[发明专利]改善异型坯连铸结晶器冷却效果的方法及结晶器

说明书

技术领域

本发明属于异型坯连铸结晶器技术领域，尤其涉及异型坯连铸结晶器铜板的冷却水缝结构。

背景技术

连续铸钢技术的开发和应用是钢铁生产中继氧气转炉之后的又一次重大技术革命。我国连铸技术的发展过程先后经历了“以连铸为中心，炼钢为基础，设备为保证”、“以炼钢炉-炉外精炼-连铸机三位一体组合优化”和“以发展高效高速连铸技术与近终形连铸技术为重点进一步大跨度协调优化”等三个阶段。所谓近终形连铸，是指浇注出的铸坯接近最终产品形状的连铸技术，它是当代连铸新发展的一个标志。与常规连铸相比，近终形连铸具有投资少、占用场地小、工序简化、生产成本低以及钢材内部质量好等多方面的优点。异型坯连铸是一种典型的近终形连铸技术。异型坯是指除了方坯、板坯、圆坯、矩形坯以外具有复杂断面的连铸坯，主要形式为H形坯，它是轧制建筑用H型钢的最理想坯料，并以其突出的优点在近年内得到了广泛而迅速的发展。

异型坯连铸的关键核心技术之一便是异型坯结晶器的研制。作为连铸的“心脏”和机头，结晶器的重要性不言而喻，它在连铸中的基本功能是利用循环冷却水通过结晶器铜板上开凿的水缝来连续不断的带走结晶器内钢液的热量，使得注入结晶器的钢液能够连续冷凝成具有一定厚度、强度及表面质量良好的凝固坯壳。结晶器铜板上冷却水缝的设计加工对钢液的热量提取、铜板的使用寿命以及铸坯的表面质量都有十分重要的影响。

现有技术下，广泛采用的异型坯结晶器由2块窄面铜板和2块宽面铜板组合而成，窄面铜板为规则的长方体，宽面铜板外侧为规则长方形面，内侧中间凸起部分称为腹板部位，两边水平部分叫做翼稍部位，凸起部分与水平部分由斜面和倒角相连形成光滑过渡的两个对称的翼形斜面，四块铜板组合之后的结晶器内腔呈“H”形。异型坯的两宽面铜板的冷却水缝布置对称，两窄面水缝布置也对称。但是，由于异型坯结晶器窄面和宽面铜板形状不同，其冷却水通道形式并不同，窄面铜板是在铜板外侧面上开凿长方形的冷却水沟槽，并与外围的水套一起构成冷却水通道。宽面铜板翼稍部位的冷却水通道有两种形式，一种是在外侧面开凿长方形沟槽；另一种是在铜板边缘内侧钻圆形的小孔；宽面铜板的其它位置因为铜板较厚，只能在离内壁面较近距离处沿内壁边缘钻圆孔来构建冷却水通道。通常情况下，当圆孔直径小于20mm时，可以直接作为冷却水通道，而当圆孔直径大于20mm时，则需要在里面插一根金属杆来减少水孔面积，提高冷却水流速，增强冷却效率。

上述异型坯结晶器冷却水通道有一共同特点，即冷却水通道内壁均是光滑壁面，冷却水通过时较为平稳，湍动能较小，因此会导致冷却水通道中间部分的冷却水很少参与热交换，冷却水的整体热交换效率较低。同时，由于冷却水没有明显横向搅动，还会使得冷却水内壁比较容易结垢，因而导致结晶器冷却效果恶化。并且，上述两方面的不利因素还会致使结晶器铜板表面温度过高，从而更容易产生磨损和变形，最终降低了结晶器使用寿命，增加了生长成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术下异型坯连铸结晶器水缝设计的上述不足，提供一种改善异型坯连铸结晶器冷却效果的方法及结晶器，能够改善结晶器内冷却水流动行为、增加结晶器冷却水热交换效率、减少冷却水道壁面结垢、延长结晶器铜板使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术解决方案：

一种改善异型坯结晶器冷却效果的方法，在结晶器窄面和宽面翼稍部位的铜板外侧面开凿矩形凹槽，在宽面铜板的翼形斜面和腹板的内壁附近沿内壁边缘钻竖直的圆孔来构建结晶器冷却水通道，其特征在于：在矩形凹槽内壁面和圆孔内壁面设置能够使冷却水通道壁面形成起伏不平的粗糙面的凸起或凹陷。

按上述技术方案，所述凸起为条或块，所述凹陷为沟或槽。

按上述技术方案，所述凸起或凹陷为横向、纵向、斜向或者螺旋状分布。

按上述技术方案，所述凸起或凹陷沿圆孔或矩形凹槽的延伸方向均匀间隔分布。

一种异型坯结晶器，包含窄面和宽面；窄面和宽面翼稍部位的铜板外侧面开凿矩形凹槽，宽面铜板的翼形斜面和腹板的内壁附近沿内壁边缘钻设竖直圆孔，其特征在于：矩形凹槽内壁面和圆孔内壁面均设置有使内壁面形成起伏不平的粗糙面的凸起或凹陷。

所述凸起为条或块，所述凹陷为沟或槽。

所述凸起或凹陷为横向、纵向、斜向或者螺旋状分布。

所述凸起或凹陷沿圆孔或矩形凹槽的延伸方向均匀间隔分布。

所述矩形凹槽为狭长凹槽，该凹槽内壁面设置有横向或斜向的凸起条/块或凹陷的沟/槽。

所述宽面铜板的圆孔内壁面设置有螺旋状或纵向的凸起条/块或凹陷的沟/槽。