CN1876275B

CN1876275B - 用于金属连铸的液体冷却的结晶器

Info

Publication number: CN1876275B
Application number: CN2006100044433A
Authority: CN
Inventors: 汉斯-京特·沃贝尔; 格哈德·胡根许特; 托马斯·罗尔夫
Original assignee: KM Europa Metal AG
Current assignee: KME Special Products GmbH and Co KG
Priority date: 2005-06-07
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2026-02-14
Also published as: CA2549685C; US20060272794A1; DE102005026329A1; EP1736257B1; RU2006109317A; BRPI0601398B1; US7467656B2; AU2006200929B2; EP1736257A3; RU2393049C2; CA2549685A1; ATE437709T1; ZA200604643B; DE502006004354D1; KR20060127734A; AU2006200929A1; JP2006341312A; MY149100A; EP1736257A2; CN1876275A

Abstract

用于金属连铸的液体冷却的结晶器，包括由铜或铜合金制成的结晶器板，它们借助于固定销栓分别与一转接板或水箱连接，其中固定销栓固定在从冷却剂侧(2)岛屿状地突起的各平台底座(3)上，所述平台底座至少部分地伸入在结晶器板(1)与转接板或水箱之间形成的冷却剂缝隙内，并具有一种与冷却剂流动方向相匹配的流线形造型。冷却剂侧(2)局部具有设置在两个相邻平台底座(3)之间的、伸入冷却剂缝隙内的冷却筋(4，5，6，7)。

Description

用于金属连铸的液体冷却的结晶器

技术领域

本发明涉及一种用于金属连铸的液体冷却的结晶器。

背景技术

这种结晶器包括由铜或铜合金制成的结晶器板，各结晶器板借助于固定销栓分别与一转接板或一水箱连接，其中固定销栓固定在从冷却剂侧岛屿状地突起的各平台底座上，所述平台底座至少部分地伸入一在结晶器板与转接板或水箱之间形成的冷却剂缝隙内并具有一种与冷却剂的流动方向匹配的流线形造型。

由DE 102 37 472 A1已知一种这一类型的结晶器。在将这种结晶器板用于连铸设备中时，由于来自铸造过程的大的供热量，在一定的工艺参数的情况下可能导致非预期的局部高热负荷。

发明内容

由此出发本发明的目的是，在其冷却效率方面改进开头所述类型的液体冷却的结晶器，以预防过大的热负荷和提高使用寿命。

为此，本发明提供一种用于金属连铸的液体冷却的结晶器，包括由铜或铜合金制成的结晶器板，各结晶器板借助于固定销栓分别与一转接板或一水箱连接，其中固定销栓固定在从冷却剂侧岛屿状地突起的各平台底座上，所述平台底座至少部分地伸入一在结晶器板与转接板或水箱之间形成的冷却剂缝隙内并具有一种与冷却剂的流动方向匹配的流线形造型，其中，冷却剂侧局部具有设置在两个相邻平台底座之间的、伸入冷却剂缝隙内的冷却筋，其特征为：冷却筋在其纵向延伸中呈蛇形分布。

本发明还提出如下有利的改进结构：

结晶器板在冷却筋的区域内具有减小的壁厚；

冷却筋的尺寸这样确定，使得在配备冷却筋的区域内冷却剂缝隙的流通横截面相当于没有冷却筋的区域内的流通横截面；

流通横截面通过冷却筋减小；

冷却筋设置在液面的高度区域内；

冷却筋平行于流动方向定向；

冷却筋具有与流动方向成角度的纵向段；

蛇形冷却筋的走向与平台底座的轮廓匹配；

横截面沿流动方向保持不变的那些流动通道由彼此相邻的冷却筋以及由冷却筋与相邻的平台底座构成；

平台底座整齐地设置成各垂直列和各水平列，其中两个顺序衔接的水平列的平台底座沿水平方向相互错开地设置；

两个顺序衔接的水平列的平台底座相互错开彼此相邻的平台底座之间的水平距离的一半地设置。

为了局部提高液冷结晶器的冷却效果，建议，冷却剂侧具有局部设置在两个相邻平台底座之间的、伸入冷却剂缝隙内的冷却筋。

在本发明的意义上冷却筋是筋条状的凸起，它们和平台底座朝同一个方向。冷却筋至少部分伸入冷却剂缝隙内，亦即和平台底座一样，面对冷却剂侧凸起。可以通过这样的方式提高冷却筋的高度，从而加大与冷却剂的接触面，即，在两条冷却筋之间设置一加工在冷却剂侧中的槽。用这种方式，可以至少部分再次加大由于冷却筋而缩小的流通横截面，从而不减小流通横截面便可达到在配备冷却筋区域内的更好的冷却效果。

但是原则上力求减小流通横截面，目的是提高冷却剂的流动速度。由此造成更好的从结晶器板向冷却剂的局部热传导，从而造成结晶器在这个区域内的更好的冷却。为此通过冷却筋扩大在这个区域内的冷却面，由此同样造成更好的冷却。

由于更好的冷却，可以减小结晶器板在这个区域内的板厚。由此造成较小的在朝向熔液的所谓高温侧与冷却剂之间的距离。流通横截面本身并没有由于板厚减小而变窄，亦即冷却剂缝隙的宽度保持不变。仅仅由于设置了冷却筋而造成横截面变化，通过冷却筋降低在这个厚度减小区内的温度水平。

冷却筋特别是设置在结晶器液面区域内，因为根据经验这里出现最大的热负荷。

原则上冷却筋这样确定尺寸，使得在冷却剂缝隙内的压力损失不致过大。在压力损失太大时存在这样的危险，即可能形成气泡，由此使热传递明显变差。此外还存在这样的危险，即在压力损失太大时导致冷却剂量即体积流量减小。由于一个规定的最大压力下体积流量不能任意提高。

原则上冷却筋可以平行于冷却剂的流动方向设置在冷却剂缝隙内。但是符合目的的是，冷却筋具有与流动方向成一个角度的纵向段。这里角度范围不大于45°是适宜的。所选择的角度在冷却筋的纵向延伸上可以是变化的，亦即可以考虑蛇形分布。通过至少局部折弯或弧形分布可以附加地产生涡流，它们改善结晶器板的冷却剂侧与冷却剂之间的热传递。蛇形冷却筋有这样的优点，即，其走向可以与流线形平台底座的轮廓匹配。

在本发明构想的一种优良方案中，相邻冷却筋相互间或冷却筋与相邻平台底座间形成的流动通道具有一在冷却筋纵向延伸上保持不变的横截面，以限制在流动通道内的压力损失。

在优良的改进结构中，平台底座可以整齐地设置成垂直列和水平列，其中两个顺序衔接的水平列的平台底座沿水平方向相互错开设置。由此提供对于由冷却筋而产生的较大的冷却剂压力损失的一种部分补偿。在平台底座按水平列和垂直列布置而相互顺序衔接的水平列相互没有错位时，得到一种脉冲化的冷却剂流，因为冷却剂流沿流动方向经历横截面变窄和横截面加宽。这种不希望的效果可以通过这样的方式减小，即，相互顺序衔接的水平列的平台底座沿水平方向相互错开设置。如果两个相互顺序衔接的水平列的平台底座相互错开相邻平台底座之间水平距离的一半设置，那么冷却剂流的脉冲化最小。在这种布局时流动阻力也最小。

附图说明

下面借助于两个在附图中示出的实施例说明本发明。

附图表示：

图1结晶器板第一种实施形式朝平台底座观察方向的后视透视

图；

图2这种结晶器板的另一种实施形式的相应于图1的视图；

图3图1中的结晶器板的局部放大图；

图4图2中的结晶器板的局部放大图。

具体实施方式

图1表示一结晶器板1，它固定在一未详细示出的转接板上。结晶器板1和转接板构成一未详细画出的用于金属连铸的液冷结晶器的板单元。结晶器板1由尤其是屈服点＞350MPa的铜或铜合金组成，其中强度原则上也可以是比较小的。结晶器板1具有一不均匀的壁厚。作为另一种选择，结晶器板在其整个长度上具有一保持不变的壁厚。

为了用冷却剂冷却结晶器板1，在结晶器板1和转接板之间设置一冷却剂缝隙，它在其高度方面由突出于冷却剂侧2的平台底座3确定。平台底座3具有一基本上呈菱形的外形，因此与冷却剂的流动方向S在流体技术方面有利地匹配。在本实施例中，平台底座3与结晶器板1做成一体。

重要的是，在本发明的结晶器板1中，在冷却剂侧上设置局部布置在相邻平台底座3之间的冷却筋4、5、6。冷却筋4、5、6、7基本上沿冷却剂的流动方向S延伸，并设置在金属熔液的液面区域内。在本实施例中冷却筋4、5、6、7在三个平台底座的高度范围上延伸。冷却筋4、5、6、7虽然原则上沿流动方向S布置，然而它们呈蛇形分布，亦即它们具有许多弧形，弧形的位置与平台底座3的布局匹配。由此得到横截面保持不变的流动通道8、9、10。流动通道8、9、10既由相互邻接的冷却筋4、5、6、7构成，又由冷却筋4、5、6、7与相邻平台底座3构成。

可以看到，平台底座3整齐地设置成垂直列V以及水平列H₁、H₂。两个顺序衔接的水平列H₁和H₂沿水平方向相互错开设置。在本实施例中，水平列H₁和H₂的平台底座相互错开水平距离H的一半设置。

图2的结晶器板1a基本上相当于图1的结晶器板，其区别在于，两个相互顺序衔接的水平列H₃、H₄的平台底座3沿水平方向不相互错开。

图3表示结晶器板1的配备冷却筋4、5、6、7的区域的局部放大图，由该图可以清楚看到冷却筋4、5、6、7和流动通道8、9、10的走向。可以看出，不同流动通道8、9、10在其整个长度上的宽度基本上是恒定的，而冷却筋4、5、6、7的宽度在其纵向延伸中完全是变化的，并可能产生冷却筋的岛屿形区域，它们特别是可借助于图4可清楚看出。

由于在图4中平台底座3的另一种不同布局，也就得到了冷却筋和流动通道的不同图案模式，其中根据两个平台底座水平距离的不同并排设置2至4条冷却筋，它们沿其纵向延伸加粗或变细。在本实施例中，冷却筋具有不同的长度。这可以借助于冷却筋6a和7a最清楚地看出。冷却筋6a具有类似于平台底座3的轮廓，因此显著短于相邻的冷却筋7a。另两条冷却筋6b、6c大致位于和冷却筋6a一样的高度上，它们在其总轮廓方面大致相当于底座式的冷却筋6a，然而沿着流动方向在中间分开，使得在冷却筋6b、6c之间有一流动通道。在图形平面再略微向左面一些，可以看到窄得多的平台底座式冷却筋6d。各冷却筋或流动通道的准确轮廓由流体力学方面的要求得出，并个别地(特别地)与相应结晶器板、亦即主要与平台底座3的布局匹配。

在图形平面右面可以看到，两个平台底座3沿流动方向亦即沿垂直方向顺次通过一沿流动方向延伸的冷却筋11相互连接。

附图标记表

1 结晶器板 7a 冷却筋

1a 结晶器板 8 流动通道

2 1的冷却剂侧 9 流动通道

3 平台底座 10 流动通道

4 冷却筋 11 冷却筋

5 冷却筋 H 3之间的水平距离

6 冷却筋 H₁ 水平列

6a 冷却筋 H₂ 水平列

6b 冷却筋 H₃ 水平列

6c 冷却筋 H₄ 水平列

6d 冷却筋 S 流动方向

7 冷却筋 V 垂直列

Claims

1.用于金属连铸的液体冷却的结晶器，包括由铜或铜合金制成的结晶器板(1，1a)，各结晶器板借助于固定销栓分别与一转接板或一水箱连接，其中固定销栓固定在从冷却剂侧(2)岛屿状地突起的各平台底座(3)上，所述平台底座至少部分地伸入一在结晶器板(1，1a)与转接板或水箱之间形成的冷却剂缝隙内并具有一种与冷却剂的流动方向(S)匹配的流线形造型，其中，冷却剂侧(2)局部具有设置在两个相邻平台底座(3)之间的、伸入冷却剂缝隙内的冷却筋(4，5，6，6a-d，7，7a，11)，其特征为：冷却筋(4，5，6，6a-d，7，7a)在其纵向延伸中呈蛇形分布。

2.按权利要求1的结晶器，其特征为：结晶器板在冷却筋(4，5，6，6a-d，7，7a，11)的区域内具有减小的壁厚。

3.按权利要求2的结晶器，其特征为：冷却筋(4，5，6a-d，7，7a，11)的尺寸这样确定，使得在配备冷却筋(4，5，6，6a-d，7，7a，11)的区域内冷却剂缝隙的流通横截面相当于没有冷却筋(4，5，6，6a-d，7，7a，11)的区域内的流通横截面。

4.按权利要求2的结晶器，其特征为：冷却剂流通横截面通过冷却筋(4，5，6，6a-d，7，7a，11)减小。

5.按权利要求1的结晶器，其特征为：冷却筋(4，5，6，6a-d，7，7a)设置在液面的高度区域内。

6.按权利要求1的结晶器，其特征为：冷却筋平行于流动方向(S)定向。

7.按权利要求1的结晶器，其特征为：冷却筋(4，5，6，6a-d，7，7a)具有与流动方向(S)成角度的纵向段。

8.按权利要求1的结晶器，其特征为：蛇形冷却筋(4，5，6，6a-d，7，7a)的走向与平台底座(3)的轮廓匹配。

9.按权利要求1的结晶器，其特征为：横截面沿流动方向保持不变的那些流动通道(8，9，10)由彼此相邻的冷却筋(4，5，6，6a-d，7，7a)以及由冷却筋(4，6)与相邻的平台底座(3)构成。

10.按权利要求1的结晶器，其特征为：平台底座(3)整齐地设置成各垂直列(V)和各水平列(H₁，H₂)，其中两个顺序衔接的水平列(H₁，H₂)的平台底座(3)沿水平方向相互错开地设置。

11.按权利要求10的结晶器，其特征为：两个顺序衔接的水平列(H₁，H₂)的平台底座(3)相互错开彼此相邻的平台底座(3)之间的水平距离(H)的一半地设置。