方坯连铸结晶器
技术领域
本实用新型属于连铸技术领域，特别涉及一种方坯连铸结晶器。
背景技术
目前，节能、增效已成为钢铁行业的主要追求目标。高速连铸技术是实现无头轧制的关键技术，具有明显的经济效益。目前国内小方坯连铸机的拉速普遍在2.0-3.5m/min之间；如果要将小方坯连铸机的拉速提高到5m/min、甚至7m/min，原小方坯结晶器冷却能力显然无法满足高拉速下，工艺对结晶器冷却能力的要求。如果结晶器冷却能力不足，在小方坯连铸机高拉速生产过程中，容易出现漏钢、断坯等问题。同时，在结晶器内表面存在钢液直接冲刷区域，该区域结晶器铜壁温度往往较高，容易造成结晶器的变形，影响结晶器寿命。另外，在高拉速下，由于钢液液面活性差，因此容易导致结晶器顶部温度较低。综上所述，需研发一种高效的、冷却能力可调的结晶器。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种方坯连铸结晶器，解决现有技术在高拉速连铸过程中存在的冷却速度慢，结晶器中、下部局部温度过高、结晶器顶部温度较低等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型技术方案如下：
一种方坯连铸结晶器，包括结晶器本体，所述结晶器本体的管壁内设置有第一冷却水道，所述结晶器本体的外围与结晶器本体内表面的钢液冲击区相对应的位置设置有水箱，所述水箱与结晶器本体的外表面之间形成环形冷却区域，所述结晶器本体的外围位于水箱的下方外套冷却水套，所述冷却水套与结晶体本体的外表面之间形成缝隙式冷却水道。
可选地，所述冷却水套上端与所述水箱连接，所述缝隙式冷却水道的顶部与所述环形冷却区域连通。
可选地，所述冷却水套由水箱延伸至结晶器本体的出口。
可选地，所述第一冷却水道与所述水箱独立供水。
可选地，所述水箱距离结晶器本体钢水液面的距离为结晶器本体长度的1/4至1/2。
可选地，所述水箱设置在距离结晶器本体钢水液面的距离为结晶器本体长度的1/3处的位置。
可选地，所述冷却水箱连接有进水管道，所述进水管道上设置有阀门。
可选地，所述冷却水箱的入水口设置在结晶器本体的外弧侧。
可选地，所述水箱截面为方形或圆形。
可选地，所述冷却水套与所述水箱连接为一体，所述水箱上端挂在所述结晶器本体的外壁上，或者与所述结晶器本体外壁焊接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型在结晶器管壁内设置第一冷却水道；同时，在结晶器的外壁设置缝隙式冷却水道，且缝隙式水道仅设置于结晶器的钢液冲击区以下区域。本实用新型双冷却水道的设置，可保证方坯在高拉速下，结晶器的冷却能力能满足工艺要求；同时，在不启用水箱和缝隙式水道时，该结晶器也可用于低拉速下的方坯连铸。本实用新型在结晶器对应于钢液冲击区处设置了水箱，可有效避免高拉速下，钢液快速冲击结晶器内表面而引起的结晶器局部温度过高的问题。同时，缝隙式冷却水道仅设置于钢液冲击区以下区域，结晶器上部外围不设置冷却水道，有效避免了高拉速下，由于结晶器内的钢液冲击深度较深，造成钢液表面不活跃，导致的结晶器上部温度过低的问题。
附图说明
图1为显示为本实用新型实施例的结构示意图。
图2为本实用新型的截面示意图(省略水箱)；
图3为本为钢液流线图。
零件标号说明
1-结晶器本体；2-第一冷却水道；3-水箱；4-冷却水套；5-进水管道；6-阀门；7-环形冷却区域；8-缝隙式冷却水道。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
如图1至图2所示，本实施例示例的一种方坯连铸结晶器，包括结晶器本体1，结晶器本体1的管壁内设置有第一冷却水道2，第一冷却水道2沿结晶体本体的长度方向贯穿结晶体本体的管壁，第一冷却水道2的上端为进水口，下端为出水口；关键在于，在结晶器本体1的外围设置有水箱3和冷却水套4，水箱3在结晶体本体上的位置与结晶器本体1内表面的钢液冲击区相对应，所述水箱3与结晶器本体1的外表面之间形成环形冷却区域，水箱3内的冷却水直接与结晶器本体1的外壁接触进行冷却；冷却水套4连接在水箱3的下方，即位于钢液冲击区的下方，冷却水套4与结晶体本体的外表面之间形成环形的缝隙式冷却水道8。
其中，所述冷却水套4上端与水箱3的底部连接，缝隙式冷却水道8的顶部与环形冷却区域连通。
本实用新型在结晶器管壁内设置第一冷却水道2；同时，在结晶器的外壁设置缝隙式冷却水道8，且缝隙式水道仅设置于结晶器的钢液冲击区以下区域。本实用新型双冷却水道的设置，可保证方坯在高拉速下，结晶器的冷却能力能满足工艺要求；同时，在不启用水箱3和缝隙式冷却水道8时，该结晶器也可用于低拉速下的方坯连铸。在结晶器对应于钢液冲击区处设置了水箱3，可有效避免高拉速下，钢液快速冲击结晶器内表面而引起的结晶器局部温度过高的问题。同时，缝隙式冷却水道8仅设置于钢液冲击区以下区域，结晶器上部外围不设置冷却水道，有效避免了高拉速下，由于结晶器内的钢液冲击深度较深，造成钢液表面不活跃，导致的结晶器上部温度过低的问题。
其中，冷却水套4由水箱3延伸至结晶器本体1的出口，仅包裹在部分结晶器管壁的外侧；保证结晶器下部的冷却效果。
所述第一冷却水道2为圆形或方形等，结晶器本体1的管壁为铜质，第一冷却水道2与所述水箱3分开独立供水，便于水箱3的启用和停用控制，其中水箱3和缝隙式冷却水道8统一供水，冷却水由水箱3的入水口接入，进入环形冷却区域后由流入缝隙式冷却水道8，水箱3主要用于结晶器本体1钢液冲击区的快速冷却，缝隙式冷却水道8主要用于结晶器本体1中、下部的冷却。
本例中，所述冷却水箱3的入水口设置在结晶器本体1的外弧侧，由于外弧侧受钢液冲击较大，从外弧侧进水，可增强对外弧侧的冷却。
在一个实施方式中，水箱3连接有进水管道5，进水管道5与入水口连接，进水管道5上设置有阀门6，用于控制开闭或大小等。所述水箱3截面为方形或圆形，本例中图示为方形。
其中，所述水箱3距离结晶器钢水液面的距离为结晶器本体1长度的1/4至1/2，即水箱3设置在结晶器本体1距钢液入口1/4至1/2的任意区域，只要保证对钢液冲击区的冷却效果即可。
本例中，水箱3设置在距离结晶器钢水液面的距离为结晶器本体1长度的1/3处的位置。
图3所示为钢液的流线图，从图中可以看出，钢液入口处并非温度最高的位置，在钢液深入液面一定距离的位置温度最高，即所述钢液冲击区，并且冲击后一部分向下，一部分回流；在该区域对结晶器内表面的冲击较大，造成结晶器此处温度较高。
在方坯拉速较高的情况下，结晶器内的钢液冲击深度较深，钢液流速较高；为了避免钢液冲击区域结晶器温度较高，本实用新型在结晶器对应于钢液冲击区的位置设置了水箱3。同时，在方坯拉速较高的情况下，结晶器内的钢液冲击深度较深，液面波动较小，结晶器上部容易出现过冷的情况。因此，缝隙式冷却水道8仅设置于结晶器的钢液冲击区以下区域。
在一个实施方式中，所述冷却水套4与水箱3连接为一体，水箱3上端挂在或焊接在所述结晶器本体1的外壁上，与结晶器外壁之间形成容纳冷却水的空间。其中，水箱3环形布置在结晶器本体1外围，形成环腔，可实现冷却水的缓冲，水箱3也可称为水套、容器、壳体等。
当连铸结晶器的拉速小于4m/min时，仅采用第一冷却水道2进行冷却；当连铸结晶器的拉速大于等于4m/min时，采用第一冷却水道2、环形冷却区域和缝隙式冷却水道8同时进行冷却；水箱3和第一冷却水道2独立供水，所述由水箱3进入的冷却水经环形冷却区域缓冲后再流入缝隙式冷却水道8。
在方坯连铸速度较低时，如常规的2.0-3.5m/min；缝隙式冷却水道8和水箱3前的阀门6关闭，仅靠贯穿结晶器的第一冷却水道2冷却。当方坯连铸速度提高时，如高速4m/min、5m/min、甚至7m/min时，开启缝隙式水道前和水箱3前的进水管道5阀门6；此时，同时依靠第一冷却水道2、水箱3及缝隙式冷却水道8对结晶器进行冷却。
本实用新型双冷却水道的设置，可保证方坯在高拉速下，结晶器的冷却能力能满足工艺要求；同时，通过控制进水管道5阀门6的开闭，该结晶器也可用于低拉速下的方坯连铸。另外，本实用新型在结晶器对应于钢液冲击区的位置设置了环形水箱3，可有效避免高拉速下，钢液快速冲击结晶器表面而引起的结晶器局部温度过高的问题。同时，缝隙式冷却水道8仅设置于结晶器钢液冲击区以下区域，有效避免了高拉速下，由于结晶器内的钢液冲击深度较深，造成钢液表面不活跃，导致的结晶器上部温度过低的问题。
本实用新型适用于低拉速的工况，同时也适用于高拉速工况下对结晶器的快速冷却。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
