專利名稱：H型組合式結(jié)晶器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及一種H型組合式結(jié)晶器，更具體地講，本申請涉及一種能夠改善H型鑄坯腹板凝固質(zhì)量的H型組合式結(jié)晶器。
背景技術(shù)：
結(jié)晶器是一個水冷的銅模，是連鑄機極其重要的核心部件。鋼水在結(jié)晶器內(nèi)冷卻，初步凝固成形，并具有一定厚度的坯殼，這一過程是在坯殼與結(jié)晶器壁連續(xù)、相對運動下完成的，因此結(jié)晶器具有良好且均勻的導熱性和剛性，以使凝固過程均勻、平穩(wěn)?，F(xiàn)有技術(shù)的結(jié)晶器由銅板或銅管與外面的鋼結(jié)構(gòu)組成，銅板或銅管的作用是將鋼水的熱量傳遞給冷卻水。這樣的結(jié)晶器一般有兩類:(1)內(nèi)表面沒有鍍層或涂層的結(jié)晶器；
(2)內(nèi)表面鍍上一層厚度約為20 80微米、比銅耐磨的金屬或合金(如鎳或鉻的合金)的結(jié)晶器，增加該鍍層的目的在于提高結(jié)晶器的使用壽命和減緩銅板磨損，但是不能夠改變結(jié)晶器原來的導熱性能。而當前的連鑄生產(chǎn)中，結(jié)晶器的導熱性是顯著影響連鑄坯質(zhì)量的重要因素。無論哪一種類型的結(jié)晶器，已經(jīng)凝固的坯殼與結(jié)晶器內(nèi)壁接觸的散熱形式可以視為一維傳熱，H型結(jié)晶器腹板部也視為一維傳熱，但是鑄坯腹板較薄，導熱率高于其他部位，因此，常常導致腹板部急劇冷卻，嚴重影響凝固質(zhì)量甚至出現(xiàn)裂紋。具體而言，H型組合式結(jié)晶器內(nèi)鑄坯腹板處坯殼受結(jié)晶器壁作用，可看做處于一維傳熱狀態(tài)，與翼緣相比厚度較薄，熱流量大使腹板急劇冷卻，腹板坯殼中心處與兩端相比存在溫度梯度，在冷卻強度一樣的情況下，鑄坯腹板中部冷卻較快，較早形成坯殼，兩端冷卻較慢，較晚形成坯殼，從而導致腹板坯殼受應(yīng)力作用，嚴重時腹板中部坯殼在應(yīng)力作用下形成腹板縱向裂紋。由于腹板中部冷卻快，使初生坯殼收縮較早，從凝固開始就形成不均勻氣隙，導致熱阻急劇增加，影響坯殼均勻生長。無論內(nèi)表面是有或無鍍層、涂層的結(jié)晶器，都無法改變結(jié)晶器原來的導熱性。中國專利申請CN1401449A公布一種適用于連鑄設(shè)備中的具有隔熱耐磨鍍層的結(jié)晶器產(chǎn)品。該結(jié)晶器的組成是在結(jié)晶器銅壁的外部套有水套，在結(jié)晶器內(nèi)的銅壁上部涂有隔熱耐磨鍍層，但是該專利申請沒有考慮到由于H型結(jié)晶器形狀不同以及散熱環(huán)境的不同對連鑄坯腹板產(chǎn)生的特殊影響，無法在有效改善連鑄坯的表面和內(nèi)部質(zhì)量的同時兼顧H型鑄坯腹板部凝固質(zhì)量。為解決上述問題，業(yè)界更普遍的做法是，考慮到H型鑄坯腹板的均勻冷卻，減少H型銅管腹板部水腔體積，但是依舊無法解決H型鑄坯腹板部均勻冷卻的問題。
發(fā)明內(nèi)容本申請的目的在于提供一種H型組合式結(jié)晶器，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的鑄坯腹板中部的冷卻問題。本申請的目的在于提供一種H型組合式結(jié)晶器，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的鑄坯腹板冷卻不均勻的問題。為了解決上述問題，本申請?zhí)峁┮环NH型組合式結(jié)晶器，包括兩個凸緣寬板以及兩個窄板，其中，每一個凸緣寬板包括向中間凸出形成的腹板和位于所述腹板兩側(cè)的翼緣，所述腹板在鑄坯時用于限定形成H型鑄坯的腹板部位，所述翼緣與所述窄板在鑄坯時共同作用以限定形成H型鑄坯的翼緣部位；所述翼緣包括翼稍和位于所述腹板和所述翼稍之間的翼緣斜面部，所述窄板設(shè)置于相對的兩個所述翼稍的內(nèi)部；所述窄板的工作壁外側(cè)設(shè)置有多個水管，所述腹板和所述翼緣的工作壁外側(cè)沿所述凸緣寬板的長度方向設(shè)置有多個水管，并且位于所述腹板中心線附近的所述水管的截面積最小。根據(jù)上述H型組合式結(jié)晶器的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述水管為圓管型水管或方管型水管。根據(jù)上述H型組合式結(jié)晶器的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述水管對稱分布于所述腹板中心線兩側(cè)。根據(jù)上述H型組合式結(jié)晶器的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述腹板中心線上的所述水管的截面積最小。根據(jù)上述H型組合式結(jié)晶器的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述腹板的工作壁外側(cè)的所述多個水管的截面積沿所述腹板中心線往翼緣方向逐漸增大，靠近翼緣處的水管的截面積最大。根據(jù)上述H型組合式結(jié)晶器的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述腹板的工作壁外側(cè)的所述腹板中心線處的所述水管的直徑或?qū)挾葹?2 16mm。根據(jù)上述H型組合式結(jié)晶器的一種優(yōu)選實施方式，其中，靠近所述腹板翼緣處的所述水管的直徑或?qū)挾葹?2 36mm。根據(jù)上述H型組合式結(jié)晶器的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述腹板寬度內(nèi)所述水管的個數(shù)為5 11個。根據(jù)上述H型組合式結(jié)晶器的一種優(yōu)選實施方式，其中，沿所述腹板中心線處往翼緣方向，所述腹板的工作壁外側(cè)的所述水管的直徑或?qū)挾劝吹炔顢?shù)列的方式增大，公差為4 12mm。根據(jù)上述H型組合式結(jié)晶器的一種優(yōu)選實施方式，其中，沿所述腹板中心線處往翼緣方向，所述腹板的工作壁外側(cè)的相鄰所述水管之間的中心距按等差數(shù)列的方式增大，公差為6 12mm。本申請在其凸緣寬板工作壁外側(cè)設(shè)有大小不等的水管，位于所述腹板中心線附近的所述水管截面積相對較小，在保證對鑄坯表面及心部質(zhì)量控制水平和實現(xiàn)在線調(diào)寬等技術(shù)正常應(yīng)用的前提下，弱化坯殼腹板以及坯殼腹板中心部的散熱強度，使腹板以及腹板中心部冷卻速度減緩，借此，既可以避免由于急劇冷卻產(chǎn)生的應(yīng)力對腹板中心部的影響與破壞，又可以避免由于初生坯殼較早收縮形成的不均勻氣隙導致的熱阻不受控制的增加，對坯殼均勻生長產(chǎn)生的不良影響，從而使坯殼腹板均勻散熱，提升鑄坯凝固質(zhì)量。

圖1為根據(jù)本申請優(yōu)選實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為根據(jù)本申請優(yōu)選實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本申請做進一步詳細說明。為了改善現(xiàn)有H型組合式結(jié)晶器存在的腹板冷卻不均勻的問題，本申請?zhí)峁┮环N能夠改善H型連鑄坯腹板冷凝質(zhì)量的H型組合式結(jié)晶器。本申請在其凸緣寬板工作壁外側(cè)設(shè)有大小不等的水管，在保證現(xiàn)有結(jié)晶器對鑄坯表面及心部質(zhì)量控制水平和實現(xiàn)在線調(diào)寬等技術(shù)正常應(yīng)用的前提下，弱化鑄坯的坯殼腹板以及坯殼腹板中心部的散熱強度，使腹板以及腹板中心部冷卻速度減緩，既避免了由于急劇冷卻產(chǎn)生的應(yīng)力對腹板中心部的影響與破壞，又避免了由于初生坯殼較早收縮形成的不均勻氣隙導致的熱阻不受控制的增加而影響坯殼的均勻生長，使坯殼腹板均勻散熱。如圖1和圖2所示，本申請優(yōu)選實施例一和優(yōu)選實施例二的H型組合式結(jié)晶器均包括兩個凸緣寬板I以及兩個窄板2。其中每一個凸緣寬板I包括向中間凸出形成的腹板3和位于腹板3兩側(cè)的翼緣4，其中，腹板3在鑄坯時用于限定形成H型鑄坯的腹板部位，翼緣4與窄板2在鑄坯時共同作用以限定形成H型鑄坯的翼緣部位。另外，翼緣4包括翼稍6和位于腹板3和翼稍6之間由斜面和倒角相連形成光滑過渡的翼緣斜面部5，窄板2設(shè)置于相對的兩個翼稍6的內(nèi)部。在凸緣寬板I的工作壁外側(cè)(凸緣寬板I的工作壁內(nèi)側(cè)就是形成H型鑄坯的界面)，從腹板3經(jīng)翼緣斜面5到翼稍6設(shè)有多個水管40和水管41，其中水管41表示位于腹板3的中心線9上的水管，水管40表示其余的水管。水管40和水管41沿凸緣寬板I的長度方向設(shè)置，并且位于腹板3中心線附近的水管截面積相對較小。圖1所示優(yōu)選實施例一的水管41和水管40為圓管型水管，圖2所示優(yōu)選實施例二的水管41和水管40為方管型水管，但是本申請并不局限于此，還可以為截面呈橢圓形、三角形等的水管。優(yōu)選地，在凸緣寬板I的冷卻壁(工作壁)外側(cè)，雖然水管41和水管40的直徑或?qū)挾炔坏?，但是多根水?1和水管40按照一定規(guī)律排列，而窄板的工作壁外側(cè)處設(shè)置的水管42直徑保持不變(當然也可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整)。例如，水管40對稱分布于腹板3的中心線9的兩側(cè)，多個水管40沿腹板3的中心線9往翼緣方向有規(guī)律的逐漸增大，靠近翼緣處的水管40的直徑或?qū)挾茸畲?至于翼緣斜面5處的水管和翼稍6處的水管的直徑可以相同，也可以從翼緣斜面5到翼稍6水管直徑逐漸增大，根據(jù)實際需要確定)。優(yōu)選地，位于腹板3的中心線9上的水管41的截面面積最小。例如，中心線9處的圓管型水管或方管型水管的直徑或?qū)挾葹?2 16mm,靠近翼緣處的圓管型水管或方管型水管的直徑或?qū)挾葹?2 36mm。圓管型水管或方管型水管的設(shè)置密度并無固定數(shù)值，例如，腹板3的寬度內(nèi)圓管型水管或方管型水管的個數(shù)為5 11個。沿腹板3從中心線9處往翼緣方向，圓管型水管或方管型水管的直徑或?qū)挾劝吹炔顢?shù)列的方式增大，公差為4 12mm。相鄰的圓管型水管或方管型水管之間的中心距后一個與前一個的差值為一個定值，也即中心距也按等差數(shù)列的方式增大，公差可取范圍為6 12mm。再如圖1所示，本申請優(yōu)選實施例一包括凸緣寬板1、窄板2以及附屬于凸緣寬板I上的圓管型水管41和水管40。在該優(yōu)選實施例一中，窄面的寬度M為440mm，凸緣寬面的寬度L為600mm，鑄坯腹板厚度S為90mm。位于腹板3的中心線9上的水管41的直徑Rl為12mm，從中心線9向翼緣方向延伸，相鄰的水管40的直徑分別為:R2為20mm、R3為28mm、R4為36mm,也即，呈公差為8mm的等差數(shù)列分布。相應(yīng)地,水管41與依次相鄰的水管40之間的中心距N1、N2、N3為分別為34mm、42mm、50mm,也即，呈公差為8mm的等差數(shù)列分布。再如圖2所示，本申請優(yōu)選實施例二包括凸緣寬板1、窄板2以及附屬于凸緣寬板I上的水管40和水管41。在該優(yōu)選實施例二中，窄面的寬度M為440mm，凸緣寬面的寬度L為600mm，鑄坯腹板厚度尺寸S為90mm。位于腹板3的中心線9上的水管41的寬度BI為12mm，從中心線9向翼緣方向延伸，相鄰的水管40的寬度分別為:B2為20mm、B3為28mm、B4為36mm,也即，呈公差為8mm的等差數(shù)列分布。相應(yīng)地,水管41與依次相鄰的水管40之間的中心距N1、N2、N3為分別為34mm、42mm、50mm,也即，呈公差為8mm的等差數(shù)列分布。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本申請優(yōu)選實施例一和優(yōu)選實施例二的規(guī)格并不局限于M為440mm、L為600mm、S為90mm。相應(yīng)地，圓管型水管的直徑和方管型水管的寬度及其中心距也不局限于上述數(shù)值，可以根據(jù)散熱需要和結(jié)晶器的規(guī)格進行調(diào)整。圓管型水管或方管型水管可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的鑄造、化學腐蝕、機械加工、爆炸等方法加工成型。本申請通過在腹板部增設(shè)直徑或?qū)挾炔坏鹊膱A管型水管和方管型水管，可以使腹板中部的熱流量降低18% 42%，因為截面積較大的水管可以更快速散熱，截面積較小的水管則散熱較慢，借此，本申請可以有效改善腹板部散熱過快的問題，降低由于腹板較薄冷卻水流量大散熱大且快導致的急劇冷卻引起的腹板中部縱向開裂等缺陷。綜上所述，本申請?zhí)峁┑腍型組合式結(jié)晶器具有如下優(yōu)點:第一，結(jié)構(gòu)簡單、投資少、易于實現(xiàn)和維護。第二，不影響現(xiàn)有技術(shù)對連鑄坯表面及心部的質(zhì)量控制水平及H型組合式結(jié)晶器的在線調(diào)寬技術(shù)。第三，使坯殼腹板部位置的溫度降低減少，從而使由于收縮小而形成的氣泡小，有助于坯殼均勻生長。第四，可以廣泛應(yīng)用于內(nèi)表面沒有鍍層或涂層的H型結(jié)晶器以及內(nèi)表面鍍有比銅耐磨的金屬或合金的H型組合式結(jié)晶器。由技術(shù)常識可知，本申請可以通過其它的不脫離其精神實質(zhì)或必要特征的實施方案來實現(xiàn)。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本申請范圍內(nèi)或在等同于本申請的范圍內(nèi)的改變均被本申請包含。
權(quán)利要求1.一種H型組合式結(jié)晶器，包括兩個凸緣寬板以及兩個窄板，其中， 每一個凸緣寬板包括向中間凸出形成的腹板和位于所述腹板兩側(cè)的翼緣，所述腹板在鑄坯時用于限定形成H型鑄坯的腹板部位，所述翼緣與所述窄板在鑄坯時共同作用以限定形成H型鑄坯的翼緣部位； 所述翼緣包括翼稍和位于所述腹板和所述翼稍之間的翼緣斜面部，所述窄板設(shè)置于相對的兩個所述翼稍的內(nèi)部，其特征在于； 所述窄板的工作壁外側(cè)設(shè)置有多個水管，所述腹板和所述翼緣的工作壁外側(cè)沿所述凸緣寬板的長度方向設(shè)置有多個水管，并且位于所述腹板中心線附近的所述水管的截面積最小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H型組合式結(jié)晶器，其特征在于， 所述水管為圓管型水管或方管型水管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H型組合式結(jié)晶器，其特征在于， 所述水管對稱分布于所述腹板中心線兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H型組合式結(jié)晶器，其特征在于， 所述腹板中心線上的所述水管的截面積最小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H型組合式結(jié)晶器，其特征在于， 所述腹板的工作壁外側(cè)的所述多個水管的截面積沿所述腹板中心線往所述翼緣方向逐漸增大。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的H型組合式結(jié)晶器，其特征在于， 所述腹板的工作壁外側(cè)的所述腹板中心線處的所述水管的直徑或?qū)挾葹?2 16mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的H型組合式結(jié)晶器，其特征在于， 設(shè)置在所述腹板上的靠近翼緣處的所述水管的直徑或?qū)挾葹?2 36_。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H型組合式結(jié)晶器，其特征在于， 所述腹板寬度內(nèi)所述水管的個數(shù)為5 11個。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的H型組合式結(jié)晶器，其特征在于， 沿所述腹板中心線處往翼緣方向，所述腹板的工作壁外側(cè)的所述水管的直徑或?qū)挾劝吹炔顢?shù)列的方式增大，公差為4 12mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H型組合式結(jié)晶器，其特征在于， 沿所述腹板中心線處往翼緣方向，所述腹板的工作壁外側(cè)的相鄰所述水管之間的中心距按等差數(shù)列的方式增大，公差為6 12mm。
專利摘要本申請?zhí)峁┮环NH型組合式結(jié)晶器，其包括兩個凸緣寬板以及兩個窄板，每一個凸緣寬板包括向中間凸出形成的腹板和位于所述腹板兩側(cè)的翼緣，所述腹板在鑄坯時用于限定形成H型鑄坯的腹板部位，所述翼緣與所述窄板在鑄坯時共同作用以限定形成H型鑄坯的翼緣部位；所述翼緣包括翼稍和位于所述腹板和所述翼稍之間的翼緣斜面部，所述窄板設(shè)置于相對的兩個所述翼稍的內(nèi)部；其中，所述窄板的工作壁外側(cè)設(shè)置有多個水管，所述腹板和所述翼緣的工作壁外側(cè)沿所述凸緣寬板的長度方向設(shè)置有多個水管，并且位于所述腹板中心線附近的所述水管的截面積最小。本申請避免由于急劇冷卻產(chǎn)生的應(yīng)力對腹板中心部的影響與破壞，使坯殼腹板均勻散熱，提升鑄坯凝固質(zhì)量。
文檔編號B22D11/04GK202943221SQ20122069616
公開日2013年5月22日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者高祥明, 韓文習, 張佩, 楊志杰, 宋玉卿, 鄧存善, 石磊, 沈彬彬, 蔣希光, 王盛, 黃偉, 李開倫, 陳美君, 孟淑霞 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司