一种大异型坯连铸结晶器铜板水缝结构的制作方法

1.本实用新型涉及钢铁冶金技术领域，具体为一种大异型坯连铸结晶器铜板水缝结构。


背景技术：

2.h型钢因其产品特性，在国民经济的各个领域得到了广泛的应用。异型坯作为近终型产品，在h型钢的轧制生产中具有其他铸坯无法比拟的优势；因此研究和发展异型坯连铸技术具有重要的意义。
3.异型坯结晶器的研制是异型坯连铸的关键核心技术之一；作为连铸机的“心脏”，目前大多数结晶器均由传热性能优良的铜或者铜基合金材料制作；一般由两个宽面和两个窄面铜板组合成结晶器。高温钢液在结晶器内通过持续的散热形成具有一定强度和厚度，表面质量良好的凝固坯壳，坯壳及其包裹的钢液在出结晶器后继续散热，进而冷却凝固形成合格的铸坯。结晶器的热传输行为是影响铸坯质量的关键因素之一；结晶器的热传输主要是通过铜板内的循环冷却水带走热量实现的，因此铜板内冷却水通道的设计是结晶器研制的核心。目前异型坯结晶器窄面铜板冷却水通道基本为矩形水缝，宽面铜板冷却水通道设计则大体分两类，一类是密排的直径小于20mm的圆孔型通道，一类是直径大于20mm，带有限流杆的环形通道。密排小圆孔设计的铜板缺点在于加工成本高，使用过程中维护维修的难度较大；大孔带环形通道设计的缺点则是在形状和散热特性相对复杂的异形坯宽面铜板上适应性和灵活性不足，容易导致铜板内表面温度不均，影响铸坯质量，甚至影响连铸工艺顺行。
4.在现有专利中:cn202270948u《一种能增强湍流冷却效果的异型坯结晶器》，cn201760575u《一种异型坯连铸结晶器冷却水缝》，cn102319877a《异型坯连铸结晶器冷却效果强化方法及结晶器》三个专利内容相近，其核心是在圆形水冷孔内的限流杆上设置螺旋线、螺纹、锯齿带等，以增加冷却水流过环缝形成的湍流强度，从而提升结晶器铜板的散热效率，并能一定程度减轻水缝中水垢的沉积。公开号:cn102310169a《改善异型坯连铸结晶器冷却效果的方法及结晶器》，公开号:cn202270945u《一种异型坯连铸结晶器》两个专利内容相近，且为同一申请单位和发明人，其核心是水缝内壁面设置凸起或凹槽，形成起伏不平的冷却水通道，从而改善冷却水的流动状态，增加冷却水的热交换效率。
5.但是，上述专利中均不涉及采用冷却水孔内径差异化设计以适应异型坯结晶器复杂热传输环境，改善铜板内壁面温度分布均匀性的问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种大异型坯连铸结晶器铜板水缝结构，用于适应异型坯结晶器复杂热传输环境，改善铜板内壁面温度分布均匀性，从而提升铸坯质量并保证连铸过程稳定顺行，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种大异型坯连铸结晶器铜板
水缝结构，包括窄面铜板和宽面铜板，窄面铜板的外侧面开凿矩形凹槽，宽面铜板上设有腹板、r角、斜面和翼稍，且宽面铜板上的腹板、r角、斜面和翼稍的内壁附近沿内壁边缘钻设竖直圆孔，竖直圆孔分为水冷大孔和水冷小孔；所述水冷大孔设置在腹板的内壁附近，在水冷大孔内插入限流杆，且限流杆和水冷大孔之间留有间隙，形成环形冷却水缝；所述水冷小孔设置在r角、斜面和翼稍的内壁附近。
8.更进一步地，所述水冷大孔在腹板内壁面附近区域形成为内径25mm，带限流杆的八个均匀分布的环形水冷通道。
9.更进一步地，所述水冷小孔在宽面铜板的r角内壁面附近区域形成内径12mm，无限流杆的八个非均匀分布的水冷通道。
10.更进一步地，所述水冷小孔在宽面铜板的斜面内壁面附近区域形成内径12mm，无限流杆的八个非均匀分布的水冷通道。
11.更进一步地，所述水冷小孔在宽面铜板的翼稍内壁面附近区域形成内径12mm，无限流杆的六个均匀分布的水冷通道。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
13.1、本大异型坯连铸结晶器铜板水缝结构，其铜板水缝设计，只需要在铜板加工时按设计图纸加工即可实现，加工简单易行且无需改变结晶器铜板本体，方案可行性强。
14.2、本大异型坯连铸结晶器铜板水缝结构，工业应用表明，本实用新型设计的铜板稳定性好，单浇次连铸12炉次仍能保证连铸顺行。
15.3、本大异型坯连铸结晶器铜板水缝结构，工业应用表明，本实用新型设计的铜板能适应大型异型坯宽面复杂的热传输环境，生产的铸坯质量良好。
附图说明
16.图1为本实用新型的整体结构示意图；
17.图2为本实用新型的水冷大孔与限流杆安装状态图。
18.图中：1、腹板；2、r角；3、斜面；4、翼稍；6、水冷大孔；7、水冷小孔。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.请参阅图1-2，一种大异型坯连铸结晶器铜板水缝结构，包括窄面铜板和宽面铜板，窄面铜板的外侧面开凿矩形凹槽，宽面铜板上设有腹板1、r角2、斜面3和翼稍4，且宽面铜板上的腹板1、r角2、斜面3和翼稍4的内壁附近沿内壁边缘钻设竖直圆孔，竖直圆孔分为水冷大孔6和水冷小孔7；水冷大孔6设置在腹板1的内壁附近，在水冷大孔6内插入限流杆，且限流杆和水冷大孔6之间留有间隙，形成环形冷却水缝；水冷小孔7设置在r角2、斜面3和翼稍4的内壁附近；通过对水冷大孔6和水冷小孔7的合理布局设计来适应异型坯结晶器宽面复杂热传输环境，改善铜板内壁面温度分布均匀性，在实际中，通过应用数值模拟技术，基于本实用新型的设计结构，设计的几个较优方案均可以适应大异型坯连铸结晶器复杂的
热传输环境，模拟结果显示结晶器宽面铜板内表面温差可以在控制在30-40℃。
21.请参阅图1，其中，水冷大孔6在腹板1内壁面附近区域形成为内径25mm，带限流杆的八个均匀分布的环形水冷通道；水冷小孔7在宽面铜板的r角2内壁面附近区域形成内径12mm，无限流杆的八个非均匀分布的水冷通道；水冷小孔7在宽面铜板的斜面3内壁面附近区域形成内径12mm，无限流杆的八个非均匀分布的水冷通道；水冷小孔7在宽面铜板的翼稍4内壁面附近区域形成内径12mm，无限流杆的六个均匀分布的水冷通道；整个结晶器宽面铜板的本体外形尺寸不做任何改动，结晶器窄面铜板本体及水缝设计不做任何改动，连铸过程中结晶器冷却水的水压和总流量根据进出水温差可进行适当调整，通过宽面水冷通道的差异化设计和布局；以上仅是某一个较优设计方案的实施说明，任何基于异型坯结晶器铜板宽面水冷通道差异化的设计均在本实施例的保护范围内，经模拟计算和工业实践验证，应用本结构设计的结晶器铜板在异型坯结晶器复杂的热传输环境下仍具有良好的适应性；使用本结构设计的结晶器能稳定顺行的进行大工业生产，且生产的产品质量良好。
22.综上所述：本实用新型提供的一种大异型坯连铸结晶器铜板水缝结构，由两块窄面和两块宽面铜板组合而成；窄面的铜板外侧面开凿矩形凹槽，宽面铜板的腹板1、r角2、斜面3、翼梢4的内壁附近沿内壁边缘钻设竖直圆孔，圆孔采用差异化设计和布局分为水冷大孔6和水冷小孔7，以适应异型坯复杂的热传输环境，改善铜板内壁面温度分布均匀性，从而提升铸坯质量并保证连铸过程稳定顺行。
23.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
24.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。