本實(shí)用新型屬于連鑄技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種降低結(jié)晶器鋼液過(guò)熱度的裝置。

背景技術(shù)：

金屬的凝固是一個(gè)放熱過(guò)程。過(guò)熱度的大小標(biāo)志著金屬液態(tài)超過(guò)熔點(diǎn)溫度的大小程度，過(guò)熱度越大，則金屬凝固需要釋放的熱量越多，在相同的熱傳遞的情況下，所需要的凝固時(shí)間增加。因此，連鑄時(shí)結(jié)晶器內(nèi)鋼液過(guò)熱度的大小直接影響著鋼液連鑄工藝參數(shù)、鑄坯的表面質(zhì)量、坯殼厚度，樹(shù)枝晶枝晶間距大小以及鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量。

結(jié)晶器喂鋼帶(或喂線)技術(shù)是降低結(jié)晶器鋼液溫度的一種方法。同結(jié)晶器喂絲相近，喂鋼帶是向結(jié)晶器內(nèi)插入普通碳素鋼帶，并使鋼帶振動(dòng)，利用鋼帶在熔體中的熔融吸熱，改變結(jié)晶器內(nèi)熔體的溫度場(chǎng)，降低結(jié)晶器內(nèi)熔體過(guò)熱度和溫度場(chǎng)梯度，同時(shí)利用鋼帶的機(jī)械運(yùn)動(dòng)破碎枝晶組織，增加晶粒生長(zhǎng)的形核質(zhì)點(diǎn)，提高鑄坯等軸晶率，是實(shí)現(xiàn)連鑄坯近等軸晶的一種可行技術(shù)，能夠改善連鑄生產(chǎn)中容易出現(xiàn)的鑄坯偏析、疏松、裂紋、中心偏析等缺陷，促進(jìn)硫磷等非鐵元素的均勻分布，改善了鑄坯的宏觀組織結(jié)構(gòu)，有利于提高鑄坯質(zhì)量。

然而喂入鋼帶時(shí)也會(huì)產(chǎn)生負(fù)面效果，例如，低溫的鋼帶在穿過(guò)高溫的保護(hù)渣層時(shí)，接觸點(diǎn)區(qū)域保護(hù)渣可能粘結(jié)在鋼帶表面，隨鋼帶進(jìn)入熔池，產(chǎn)生夾渣等缺陷；同時(shí)喂入鋼帶的表面質(zhì)量可能帶來(lái)二次污染，增加鋼液氧含量；如果喂入?yún)?shù)不當(dāng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使局部鋼液凝固，產(chǎn)生質(zhì)量事故。

為此，亟需一種低成本、簡(jiǎn)易有效的降低結(jié)晶器鋼液過(guò)熱度裝置及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于，提供一種降低結(jié)晶器鋼液過(guò)熱度的方法及裝置，該方法成本低，簡(jiǎn)易有效。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了如下的技術(shù)方案：

本實(shí)用新型提供的一種降低結(jié)晶器鋼液過(guò)熱度的裝置，包括密封的冷卻裝置2、移動(dòng)和振動(dòng)裝置3、進(jìn)入管4、排出管5、恒溫裝置6、流量控制與溫度監(jiān)測(cè)裝置7、支架9和連接部件10；

其中，所述支架9連接于移動(dòng)和振動(dòng)裝置3，所述移動(dòng)和振動(dòng)裝置3通過(guò)連接部件10與冷卻裝置2連接；

所述進(jìn)入管4與排出管5均分別一端與冷卻裝置2相連，另一端與恒溫裝置6相連；

所述流量控制與溫度監(jiān)測(cè)裝置7分別設(shè)置于進(jìn)入管4與排出管5內(nèi)。

本實(shí)用新型所述的冷卻裝置主要作用是實(shí)現(xiàn)高溫的鋼水與低溫的冷卻介質(zhì)之間的熱交換，冷卻裝置內(nèi)部的冷卻介質(zhì)通過(guò)冷卻裝置的器壁吸收鋼水的熱量。本實(shí)用新型所述冷卻裝置可以是本領(lǐng)域公知的可以實(shí)現(xiàn)上述功能的任意冷卻器件，例如可以優(yōu)選為具有迂回通道或水槽的，且具有一定壁厚的容器式金屬結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型所述的冷卻裝置所用材料可由與結(jié)晶器內(nèi)鋼液成分接近的鋼材或熔點(diǎn)高于鋼液溫度的其他耐高溫材料，能夠具有一定的承受鋼液浸蝕的能力，在實(shí)現(xiàn)冷卻介質(zhì)與鋼液之間的傳熱的同時(shí)，不污染鋼液。

本實(shí)用新型所述的移動(dòng)和振動(dòng)裝置主要作用是實(shí)現(xiàn)冷卻裝置的移動(dòng)和振動(dòng)，可是本領(lǐng)域內(nèi)公知的機(jī)械部件與電控部件的有效組合。

本實(shí)用新型所述恒溫裝置可以是本領(lǐng)域公知的恒溫設(shè)備，例如但不限于恒溫器等。本實(shí)用新型所述的流量控制與溫度監(jiān)測(cè)裝置，包括流量控制裝置與溫度檢測(cè)裝置，例如可以是單不限于流量控制儀與溫度計(jì)或溫度檢測(cè)儀的組合等。所述流量控制與溫度監(jiān)測(cè)裝置可以設(shè)置于進(jìn)入管4與排出管5內(nèi)的任意位置，優(yōu)選對(duì)稱設(shè)置在進(jìn)入管4與排出管5內(nèi)的相同區(qū)段位置。

本實(shí)用新型所述的連接部件可以連接移動(dòng)振動(dòng)裝置和冷卻裝置，可以固定冷卻裝置，并且能夠?qū)⒄駝?dòng)傳遞到冷卻裝置。本實(shí)用新型所述的連接部件可以連接移動(dòng)振動(dòng)裝置和冷卻裝置，可以固定冷卻裝置，并且能夠?qū)⒄駝?dòng)傳遞到冷卻裝置，可為常見(jiàn)的機(jī)械裝備中采用的連接器件。

根據(jù)本實(shí)用新型所述的裝置，其中，所述冷卻裝置2的橫截面形狀與所采用結(jié)晶器橫截面形狀相匹配(相同、相似或部分相似)。矩形結(jié)晶器推薦使用扁平形狀的四棱臺(tái)冷卻裝置，圓形結(jié)晶器推薦使用圓臺(tái)形狀的冷卻裝置，也可以是具有倒角、過(guò)渡弧形等其他形狀的冷卻裝置。冷卻裝置的數(shù)量也不局限于單個(gè)，也可以由相同形狀或不同形狀的冷卻裝置組合而成。當(dāng)采用多個(gè)冷卻裝置時(shí)，每個(gè)裝置可以配備獨(dú)自的移動(dòng)和振動(dòng)裝置，也可以若干個(gè)冷卻裝置共用一套移動(dòng)和振動(dòng)裝置。

根據(jù)本實(shí)用新型的裝置，其中，所述冷卻裝置2橫截面面積為同高度結(jié)晶器液面面積的2％-10％。冷卻裝置橫截面面積與同高度結(jié)晶器鋼液面積比過(guò)小時(shí)，冷卻介質(zhì)通過(guò)冷卻裝置降溫的效率受到限制；當(dāng)面積比過(guò)大時(shí)，影響著結(jié)晶器內(nèi)的鋼液的有效流動(dòng)，甚至增加了連鑄生產(chǎn)的故障率。

根據(jù)本實(shí)用新型的裝置，其中，所述的冷卻裝置2沿連鑄方向具有負(fù)錐度。在結(jié)晶器內(nèi)沿著連鑄方向溫度逐漸降低，結(jié)晶器具有負(fù)錐度，冷卻裝置也具有負(fù)錐度，可以實(shí)現(xiàn)冷卻裝置與結(jié)晶器內(nèi)鋼液形狀的匹配，冷卻裝置負(fù)錐度有利于在冷卻裝置表面或附件形核或短暫凝固鋼液由于重力作用，易于從冷卻裝置表面脫落或從表面附近下落，從而促進(jìn)鋼液凝固。

根據(jù)本實(shí)用新型的裝置，其中優(yōu)選地，所述冷卻裝置2內(nèi)可設(shè)有環(huán)形通道或迂回通道，以增大傳熱面積，減少冷卻介質(zhì)用量。所述環(huán)形通道或迂回通道的一端與進(jìn)入管4連接，另一端與排出管5連接。

根據(jù)本實(shí)用新型所述的裝置，其中，所述冷卻裝置2內(nèi)含有冷卻介質(zhì)，所述冷卻介質(zhì)由進(jìn)入管4進(jìn)入冷卻裝置2內(nèi)，由排出管5排出；所述冷卻介質(zhì)為軟水、淬火油或氣體，其中，所述氣體為氮?dú)?、空氣或惰性氣體。

基于實(shí)用新型所述裝置的降低結(jié)晶器鋼液過(guò)熱度的方法，包括以下步驟：

1)通過(guò)移動(dòng)和振動(dòng)裝置3將冷卻裝置2放入結(jié)晶器內(nèi)鋼液中；

2)利用進(jìn)入管4向冷卻裝置2內(nèi)注入冷卻介質(zhì)，冷卻介質(zhì)通過(guò)冷卻裝置2的外殼吸收熱量；

3)通過(guò)排出管5將冷卻裝置2內(nèi)吸收熱量后的冷卻介質(zhì)排出。

其中，所述冷卻介質(zhì)介意為軟水、淬火油或氣體，其中，所述氣體為氮?dú)狻⒖諝饣蚨栊詺怏w。進(jìn)入冷卻裝置的冷卻介質(zhì)的通量需要與所需帶走的熱量、冷卻裝置接觸面積、進(jìn)入管與排出管介質(zhì)的溫度差等匹配。

進(jìn)入和流出冷卻裝置的冷卻介質(zhì)可連續(xù)進(jìn)入冷卻裝置使鋼液除溫，也可以周期性進(jìn)入冷卻裝置使鋼液除溫。當(dāng)按照一定頻率周期性進(jìn)入冷卻裝置時(shí)，在沒(méi)有冷卻介質(zhì)的周期內(nèi)，凝固在冷卻裝置表面的鋼殼可能會(huì)發(fā)生回熔現(xiàn)象，促進(jìn)凝固過(guò)程中等軸晶形核，增加了冷卻工作周期內(nèi)的傳熱效率。

其中，所述冷卻裝置2通過(guò)移動(dòng)和振動(dòng)裝置3進(jìn)行持久性或周期性振動(dòng)。施加持久性或周期性振動(dòng)，一方面能夠加快冷卻裝置周?chē)膫鳠?，另一方面能夠減少鋼液在冷卻裝置表面的凝固。此外，通過(guò)移動(dòng)和振動(dòng)裝置3調(diào)節(jié)冷卻裝置2在結(jié)晶器內(nèi)鋼液的位置，使冷卻裝置2處于工作、空閑或部分浸入鋼液。具體地，冷卻裝置在結(jié)晶器鋼液中的相對(duì)位置可以通過(guò)移動(dòng)振動(dòng)裝置調(diào)節(jié)，并可以具有持久性或周期性輕微振動(dòng)功能。通過(guò)移動(dòng)振動(dòng)裝置可調(diào)節(jié)冷卻裝置在結(jié)晶器內(nèi)鋼液的位置，使冷卻裝置處于工作、空閑、部分工作(冷卻裝置部分浸入鋼液)狀態(tài)；也可以在工作狀態(tài)中，根據(jù)結(jié)晶器內(nèi)溫度場(chǎng)分布做小范圍的移動(dòng)。冷卻裝置在結(jié)晶器內(nèi)鋼水的位置可根據(jù)結(jié)晶器鋼水的流場(chǎng)和溫度分布確定，原則上遠(yuǎn)離結(jié)晶器器壁，盡量處于中心或中間鋼液溫度較高的區(qū)域。

其中，利用恒溫裝置使冷卻介質(zhì)保持恒定溫度。使用流量控制與溫度監(jiān)測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)冷卻介質(zhì)的定時(shí)或定量輸入以及冷卻介質(zhì)溫度的適時(shí)監(jiān)控。冷卻介質(zhì)從恒溫裝置通過(guò)進(jìn)入管進(jìn)入冷卻裝置，吸收熱量后溫度，經(jīng)排出管回到恒溫裝置，可以循環(huán)利用。進(jìn)入管和排出管線路上的流量控制與溫度監(jiān)測(cè)裝置，一方面可以監(jiān)測(cè)是否有冷卻介質(zhì)泄露，另一方面冷卻介質(zhì)進(jìn)出冷卻裝置的溫度差也是控制冷卻效果的參數(shù)。

本實(shí)用新型提出的降低結(jié)晶器過(guò)熱度的裝置具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作靈活、簡(jiǎn)單有效的特點(diǎn)。當(dāng)冷卻裝置為類似鋼帶的上寬下窄的四棱臺(tái)形狀時(shí)，可以起到常見(jiàn)結(jié)晶器喂鋼帶機(jī)的使用效果，具有設(shè)備制造費(fèi)用少、不污染鋼水，運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)通過(guò)調(diào)整或改變冷卻裝置的形狀、冷卻裝置在結(jié)晶器內(nèi)相對(duì)位置、振動(dòng)裝置的參數(shù)、冷卻介質(zhì)的流量和溫度等多工藝參數(shù)的變化，滿足不同結(jié)晶器不同溫度鋼水的過(guò)熱度要求。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的降低結(jié)晶器鋼液過(guò)熱度的裝置示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的冷卻裝置側(cè)視圖。

圖3為本實(shí)用新型的冷卻裝置內(nèi)設(shè)置迂回通道的示意圖。

附圖標(biāo)識(shí)

1、結(jié)晶器 2、冷卻裝置 3、移動(dòng)和振動(dòng)裝置 4、進(jìn)入管

5、排出管 6、恒溫裝置 7、流量控制與溫度監(jiān)測(cè)裝置

8、鋼液 9、支架 10、連接部件

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)用新型提供的一種降低結(jié)晶器鋼液過(guò)熱度的裝置，包括密封的冷卻裝置2、移動(dòng)和振動(dòng)裝置3、進(jìn)入管4、排出管5、恒溫裝置6、流量控制與溫度監(jiān)測(cè)裝置7、支架9和連接部件10；其中，所述支架9連接于移動(dòng)和振動(dòng)裝置3，所述移動(dòng)和振動(dòng)裝置3通過(guò)連接部件10與冷卻裝置2連接；所述進(jìn)入管4與排出管5均分別一端與冷卻裝置2相連，另一端與恒溫裝置6相連；所述流量控制與溫度監(jiān)測(cè)裝置7分別設(shè)置于進(jìn)入管4與排出管5內(nèi)。

所述冷卻裝置2的橫截面形狀與所采用結(jié)晶器橫截面形狀相匹配。所述冷卻裝置2橫截面面積為同高度結(jié)晶器液面面積的2％-10％。所述的冷卻裝置2沿連鑄方向具有負(fù)錐度(如圖2所示)。優(yōu)選地，所述冷卻裝置2內(nèi)可設(shè)有環(huán)形通道或迂回通道(如圖3所示)。所述冷卻裝置2內(nèi)含有冷卻介質(zhì)，所述冷卻介質(zhì)由進(jìn)入管4進(jìn)入冷卻裝置2內(nèi)，由排出管5排出。所述冷卻裝置2，可以由若干個(gè)冷卻裝置2并聯(lián)設(shè)置，每個(gè)冷卻裝置均分別與一個(gè)移動(dòng)和振動(dòng)裝置3連接；也可以，由若干個(gè)冷卻裝置2并聯(lián)設(shè)置，若干冷卻裝置2共用一個(gè)移動(dòng)和振動(dòng)裝置3。

使用本實(shí)用新型的裝置降低結(jié)晶器鋼液過(guò)熱度時(shí)，通過(guò)移動(dòng)和振動(dòng)裝置3將冷卻裝置2放入結(jié)晶器1內(nèi)的鋼水8中適當(dāng)位置；冷卻介質(zhì)通過(guò)恒溫裝置6由進(jìn)入管4向冷卻裝置2內(nèi)注入，恒溫裝置6可以保證冷卻介質(zhì)溫度在較小的范圍內(nèi)變化，冷卻介質(zhì)通過(guò)冷卻裝置2的外殼吸收熱量；通過(guò)排出管5將冷卻裝置2內(nèi)吸收熱量后的冷卻介質(zhì)排出。所述冷卻介質(zhì)可以為軟水、淬火油或氣體，其中，所述氣體為氮?dú)?、空氣或惰性氣體。

根據(jù)本實(shí)用新型，其中，所述冷卻裝置2通過(guò)移動(dòng)和振動(dòng)裝置3進(jìn)行持久性或周期性振動(dòng)。通過(guò)移動(dòng)和振動(dòng)裝置3調(diào)節(jié)冷卻裝置2在結(jié)晶器內(nèi)鋼液的位置，使冷卻裝置2處于工作、空閑或部分浸入鋼液。利用恒溫裝置使冷卻介質(zhì)保持恒定溫度。使用流量控制與溫度監(jiān)測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)冷卻介質(zhì)的定時(shí)或定量輸入。

實(shí)施例1

本實(shí)例所采用的結(jié)晶器為板坯結(jié)晶器，冷卻裝置外形上端截面尺寸大，下端截面尺寸小，為近似扁平的四棱臺(tái)形狀，材質(zhì)為與鋼液成分相同的鋼材，內(nèi)部具有迂回通道。

使用本實(shí)用新型的降低結(jié)晶器鋼液過(guò)熱度裝置去降低結(jié)晶器鋼液過(guò)熱度時(shí)，通過(guò)移動(dòng)和振動(dòng)裝置3將冷卻裝置2放入結(jié)晶器1內(nèi)的鋼水8中；冷卻介質(zhì)通過(guò)恒溫裝置6由進(jìn)入管4向冷卻裝置2內(nèi)注入，恒溫裝置6可以保證冷卻介質(zhì)溫度保持恒定溫度，冷卻介質(zhì)通過(guò)冷卻裝置2的外殼吸收熱量；通過(guò)排出管5將冷卻裝置2內(nèi)吸收熱量后的冷卻介質(zhì)排出。所述冷卻介質(zhì)可以為軟水、淬火油或氣體，其中，所述氣體為氮?dú)?、空氣或惰性氣體。流量控制與溫度監(jiān)測(cè)裝置7實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的定時(shí)或定量輸入以及冷卻介質(zhì)溫度的適時(shí)監(jiān)控。

本實(shí)用新型的降低結(jié)晶器鋼液過(guò)熱度裝置可以替代成本較高，工藝復(fù)雜的喂帶機(jī)，使用本實(shí)用新型大約能除低鋼水過(guò)熱度2-5℃。

最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。