通道内流动，当运动到弯月面区域时，由于分流冷却筋的设置，水流通道变窄，水流的流速更高，热交换面积增加，冷却能力更强。有助于降低弯月面区域铜板的温度，有助于弯月面区域冷却更均匀化，有助于减轻弯月面区域铜板的热疲劳裂纹。而本申请中在分流冷却筋的顶端和底端中的至少一者为锥角，能够使得水流撞击在锥角时，可使水流改变方向，有使水流冲向从上到下第二个固定螺孔及形成螺孔周围的台面，并在此形成紊流，从而提高了此处的冷却效果。冷却能力更强，对结晶器铜板冷却有相对均匀冷却分布，铸坯冷却不仅能力强，而且冷却均匀，坯壳应力小，连铸拉速可相应提高。进一步地，本申请加强筋的设置一方面增强了台面之间的强度，同时还能增加热交换的能力，其同样起到将固定面的水道变窄，提高流速的作用，冷却效果更佳。此外，本申请提供的连铸结晶器，其能够冷却更均匀，有利于减少结晶器铜板的热疲劳裂纹，延长结晶器铜板使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例1提供的结晶器铜板的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为本申请实施例1提供的结晶器铜板的结构示意图；
图4为本申请实施例1提供的结晶器铜板的结构示意图。
图标：100-结晶器铜板；101-固定面；102-模具面；103-顶面；104-底面；105-侧面；111-固定螺孔；112-台面；113-加强筋；114-区域孔；120-冷却通道；121-弯月面区域；122-分流冷却筋；123-锥角；124-顶角；125-锥形面。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参考图1，本申请提供了一种结晶器铜板100，其为长方体板状结构，其包括相对的固定面101和模具面102、相对的顶面103和底面104以及两个相对的侧面105。
其中，固定面101是用来与固定水箱或转接背板连接并用于实现背面冷却的，而模具面102用于对金属进行连铸。
固定面101设置有多列用于连接外部固定水箱或转接背板的固定螺孔111及形成螺孔周围的台面112固定螺孔111和台面112与固定面101位于同一水平面。换而言之，本申请中的固定螺孔111为沉孔，更具体的来说，本申请中的固定螺孔111为螺纹的沉孔(螺孔)，沉孔的设置能够保证固定面101与固定水箱或转接背板的连接更加紧密。
进一步地，每列的多个固定螺孔111之间连接有加强筋113。本实施例中，加强筋113的宽度为5-8mm。加强筋113的设置一方面增强了台面112之间的强度，同时还能增加热交换的能力，其同样起到将固定面101的水道变窄，提高流速的作用，冷却效果更佳。
任意相邻两列固定螺孔111之间均设置有冷却通道120，本申请中的冷却通道120凹陷于固定面101，具体而言，冷却通道120的底部低于固定面101约5-15mm。冷却通道120是用于供冷却介质流流动的，在具体的实例中，可以在结晶器铜板100的接近于顶面103或底面104且与固定水箱或转接背板进水口对应的开口进水，相应的，在接近于底面104或顶面103且与固定水箱或转接背板出水口对应的开口出水，形成循环水冷却。
冷却通道120内具有弯月面区域121，通常来说，结晶器铜板100从顶面103向底面104的方向的第二排固定螺孔111以及台面112所在的区域称之为弯月面区域121，然而弯月面区域121的钢水初期凝固是铸坯表面质量与内部质量的关键，因此，需要对弯月面区域121进行充分均匀的冷却。
具体到本申请中，本申请通过在弯月面区域121设置一段分流冷却筋122，分流冷却筋122的顶端和底端至少一者为用于改变冷却介质运动方向的锥角123。
分流冷却筋122为直条形，直条形的结构能够使得水流在锥角123处进行转向后，在后续的运动中不会受到分流冷却筋122的影响，此外，本申请中，分流冷却筋122的宽度为6-10mm，并且，加强筋113的宽度小于分流冷却筋122的宽度，这样的设置，而加强筋113的宽度小于分流冷却筋122的宽度，能够在固定面101的大小保持不变的情况下，尽可能扩大冷却通道120的水道区域，从而增加水流冷却面积，使得水流在冷却通道120内的其他区域(即除了弯月面区域121的其他区域)水流速度较小，而在弯月面区域121设置的分流冷却筋122的宽度较大。本申请中，通过仅在弯月面区域121设置分流冷却筋122，而冷却通道120的其他区域未设置，这样能够将弯月面区域121的水道变窄，水流的流速更高，热交换面积增加，冷却能力更强。有助于降低弯月面区域121铜板的温度，有助于弯月面区域121冷却更均匀化，有助于减轻弯月面区域121铜板的热疲劳裂纹。本申请中，通过在分流冷却筋122的顶端和底端中的至少一者设计为锥角123，能够使得水流撞击在锥角123时，可使水流改变方向，进而形成无序的、水流相互混掺的紊流，从而提高了冷却的效果。
进一步地，本申请中，限定任意一列从上至下的第二个固定螺孔111作为区域孔114，区域孔114的圆心与锥角123的顶角124的连线部分位于锥角123的锥形面125上(如图2中虚线部分所示)。具体地，本申请中的锥角123的角度为60-90°。该角度可以使得水流能够沿着锥角123的锥形面125而冲击至区域孔114对应的台面112上，通过对区域孔114的圆心与锥角123的形状的限制，能够保证在水流冲击锥角123时，锥角123使得水流变向并冲击至区域孔114的台面112上，并在此处产生紊流，进而有效提高区域孔114对应的台面112的冷却能力，从而使得弯月面区域121冷却更为均匀。结晶器铜板100在弯月面区域121的热面温度降低，从而减轻或消除弯月面区域121热疲劳裂纹，延长结晶器铜板100使用寿命，或可以承受更高的连铸拉速。
此外，本申请还提供了一种连铸结晶器，其包括上述结晶器铜板100。其能够冷却更均匀，有利于减少结晶器铜板100的热疲劳裂纹，延长结晶器铜板100使用寿命。
根据本申请提供的一种结晶器铜板100，该结晶器铜板100的工作原理是：利用固定面101上的固定螺孔111以及形成螺孔周围的台面112与外部的固定水箱或转接背板连接，实现将结晶器铜板100固定，随后利用密封圈对固定面101的外周一圈进行密封，有效避免冷却介质流出。本申请中加强筋113的设置不仅仅能够加强台面112之间的强度，同时也能够增加热交换的能力，起到更佳的冷却效果。接着向冷却通道120内通入冷却介质，冷却介质在冷却通道120内流动，当运动到弯月面区域121时，由于分流冷却筋122的设置，水流通道变窄，水流的流速更高，热交换面积增加，冷却能力更强。有助于降低弯月面区域121铜板的温度，有助于弯月面区域121冷却更均匀化，有助于减轻弯月面区域121铜板的热疲劳裂纹。而本申请中在分流冷却筋122的顶端和底端中的至少一者设计为锥角123，能够使得水流撞击在锥角123时，可使水流改变方向，有使水流冲向从上到下第二个固定螺孔及形成螺孔周围的台面，并在此形成紊流，从而提高了此处的冷却效果。冷却能力更强，对结晶器铜板100冷却有相对均匀冷却分布，铸坯冷却不仅能力强，而且冷却均匀，坯壳应力小，连铸拉速可相应提高。
以下结合具体的实施例进行说明。
实施例1
请参考图1，本实施例提供了一种结晶器铜板100，其为长方体板状结构，其包括相对的固定面101和模具面102、相对的顶面103和底面104以及两个相对的侧面105。
其中，固定面101设置有多列固定螺孔111及形成螺孔周围的台面112，固定螺孔111和台面112与固定面101位于同一水平面。每列的多个固定螺孔111之间连接有加强筋113。本实施例中，加强筋113的宽度为5mm。
任意相邻两列固定螺孔111之间均设置有凹陷于固定面101的冷却通道120，冷却通道120的底部低于固定面101约8mm。冷却介质从结晶器铜板100的接近于底面104且与固定水箱或转接背板进水口对应的开口进入，流经冷却通道120后，从接近于顶面103且与固定水箱或转接背板出水口对应的开口排出。冷却通道120内具有弯月面区域121，本实施例在冷却通道120对应于弯月面区域121的部分设置有直条形的宽度为7mm的分流冷却筋122，分流冷却筋122的底端设置有沿着分流冷却筋122的轴心线方向突出的角度为60°的锥角123，本实施例中，限定任意一列从上至下的第二个固定螺孔111作为区域孔114，区域孔114的圆心与锥角123的顶角124的连线部分位于锥角123的锥形面125上。
冷却介质在冷却通道120内流动时，锥角123使得水流变向并冲击至区域孔114的台面112上，并在此处产生紊流，进而有效提高区域孔114对应的台面112的冷却能力，从而使得弯月面区域121冷却更为均匀。结晶器铜板100在弯月面区域121的热面温度降低，从而减轻或消除弯月面区域121热疲劳裂纹，延长结晶器铜板100使用寿命，或可以承受更高的连铸拉速。
实施例2
请参考图3，本实施例提供了一种结晶器铜板100，其为长方体板状结构，其包括相对的固定面101和模具面102、相对的顶面103和底面104以及两个相对的侧面105。
其中，固定面101设置有多列固定螺孔111及形成螺孔周围的台面112，固定螺孔111和台面112与固定面101位于同一水平面。每列的多个固定螺孔111之间连接有加强筋113。本实施例中，加强筋113的宽度为8mm。
任意相邻两列固定螺孔111之间均设置有凹陷于固定面101的冷却通道120，冷却通道120的底部低于固定面101约15mm。冷却介质从结晶器铜板100的接近于顶面103且与固定水箱或转接背板进水口对应的开口进入，流经冷却通道120后，从接近于底面104且与固定水箱或转接背板出水口对应的开口排出。冷却通道120内具有弯月面区域121，本实施例在冷却通道120对应于弯月面区域121的部分设置有直条形的宽度为10mm的分流冷却筋122，分流冷却筋122的顶端设置有沿着分流冷却筋122的轴心线方向突出的角度为90°的锥角123，本实施例中，限定任意一列从上至下的第二个固定螺孔111作为区域孔114，区域孔114的圆心与锥角123的顶角124的连线部分位于锥角123的锥形面125上。
冷却介质在冷却通道120内流动时，锥角123使得水流变向并冲击至区域孔114的台面112上，并在此处产生紊流，进而有效提高区域孔114对应的台面112的冷却能力，从而使得弯月面区域121冷却更为均匀。结晶器铜板100在弯月面区域121的热面温度降低，从而减轻或消除弯月面区域121热疲劳裂纹，延长结晶器铜板100使用寿命，或可以承受更高的连铸拉速。
实施例3
请参考图4，本实施例提供了一种结晶器铜板100，其为长方体板状结构，其包括相对的固定面101和模具面102、相对的顶面103和底面104以及两个相对的侧面105。
其中，固定面101设置有多列固定螺孔111及形成螺孔周围的台面112，固定螺孔111和台面112与固定面101位于同一水平面。每列的多个固定螺孔111之间连接有加强筋113。本实施例中，加强筋113的宽度为6mm。
任意相邻两列固定螺孔111之间均设置有凹陷于固定面101的冷却通道120，冷却通道120的底部低于固定面101约12mm。冷却介质从结晶器铜板100的接近于底面104且与固定水箱或转接背板进水口对应的开口进入，流经冷却通道120后，从接近于顶面103且与固定水箱或转接背板出水口对应的开口排出。冷却通道120内具有弯月面区域121，本实施例在冷却通道120对应于弯月面区域121的部分设置有直条形的宽度为8mm的分流冷却筋122，分流冷却筋122的底端和顶端均设置有沿着分流冷却筋122的轴心线方向突出的角度为80°的锥角123，本实施例中，限定任意一列从上至下的第二个固定螺孔111作为区域孔114，区域孔114的圆心与锥角123的顶角124的连线部分位于锥角123的锥形面125上。
冷却介质在冷却通道120内流动时，锥角123使得水流变向并冲击至区域孔114的台面112上，并在此处产生紊流，进而有效提高区域孔114对应的台面112的冷却能力，从而使得弯月面区域121冷却更为均匀。结晶器铜板100在弯月面区域121的热面温度降低，从而减轻或消除弯月面区域121热疲劳裂纹，延长结晶器铜板100使用寿命，或可以承受更高的连铸拉速。
综上所述，本申请利用固定面101上的固定螺孔111及形成螺孔周围的台面112与外部的固定水箱或转接背板连接，实现将结晶器铜板100固定，随后利用密封圈对固定面101的外周一圈进行密封，有效避免冷却介质流出。本申请中加强筋113的设置不仅仅能够加强台面112之间的强度，同时也能够增加热交换的能力，起到更佳的冷却效果。接着向冷却通道120内通入冷却介质，冷却介质在冷却通道120内流动，当运动到弯月面区域121时，由于分流冷却筋122的设置，使水流通道变窄，水流的流速更高，热交换面积增加，冷却能力更强。有助于弯月面区域121冷却面的扩大，减小冷却通道120的截面面积，增大冷却水流的速度，强化冷却能力，有助于降低弯月面区域121铜板的温度，有助于弯月面区域121冷却更均匀化，有助于减轻弯月面区域121铜板的热疲劳裂纹，延长结晶器铜板100使用寿命。而本申请中在分流冷却筋122的顶端和底端中的至少一者上设置的锥角123，能够使得水流撞击在锥角123时，可使水流改变方向，有使水流冲向从上到下第二个固定螺孔111及形成螺孔周围的台面112，并在此形成紊流，从而提高了冷却的效果。冷却能力更强，对结晶器铜板100冷却有相对均匀冷却分布，铸坯冷却不仅能力强，而且冷却均匀，坯壳应力小，连铸拉速可相应提高。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种结晶器铜板，其具有金属连铸的模具面及背面冷却的固定面，其特征在于，所述固定面设置有与固定水箱或转接背板竖列成排连接的固定螺孔及形成螺孔周围的台面，每列的多个所述台面之间连接有加强筋，任意相邻两列所述固定螺孔之间设置低于所述固定面的冷却通道，沿冷却通道的弯月面区域中间设置一段分流冷却筋，所述分流冷却筋的顶端和底端至少一者为用于改变冷却介质运动方向的锥角。
2.根据权利要求1所述的结晶器铜板，其特征在于，任意一列从上至下的第二个所述固定螺孔作为区域孔，所述区域孔的圆心与所述锥角的顶角的连线部分位于所述锥角的锥形面上。
3.根据权利要求1所述的结晶器铜板，其特征在于，所述锥角的角度为60-90°。
4.根据权利要求1所述的结晶器铜板，其特征在于，所述分流冷却筋为直条形。
5.根据权利要求1所述的结晶器铜板，其特征在于，所述分流冷却筋的宽度为6-10mm。
6.根据权利要求1所述的结晶器铜板，其特征在于，所述冷却通道的底部低于所述固定面5-15mm。
7.根据权利要求1所述的结晶器铜板，其特征在于，所述固定螺孔和所述台面与所述固定面位于同一水平面。
8.根据权利要求1所述的结晶器铜板，其特征在于，所述加强筋的宽度为5-8mm。
9.根据权利要求1所述的结晶器铜板，其特征在于，所述加强筋的宽度小于所述分流冷却筋的宽度。
10.一种连铸结晶器，其特征在于，其包括如权利要求1-9任一项所述的结晶器铜板。
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