[发明专利]一种强化冷却水平连铸结晶器

说明书

本发明属于冶金铸造技术领域，涉及一种水平连铸结晶器，该水平连铸结晶器包括：内套、外壳和冷却结构；所述外壳包覆在所述石墨内套的外侧，所述冷却结构设置在所述外壳和石墨内套之间，所述冷却结构具有2个独立的上冷却腔和下冷却腔，所述冷却结构具有2个独立的上冷却腔和下冷却腔，且每个冷却腔的两端均设有对称设置2组进水口和出水口。本发明提供的结晶器设置独立的冷却腔，且在冷却腔的冷却板设有平行分布的圆弧凹槽，凹槽的方向与水流方向垂直，一方面大大增加了冷却水与冷却铜板之间的换热面积，另一方面增加了结晶器内部冷却水的紊乱度，强化了结晶器中不同部位冷却水层的对流换热，提高了换热时热传导为主的换热效率。

技术领域

本发明属于冶金铸造技术领域，提供一种适用于水平连铸，且能够强化冷却能力和提高水平连铸时冷却均匀性的强化冷却水平连铸结晶器。

技术背景

在冶金铸造领域，有色金属和黑色金属水平连铸结晶器普遍采用直通式光滑水腔和单级式冷却方式。直通式光滑水腔，即水腔内部平滑，水道内没有突起或者凹槽来增加冷却水的冷却强度；单级冷却，即只有一个进水口和一个出水口。因此在水平连铸技术领域存在以下两个问题：（1）在实际生产过程中，由于冷却水道内冷却水通常处于层流状态，不同的水层之间主要依靠热传导来换热，换热效率较低，导致冷却水中参与实际冷却的部分主要是与结晶器换热铜板直接接触的一层厚度不大的水层（层流底层），结晶器中的大部分冷却水并没有很好的参与换热，因此严重影响了冷却水与结晶器铜板的换热效率；（2）凝固后的板坯在重力的作用下，使得板坯上下表面与铸型之间的间隙大小不一致，板坯上下表面冷却不均匀，严重时甚至会使铸坯表面或内部产生裂纹。目前对于不同结构冷却水腔的换热性能研究较少；生产中改善第二种问题的方法主要有三种(见：钟卫佳等，铜加工技术使用手册，冶金工业出版社，2007，P.407)：（1）结晶器出口适当位置设置托辊以调整上述间隙，其主要的调节作用在于靠近结晶器出口端的铸坯，而对靠近结晶器入口端的铸坯调整作用有限；（2）通过模具设计改进冷却的均匀性，如在石墨模具下部开有一定间隙的凹槽。这种方法对水平连铸传热的上下不均匀的调整程度有限；（3）在石墨模具内设置水冷铜塞装置，当位于石墨模具下侧壁的水冷铜塞的深度比上侧小时，可改善上下冷却不均匀现象。这种方法适用于石墨模具厚度比较大的大尺寸铸坯的水平连铸。

发明内容

本发明公开了一种强化冷却水平连铸结晶器，以解决现有技术的上述技术问题以及其他潜在问题中的任意问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种强化冷却水平连铸结晶器，所述水平连铸结晶器包括：石墨内套、外壳和冷却结构；所述外壳包覆在所述石墨内套的外侧，所述冷却结构设置在所述外壳和石墨内套之间，所述冷却结构具有2个独立的上冷却腔和下冷却腔，且每个冷却腔的两端均设有对称设置2组进水口和出水口。

进一步，所述冷却结构包括：上冷却板、下冷却板、挡板和支撑板；

其中，所述上冷却板和下冷却板分别设置在所述石墨内套的上端和下端，且所述上冷却板和下冷却板的其中一个端面均与所述石墨内套外侧壁紧密接触，2个所述支撑板设置在所述石墨内套的两端，且2个所述支撑板的上端和下端分别与所述上冷却板和下冷却的两端连接；

所述上冷却板的另一个端面与所述外壳上端的内侧壁留有空间，且左右两端靠近端部位置设有密封垫圈，形成上冷却腔，所述上冷却腔分别设有左右两个上出水口和两个上进水口；

所述下冷却的另一个端面与所述外壳下端的内侧壁留有空间，且左右两端靠近端部位置设有密封垫圈，形成下冷却腔，所述下冷却腔分别设有两个下出水口和两个下进水口；

所述上冷却板和下冷却板的左右两端端部设有挡板。

进一步，位于所述上冷却腔内部的所述上冷却板的表面上设有若干上弧形凹槽；

位于所述下冷却腔内部的所述下冷却板的表面上设有若干下弧形凹槽。

进一步，若干所述上弧形凹槽和若干所述下弧形凹槽布置方向与水流方向垂直。