[发明专利]小变形连铸管式结晶器

说明书

本发明属于冶金设备领域，具体公开了一种小变形连铸管式结晶器，旨在解决现有的连铸管式结晶器在使用过程中其铜管中部易产生较大变形的问题。该小变形连铸管式结晶器，包括铜管和水套；铜管呈矩形，且铜管上彼此相邻的侧面通过圆弧部平滑过渡连接；水套套设在铜管上，且水套与铜管之间形成有水缝；圆弧部上沿铜管高度方向的局部朝外凸起形成有凸棱，凸棱的厚度与水缝的宽度相一致，且凸棱的外表面为与水套的内表面相匹配的弧形面。通过在铜管的圆弧部外表面形成凸棱，一方面可以加强铜管的结构强度，另一方面凸棱能够与水套紧密配合在一起，因此可显著减小铜管中部的变形量，并提高所生产连铸坯的质量和该结晶器的使用寿命。

技术领域

本发明属于冶金设备领域，具体涉及一种小变形连铸管式结晶器。

背景技术

连铸管式结晶器的主体是由一块铜管直接成型，铜管外套设有水套，冷却水与整个铜管冷面接触。相比于组合式结晶器，连铸管式结晶器没有铜板之间的角缝，并且角部水缝布置更为合理，对铸坯冷却更均匀，角部质量更好。但是连铸管式结晶器的铜管一般较薄，仅在结晶器顶部和底部用法兰将铜管与水套固定，阻止顶部和底部的变形，铜管的中部与水套之间无法像组合式结晶器一样用螺栓连接固定，又由于连铸管式结晶器的高度较大，一般在0.9m左右，因此容易在钢水静压力、冷却水静压力和热应力作用下导致铜管中部产生较大变形，铜管变形最大的区域在钢液液面下0.1m的位置。

研究表明，随着连铸管式结晶器横截面的增大，变形量也随之增加0.4～1.4mm，传热热阻增加30％～70％，会显著影响铸坯的传热和凝固行为，造成局部传热不均，形成裂纹等缺陷，尤其是铸坯角部裂纹。此外，铜管变形量增加后，铜管与铸坯的磨损增加，会降低铜管的使用寿命。

发明内容

本发明提供了一种小变形连铸管式结晶器，旨在解决现有的连铸管式结晶器在使用过程中其铜管中部易产生较大变形的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：小变形连铸管式结晶器，包括铜管和水套；所述铜管呈矩形，且铜管上彼此相邻的侧面通过圆弧部平滑过渡连接；所述水套套设在铜管上，且水套与铜管之间形成有水缝；所述圆弧部上沿铜管高度方向的局部朝外凸起形成有凸棱，所述凸棱的厚度与水缝的宽度相一致，且凸棱的外表面为与水套的内表面相匹配的弧形面。

进一步的是，所述凸棱外表面的弧形长度为5～40mm，凸棱的厚度为4～10mm。

进一步的是，所述铜管的高度为H₁，所述凸棱的高度为H₂，100mm≤H₂≤H₁-20mm。

进一步的是，所述凸棱的顶部比铜管的顶部低至少10mm，所述凸棱的底部比铜管的底部高至少10mm。

进一步的是，所述凸棱的侧面与铜管的外表面通过圆弧倒角平滑过渡连接。

进一步的是，所述圆弧倒角的半径为2～10mm。

进一步的是，所述圆弧部上形成有至少两个凸棱，且各圆弧部上的凸棱沿铜管的高度方向间隔分布。

进一步的是，所述圆弧部上相邻的两个凸棱之间的间距为20～400mm。

进一步的是，所述凸棱所在区域为铜管上的中部加强区，所述中部加强区的顶部与铜管顶部之间的距离为80mm，中部加强区的底部与铜管顶部之间的距离为300mm。

进一步的是，所述铜管的顶部和底部上分别设有顶部法兰和底部法兰，并通过顶部法兰和底部法兰分别与水套的顶部和底部固定在一起。