一種新型方坯連鑄二冷水調節機構的制作方法
【專利摘要】一種新型方坯連鑄二冷水調節機構，包括可調二冷水的噴淋架，可調二冷水的噴淋架包括內弧噴淋架，外弧噴淋架，內弧噴淋架和外弧噴淋架上均垂直設置有噴口相對的多個內外弧噴嘴，內弧噴淋架和外弧噴淋架的左右兩側分別設置有左側噴淋架和右側噴淋架，左側噴淋架和右側噴淋架上均垂直設置有噴口相對的多個左右側噴嘴；每個噴淋架端部都帶有和車間配管聯接用的進水管接頭和進氣管接頭，使用時，通過金屬軟管將噴淋架和車間配管連接，實現水氣接通；解決了由于考慮加工制造、裝卸與維修、設備成本等問題而不得以將二冷區分為若干小區，造成冷卻水量不能精細調節、冷卻效果不佳問題；本實用新型能夠在節約成本的前提下，精細化調節水量，使二冷水實際水流密度盡量接近理論水流密度，顯著改善鑄坯質量。
【專利說明】
一種新型方坯連鑄二冷水調節機構
技術領域
[0001]本實用新型涉及方坯連鑄二次冷卻技術領域，具體涉及一種新型方坯連鑄二冷水調節機構。
【背景技術】
[0002]隨著連鑄技術的高速發展，以及市場對鑄坯質量要求的提高，二次冷卻問題受到越來越多的重視。二冷的目的是使鑄坯離開結晶器后接受連續冷卻并在盡可能短的時間內完全凝固，以提高鑄機的生產能力。冷卻水量沿鑄坯長度方向的分配，鑄坯從結晶器出來往下運動，鑄坯表面溫度逐步降低，坯殼增厚，所以二冷水量(冷卻強度)從上往下逐步減少，需要的水流密度逐漸減小。對于弧形連鑄機而言，內弧、外弧面冷卻水的冷卻效率是有差異的，由于內弧面常有給水，而外弧面上噴水水滴難以在鑄坯面上停留，所以應該在設計的時候考慮到內外弧水量的差異。
[0003]連鑄坯在二次冷卻的過程中，要求鑄坯的表面溫度在控制的范圍內平滑過渡，盡量減小波動，才能獲得良好的內外部質量。
[0004](I)鑄坯冷卻強度合適。在不同的區域連鑄坯需要的冷卻強度是不同的。
[0005](2)均勻冷卻。在保證冷卻強度的條件下，避免局部鑄坯表面溫降過快使溫度應力陡增而引起表面裂紋。
[0006](3)高效率冷卻。合理的氣水比實現高效冷卻。
[0007](4)鑄坯表面溫度控制在一個合理的范圍內，以保證輥子之間形成的鼓肚量最小；但要避免在鋼的低溫脆性區(700?900)進行矯直。
[0008]為了實現上述目的，目前方坯連鑄機都采用的是分區控制二冷水量，盡量使得實際的二冷水量接近目標二冷水量。但是由于考慮加工制造、裝卸與維修、設備成本等問題，而不得以根據不同的鋼種、拉速等條件只能將二冷區劃分為3?4個冷卻區進行分別控制。由于二冷區是由于客觀因素為而人為劃分的，經常有二冷區劃分不合理，同一冷卻區域冷卻強度相同，但是實際需要的冷卻強度是逐漸變化的。冷卻水流密度不能自然平滑過渡，二冷水量不能精確調節、冷卻效果不佳問題。造成鑄還質量不能達標。
[0009]目前方坯的二冷區域分區控制以后每個冷卻區的水量是一樣的，對于矩形坯而言，同一冷卻區內外弧的噴嘴一樣，左右側的噴嘴一樣。只能較粗的區別控制二冷水。要想精細調節水流密度，得到更好的鑄坯質量，目前的二冷調節方法和機構無法實現這一要求。
[0010]為了得到更好的鑄坯質量，二冷噴淋水的水量必須盡量接近目標水量，這就要求沿著鑄坯拉坯方向二冷水的水量逐漸減小，能夠逐段調節。但是由于目前二冷水的分區制度以及滿足二冷分區制度的二冷設備結構，每一個二冷區的水量是一樣的，只是在生產矩形坯時內外弧和左右側的噴嘴不同來調節水量。在一個冷卻區，沿著長度方向是無法調節水量的。
[0011]要想精細化調節水量可以從以下兩個方面考慮。其一將二冷分區分的更多分區更細，但是分區增多，水系統需要的控制調節閥門、流量計等儀表類設備以及管路都會增多。首先增加這些設備生產成本肯定會增加不少，維護量也加大，再者系統更加復雜需要的空間更大，對于老的連鑄機可能空間不夠，無法安裝新增的設備。總體上而言也不經濟。
[0012]其二可以保持目前二冷分區不變，在一個冷卻內部不同的位置安裝不同的噴嘴來實現水量差異化調節。但是這樣就需要很多種類的噴嘴，生產準備件倍增，生產成本提高，而且噴嘴型號太多很容易安裝錯誤，可能適得其反，造成不必要的麻煩。
[0013]基于以上分析可知，為了實現減少投資，精細化調節水量，使二冷水流密度盡量接近目標水流密度，目前的方法和設備是無法實現的。
【發明內容】
[0014]為了克服上述現有技術存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種新型方坯連鑄二冷水調節機構，解決了由于考慮加工制造、裝卸與維修、設備成本等問題而不得以將二冷區分為若干小區，造成冷卻水量不能精細調節、冷卻效果不佳問題;本實用新型能夠在節約成本的前提下，精細化調節水量，使二冷水實際水流密度盡量接近理論水流密度，顯著改善鑄坯質量。
[0015]為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0016]—種新型方坯連鑄二冷水調節機構，包括可調二冷水的噴淋架，所述可調二冷水的噴淋架包括內弧噴淋架I，外弧噴淋架4，內弧噴淋架I和外弧噴淋架4上均垂直設置有噴口相對的多個內外弧噴嘴5，內弧噴淋架I和外弧噴淋架4的左右兩側分別設置有左側噴淋架2和右側噴淋架3，左側噴淋架2和右側噴淋架3上均垂直設置有噴口相對的多個左右側噴嘴6;所述內弧噴淋架1、外弧噴淋架4、左側噴淋架2和右側噴淋架3均焊接在一起，每個噴淋架端部都帶有和車間配管聯接用的進水管接頭和進氣管接頭，使用時，通過金屬軟管將噴淋架和車間配管連接，實現水氣接通。
[0017]所述內外弧噴嘴5為同一型號，所述左右側噴嘴6為同一型號。
[0018]所述右側噴淋架3包括焊接在一起的右側噴淋架進水管9和右側噴淋架進氣管10;所述左右側噴嘴6通過噴嘴進水軟管7與右側噴淋架進水管9連通實現水路連通;所述左右側噴嘴6后端設置有調節氣體壓力的噴嘴節流板8，所述左右側噴嘴6和噴嘴節流板8通過螺栓11、螺母12和墊圈13與右側噴淋架進氣管10連通實現氣路連通;所述內弧噴淋架1、外弧噴淋架4和左側噴淋架2與右側噴淋架3的連接結構相同。
[0019]所述噴嘴節流板8為中間開孔且孔徑可調的擋板。通過調節孔徑來調節進入噴嘴的氣水比。
[0020]所述內外弧噴嘴5和左右側噴嘴6的數量為6個。
[0021 ]和現有技術相比較，本實用新型具備如下優點:
[0022]1.能夠精細調節二冷噴淋水，設備成本低。
[0023]2.調節方法簡單，電氣控制系統無需修改。
[0024]3.既能在新設計的鑄機上使用，也能在改造的老鑄機上使用;適應性強。
[0025]4.精細調節二冷水的情況下設備構成簡單。
[0026]5.鑄坯冷卻強度更加合理，冷卻更加均勻，提高冷卻效率，有效控制鑄坯表面溫度。
[0027]6.達到冷卻鑄坯實際需要水量的前提下節約二冷水。
[0028]7.能夠顯著改善鑄坯質量。
[0029]總之，本實用新型提供了一種新型的方坯連鑄二冷水調節機構，解決了由于考慮加工制造、裝卸與維修、設備成本等問題而不得以將二冷區分為若干小區，造成冷卻水量不能精確調節、冷卻效果不佳問題。
[0030]本實用新型能夠在節約成本的前提下，精細化調節水量，使二冷水實際水流密度盡量接近理論水流密度，調節方法簡單，設備構成簡單，節約二冷水，顯著改善鑄坯質量。
【附圖說明】
[0031]圖1是噴淋冷卻水理論密度分布曲線圖。
[0032]圖2是現有二冷分區控制以后噴淋冷卻水的系統原理圖。
[0033]圖3是現有二冷分區控制以后噴淋冷卻水實際密度分布圖。
[0034]圖4本實用新型可以調節二冷水的噴淋架結構的主視圖。
[0035 ]圖5是圖4沿A-A向的剖視圖。
[0036]圖6是圖5的局部放大圖。
[0037]圖7采用本實用新型新型二冷水調節方法及結構以后噴淋冷卻水密度分布圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明。
[0039]如圖1所示，噴淋冷卻水理論密度分布。圖中橫坐標為冷卻區長度，縱坐標為單位長度冷卻水量，曲線為理論二冷水密度分布。為了得到良好的鑄坯質量，理論上要求二冷水的分布沿拉坯方向從上到下逐漸減少，鑄坯表面的水量密度分布曲線光滑連續。
[0040]如圖2所示，現有二冷分區控制以后噴淋冷卻水的系統原理圖。以二冷Π區為例，目前的二冷采用氣水冷卻，冷卻水、冷卻氣體通過各自管路最終到達噴嘴，經過噴嘴混合以后最終噴出，由于二冷壓縮空氣的作用，將二冷水霧化。氣水噴霧冷卻強度是由噴霧冷態特性參數決定的，主要有水流密度、霧滴大小、霧滴沖擊速度，這些特性參數可以通過調節水壓和氣壓的工作位置而改變。即可以通過調節氣水比來實現對冷卻強度的控制。對于某一噴嘴，可調參數只有氣壓和水壓，通過調整氣水比來改變冷態特性參數(水流密度、霧滴沖擊速度、霧滴尺寸)，從而調整冷卻強度。
[0041]從圖2中可以看出，目前這種分區控制方式，一個冷卻區的水量可以通過調節水路上氣動調節閥和氣路上的調壓閥來實現冷卻水量的遠程調節。但是一個冷卻區往往有一定的長度，冷卻內部有多個噴嘴，由于冷卻區內部的水量是相同的，所以對于一個冷卻區內部水量是無法調節的。
[0042]如圖3所示，現有二冷分區控制以后噴淋冷卻水實際密度分布。圖中橫坐標為冷卻區長度，縱坐標為單位長度冷卻水量，曲線為理論二冷水密度分布，柱狀圖為實際二冷水密度分布。通過圖2目前二冷分區控制以后噴淋冷卻水的系統原理圖分析可知，同一冷卻內部的冷卻水量是相同的，因此如果將二冷區劃分為四個冷卻區，則實際的冷卻水密度就會如圖3所示，是一個階梯狀跳躍式的，和理論冷卻水密度有一定的差距。
[0043]基于上述幾方面原因，為了使實際冷卻水密度盡量接近理論冷卻水密度，從而能夠得到更好的鑄坯質量，必須有一種新的二冷水調節方法和結構。下面就結合附圖介紹一下本實用新型新型方坯連鑄二冷水調節機構。
[0044]如圖4和圖5所示，對于方坯連鑄機而言，一般冷卻區劃分為3到4個冷卻區，以二冷Π區為例，新型方坯連鑄二冷水調節機構包括可調二冷水的噴淋架，所述可調二冷水的噴淋架包括內弧噴淋架I，外弧噴淋架4，內弧噴淋架I和外弧噴淋架4上均垂直設置有噴口相對的多個內外弧噴嘴5，內弧噴淋架I和外弧噴淋架4的左右兩側分別設置有左側噴淋架2和右側噴淋架3，左側噴淋架2和右側噴淋架3上均垂直設置有噴口相對的多個左右側噴嘴6;所述內弧噴淋架1、外弧噴淋架4、左側噴淋架2和右側噴淋架3均焊接在一起，每個噴淋架端部都帶有和車間配管聯接用的進水管接頭和進氣管接頭，設備上線以后，通過金屬軟管將噴淋架和車間配管連接，實現水氣接通。噴淋架與設備本體之間的聯接采用傳統的銷釘、斜鐵聯接方式，沒有特殊的要求。圖中，14為右側進水管接頭、15為右側進氣管接頭。
[0045]本實用新型調節機構在設備上需要的安裝空間小，而且氣管和水管焊接在一起以后整個噴淋架的剛度得到很大的改善，避免了噴淋架的變形而引起的噴嘴噴射角度、噴射距離的變化導致鑄坯質量的下降。
[0046]噴淋架與車間配管通過軟管聯接，拆卸更換都很方便，便于后期設備的維護。
[0047]如圖5主要體現中間矩形為鑄坯的橫斷面示意，主要表達噴嘴、噴淋架與鑄坯之間的關系。
[0048]作為本實用新型的優選實施方式，所述內外弧噴嘴5為同一型號，所述左右側噴嘴6為同一型號。整個Π區有兩種噴嘴。氣水噴霧冷卻強度是由噴霧冷態特性參數決定的，主要有水流密度、霧滴大小、霧滴沖擊速度，這些特性參數可以通過調節水壓和氣壓的工作位置而改變。即可以通過調節氣水比來實現對冷卻強度的控制。
[0049]如圖6所示，所述右側噴淋架3包括焊接在一起的右側噴淋架進水管9和右側噴淋架進氣管10;所述左右側噴嘴6通過噴嘴進水軟管7與右側噴淋架進水管9連通實現水路連通;所述左右側噴嘴6后端設置有調節氣體壓力的噴嘴節流板8，所述左右側噴嘴6和噴嘴節流板8通過螺栓11、螺母12和墊圈13與右側噴淋架進氣管10連通實現氣路連通，最后氣水進入6噴嘴內部混合，經過噴嘴噴出氣霧到達鑄坯表面，起到冷卻鑄坯的作用。所述內弧噴淋架1、外弧噴淋架4和左側噴淋架2與右側噴淋架3的連接結構相同。
[0050]所述噴嘴節流板8為中間開孔且孔徑可調的擋板。通過調節孔徑來調節進入噴嘴的氣水比。為了得到不同的冷卻強度，在不同的冷卻部位需要不同的冷卻水量。通過更換不同的噴嘴節流板8來達到調節水量的目的。噴嘴節流板8是中間開孔的板子，通過改變孔徑的大小從而實現調節氣壓的作用，進而實現調節水量的目的。
[0051]對于某一噴嘴，可調參數只有氣壓和水壓，通過調整氣水比來改變冷態特性參數(水流密度、霧滴沖擊速度、霧滴尺寸)，從而調整冷卻強度。本實用新型是通過改變氣體進入噴嘴之前的孔徑，從而實現調節氣體壓力的作用，進而達到調節氣水比控制水流密度的目的。具體是通過在不同位置的噴嘴使用不同的噴嘴節流板8，而實現上述目的。如圖5所示，每根噴淋架上有6個噴嘴，從第一排至第六排噴嘴節流板是不一樣的，通過調節氣量，達到調節水流密度的效果。
[0052]如圖7所示，采用本實用新型新型二冷水調節方法及結構以后噴淋冷卻水密度分布。由于在同一冷卻區不同位置實際需要的冷卻水流量是不同的，通過使用新型二冷水調節機構以后，可以通過在不同的位置使用相應的噴嘴節流板，即可以實現二冷水的精細化調節，實現二冷水的平滑過渡，盡量接近理論二冷水密度分布，得到更好的鑄坯質量。
[0053]綜上所述，本實用新型能夠在節約成本的前提下，精細化調節水量，使二冷水實際水流密度盡量接近理論水流密度，調節方法簡單，設備構成簡單，節約二冷水，顯著改善鑄坯質量。
【主權項】
1.一種新型方坯連鑄二冷水調節機構，包括可調二冷水的噴淋架，其特征在于:所述可調二冷水的噴淋架包括內弧噴淋架(I)，外弧噴淋架(4)，內弧噴淋架(I)和外弧噴淋架(4)上均垂直設置有噴口相對的多個內外弧噴嘴(5)，內弧噴淋架(I)和外弧噴淋架(4)的左右兩側分別設置有左側噴淋架(2)和右側噴淋架(3)，左側噴淋架(2)和右側噴淋架(3)上均垂直設置有噴口相對的多個左右側噴嘴(6);所述內弧噴淋架(I)、外弧噴淋架(4)、左側噴淋架(2)和右側噴淋架(3)均焊接在一起，每個噴淋架端部都帶有和車間配管聯接用的進水管接頭和進氣管接頭，使用時，通過金屬軟管將噴淋架和車間配管連接，實現水氣接通。2.根據權利要求1所述的一種新型方坯連鑄二冷水調節機構，其特征在于:所述內外弧噴嘴(5)為同一型號，所述左右側噴嘴(6)為同一型號。3.根據權利要求1所述的一種新型方坯連鑄二冷水調節機構，其特征在于:所述右側噴淋架(3)包括焊接在一起的右側噴淋架進水管(9)和右側噴淋架進氣管(10);所述左右側噴嘴(6)通過噴嘴進水軟管(7)與右側噴淋架進水管(9)連通實現水路連通;所述左右側噴嘴(6)后端設置有調節氣體壓力的噴嘴節流板(8)，所述左右側噴嘴(6)和噴嘴節流板(8)通過螺栓(U)、螺母(12)和墊圈(13)與右側噴淋架進氣管(10)連通實現氣路連通;所述內弧噴淋架(I)、外弧噴淋架(4)和左側噴淋架(2)與右側噴淋架(3)的連接結構相同。4.根據權利要求3所述的一種新型方坯連鑄二冷水調節機構，其特征在于:所述噴嘴節流板(8)為中間開孔且孔徑可調的擋板;通過調節孔徑來調節進入噴嘴的氣水比。5.根據權利要求3所述的一種新型方坯連鑄二冷水調節機構，其特征在于:每個冷卻區內，所述內外弧噴嘴(5)和左右側噴嘴(6)的數量為6個。
【文檔編號】B22D11/124GK205599891SQ201620275315
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月5日
【發明人】何保衛, 蔣軍, 李積文, 章裕琳
【申請人】中國重型機械研究院股份公司