[发明专利]一种H形异型坯连铸结晶器

说明书

技术领域

本发明属于钢的异型坯连续铸造技术领域，尤其涉及H形异型坯连铸结晶器的结构。

背景技术

近终形连铸技术是目前钢铁工业发展最重要的趋势之一。异型坯直接连铸是近终形连铸技术的一种重要形式，也是连铸发展史上最显著的成就之一。所谓异型坯，就是指除了方坯、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，它是轧制高效节约型建筑用H型钢的最理想坯料。H型钢是经济断面型钢发展最快的一种，它不但可以使建筑结构重量减少30％至40％，还可以减少焊接、铆接工作量25％左右，通常用于承载能力大、截面稳定性好的大型桥梁、高层建筑、重要设备和高速公路等方面。H型钢在我国各行各业的需求量很大，但是产量非常有限。

用于轧制H型钢的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。结晶器是连铸设备中的铸坯成形设备，人们称之为“连铸机的心脏”，其重要性不言而喻。结晶器通常是以性能良好的铜合金制造而成，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，并使这种心部仍为液态的坯壳不断的从结晶器下口被拉出，进入二次冷却区域。为了保证坯壳不被拉漏以及不产生变形和裂纹等缺陷，结晶器应具有良好的导热特性和导热均匀性，以保证结晶器内坯壳厚度和坯壳凝固的均匀性，可以说，结晶器的综合性能对连铸的生产能力和铸坯质量有起着至关重要的作用。

现有技术下，广泛采用的H形异型坯结晶器由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，内侧中间部分凸起(为腹板部位)而两边水平(为翼稍部位)，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缘斜面，四块铜板组合之后的结晶器内腔呈“H”形，而外围四周均是规则的长方形面。为了使结晶器内钢液的热量被带走，需要在结晶器铜板上开凿冷却水缝，结晶器相对两窄面水缝布置完全相同，两宽面的水缝布置也相同。异型坯结晶器窄面是在铜板外侧面上开凿长方形的冷却水沟槽或水缝，然后将铜板外表面与长方形钢板制成的兼起支撑作用的外围窄面水套的内侧面紧密贴合，构成长方形冷却水通道，窄面铜板和窄面水套之间以螺栓进行紧固连接。异型坯宽面由于铜板厚度变化较大，因此水缝布置也有所不同。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，并与兼起支撑作用的外围宽面水套一起构成冷却水通道，此外围宽面水套也是由长方形钢板制成，与宽面铜板间以螺旋进行紧固连接；另一种水缝形式是在铜板边缘内侧钻圆形的小孔；宽面铜板翼稍以外的部位因为铜板较厚，为保证传热性能，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，当所加工圆孔直径小于20mm时，可以直接作为冷却水通道，而当加工圆孔直径大于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。

上述传统H形异型坯结晶器的制造难点主要集中在两块宽面铜板上，主要难度之一就是铜板上圆形冷却水孔的加工。此类圆孔是深盲孔，加工起来非常复杂，加工精度要求苛刻，对加工机床和钻头的要求很高，稍有偏差，就会导致整块铜板的报废，造成较大的经济损失，并且，孔径越小，加工强度和加工难度都会增大，因此，很难使宽面水孔像窄面水缝一样以小孔密集分布，以保证冷却的均匀性。此外，结晶器之所以采用铜板制作，是因为铜的导热性能良好，但是，铜的经济成本也相对较高。异型坯结晶器铜板宽面冷却水孔至外侧面的很大一部分铜材料并未参与导热，只是为了使铜板外侧面保持平整，便于外围水套的支撑和贴合，这样显然增加了结晶器的制作成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术下H形异型坯连铸结晶器的上述不足，提供一种H形异型坯连铸结晶器，能够降低结晶器宽面铜板上冷却水缝的加工难度，使宽面铜板的冷却更加均匀，同时，能够有效降低结晶器宽面铜板的生产成本。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术解决方案：