液體冷卻的結晶器制造技術

本發明專利技術涉及一種用于連鑄設備的液體冷卻的結晶器，它具有一由銅或銅合金組成的成形的結晶器體（１）。在結晶器體（１）內設有從其頂面（６）向底面（７）延伸的冷卻通道（５）。冷卻通道（５）分別具有兩個長度段（１０、１１），其中所述長度段（１０、１１）的縱軸（Ｌ１、Ｌ２）具有相互不同的取向。用這種方法，使得冷卻通道（５）到澆鑄表面的距離是變化的，并達到與結晶器負荷曲線相匹配的冷卻功率。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種按權利要求1前序部分特征的用于連鑄設備的液體冷卻的結晶器。
技術介紹
結晶器用來在連續鑄造過程中制造實心型材。結晶器是連鑄設備最重要的構件之一。在結晶器內熔液開始硬化。其原理性的構造由一外部的鋼結構和結晶器自身特有的成形部分，結晶器體組成。當今結晶器體幾乎毫無例外地由銅或銅合金組成。對于出現高的至最高的熱負荷的應用場合則采用CuAg-或CuCrZr-材料。結晶器應該排出金屬熔液中的熱量，并可以通過起先進行的鑄坯冷凝外殼的形成使鑄錠完全硬化。特別是在鑄造過程中在結晶器體澆鑄液面區域內從熔液中傳出大量的熱量。尤其是在高的連鑄速度時存在這樣的危險，即，在這里局部超過結晶器材料允許的熱負荷。由于這個原因對結晶器體加以冷卻。這時力求結晶器體的鑄造面盡可能得到良好和均勻的冷卻。由DE 4127333C2已知一種現有技術中的連鑄結晶器，其腔壁設有從上向下延伸的連接在冷卻水循環回路上的通透的圓柱形的冷卻孔。在熱負荷最高的區域內，冷卻孔的橫截面部分地通過柱塞桿減小，以便提高冷卻水的流動速度。由此可以改善在最大熱負荷區域內的散熱，并降低腔壁溫度。為了特別是對在結晶器體的寬側壁上局部出現的較高的熱量產生較高的冷卻效果，在EP 0931609A1中建議，在部分區域內冷卻孔設置得密一些。這促使在結晶器的整個高度上形成更高的冷卻效果。但是在結晶體一定區域例如澆鑄液面區域上調整到相匹配的冷卻效果的要求只能有限地達到。
技術實現思路
因此從現有技術出發，本專利技術的目的是，提出一種液體冷卻的結晶器，在這種結晶器中可以達到水平和垂直方向相匹配的冷卻效果。按照本專利技術，這個目的第一種解決方案是按權利要求1特征的結晶器。本專利技術的核心思想是這樣的措施，即，冷卻通道按要求引到澆鑄表面附近的高熱負荷區內。因此至少一個冷卻通道具有兩個長度段，其中所述長度段其縱軸具有相互不同的取向。用這種方法改變冷卻通道相對于澆鑄表面的水平距離，亦即相對于結晶器體的內壁的距離，并達到與結晶器的負荷圖形相匹配的冷卻功率。通過相應地調整長度段縱軸的角度或者說長度段的升角可以進行冷卻效果與相應區域的按要求的針對負荷的匹配。冷卻介質通過冷卻通道引導并到達澆鑄表面附近的高溫區。在高溫區的上方和下方，冷卻通道離高溫區的距離連續增加。由此不僅使在澆注液面的高溫高度區內熱負荷顯著下降，而且也使結晶器整個高度上的熱負荷均勻化。此外，通過本專利技術新推薦的相匹配的區域冷卻效果確保在結晶器的高熱負荷區內在高溫側達不到銅的重結晶溫度。同時避免在低溫側冷卻介質的蒸發。在原則上所有通道可以做得帶有折彎的縱軸。當然具有直線和/或折彎分布的單個或合并成組的冷卻通道也可以相互組合。根據結晶器實施形式或應用場合的不同，冷卻通道的長度段可以做得一樣長(權利要求2)或不一樣長(權利要求3)。權利要求4表示實現本專利技術目的的另一種獨立的解決方案。依此，至少一條冷卻通道、尤其是在一個結晶器壁內的所有冷卻通道相對于結晶器體的相鄰的內表面傾斜分布。因此這個冷卻通道或這些冷卻通道由一直線形長度段組成，但是它相對于結晶器的縱軸(澆注方向)是傾斜的。用這種方法也可以達到結晶器體內相匹配的水平和垂直方向的冷卻效果。按權利要求1和權利要求4的兩種獨立的解決方案的工藝方面的內在聯系在于，在結晶器體內可以達到水平和垂直方向的相匹配的冷卻效果。原則上冷卻通道可以是冷卻槽。但是冷卻通道尤其是通過孔實現，如權利要求5所規定的那樣。因為對于板式結晶器，特別是結晶器體的寬側壁局部受到高的熱負荷，按權利要求6，冷卻通道最好設置在寬側壁內。本專利技術結晶器的一種特別優良的結構方案可以在權利要求7的特征中看出。這里不僅冷卻通道的縱向分布，而且相互之間的距離都是變化的。由此可以達到結晶器冷卻功率的三維變化。因此可以提高冷卻強度，并在高熱負荷區內均勻化分布。可以理解，按本專利技術的冷卻通道的結構方案適應于不同類型的結晶器，例如板式結晶器、管式結晶器或軋制工字梁用的異形坯。附圖說明下面借助于在附圖中所示的實施例對本專利技術作較詳細的說明，附圖表示圖1一結晶器體的簡化的垂直剖視圖；圖2結晶器體的俯視圖；圖3結晶器壁連同兩條不同的冷卻通道的側視圖；圖4結晶器體的另一種實施形式。具體實施例方式圖1簡化表示一用于鋼材連鑄的結晶器體1。此視圖是不按比例的。結晶器體1由一種銅合金組成，并具有一內部型腔2，它在澆入端端面3處的橫截面通常大于連鑄出口端末端4處的橫截面。為了冷卻結晶器體1而設有冷卻通道5，它們從其頂面6直至底面7分布在側壁8、9內。冷卻通道5由孔構成，并分別具有兩個帶相互不同取向的縱軸L1、L2的長度段10、11。長度段10從頂面6出發，相對于垂直方向以一角度α向型腔2方向布置，并在澆注液面G區域內達到其離型腔2最近的位置。長度段11作為孔從底面7出發向型腔2方向以一角度β延伸，并在澆注液面G區域內與長度段10相交。因此冷卻通道5在澆注液面G區域內具有一帶拐點12的轉折點。由于長度段10、11的傾斜分布，在結晶器體1高度上，冷卻通道5相對于型腔2內的澆鑄表面F的水平距離各不相同。用這種方法使結晶器體1內的冷卻效果相應地與承受的熱負荷相匹配。結晶器體1可以是板式結晶器體或管式結晶器體。在圖2中這通過一深淺不同的虛線表示。板式結晶器體具有兩個相互面對面的寬側壁13、14和兩個限定鑄錠寬度的窄側壁15、16。管式結晶器體由一個金屬塊制成。在管式結晶器體中不存在圖2中通過虛線表示的寬側壁13、14和窄側壁15、16之間的分界線。如圖2所示，在寬側壁13、14內設有冷卻通道5。如前所述它們做成折彎的。此外在窄側壁15、16內也設有冷卻通道5。原則上除折彎的冷卻通道外也可以設置做成直線的冷卻通道。其次在圖2中還可以看到，在寬側壁13、14內相鄰冷卻通道5的距離是不同的。在高的機械和熱負荷區域B內冷卻通道5設置得相互較密。圖3表示結晶器體18的結晶器壁17連同兩條不同走向的冷卻通道19、20的視圖。冷卻通道19通過虛線、冷卻通道20通過點劃線示意表示。每條冷卻通道19或20具有兩個帶不同取向的縱軸L1和L2的長度段21、22及23、24。由此在垂直方向冷卻通道19、20相對于澆鑄表面F的距離X是變化的。冷卻通道19的長度段21從結晶器壁17的頂面25出發朝澆鑄表面F的方向伸展。長度段22從結晶器壁17的底面出發向澆鑄表面F方向延伸。長度段21和22在拐點27處相交。在冷卻通道20中，長度段23從頂面25出發向下伸展，背離澆鑄表面F，直至它在結晶器壁17的大致中部的高度區域內與長度段24相交于拐點28。長度段24則平行于澆鑄表面F垂直布置地向下延伸。如前所述，通過冷卻通道5或19、20的縱向分布的變化可以調整冷卻效果與高熱負荷和機械負荷區的按要的與負荷區相適應的匹配。其次可以通過將冷卻通道5、18、19相互之間的距離選擇得比較窄的方法增加高負荷區的冷卻強度。總而言之，在本專利技術所提出的結晶器中可以達到冷卻功率的三維變化。圖4中表示結晶器體29的一種可供選擇的實施形式。同樣，這里也可以是板式或管式結晶器或軋制工字梁用的異形坯。設置在結晶器體29內的冷卻通道30從頂面31向底面32延伸。這里冷卻通道30相對于其相鄰的內表面33從而相對于澆鑄表面F傾斜分布。冷卻通道本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于連鑄設備的液體冷卻的結晶器，具有一由高導熱能力的材料，如銅或銅合金，制成的成形的結晶器體（１，１８），其中在結晶器體（１，１８）內設有從其頂面（６，２５）向底面（７，２６）延伸的冷卻通道（５，１９，２０），其特征為：至少一條冷卻通道（５，１９，２０）具有兩個長度段（１０，１１；２１，２２；２３，２４），并且所述長度段（１０，１１；２１，２２；２３，２４）的縱軸（Ｌ１，Ｌ２）具有相互不同的取向，其中，在結晶器體（１，１８）內冷卻通道（５，１９，２０）到澆鑄表面（Ｆ）的距離是變化的。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：迪特馬爾科爾貝克，漢斯京特沃布克，格哈德胡根許特，
申請(專利權)人：KM歐洲鋼鐵股份有限公司，
類型：發明
國別省市：DE[德國]