一种外表面刻有水槽的结晶器铜管的制作方法

本实用新型涉及一种外表面刻有水槽的结晶器铜管，具体涉及一种高效均匀冷却的结晶器铜管，属于钢铁冶金机械行业连铸技术领域。

背景技术：

结晶器是整个连铸机的第一个冷却设备，其冷却性能直接影响着铸坯的质量，是连铸机的“心脏”。现有的结晶器铜管所采用的冷却方式主要是通过铜管与外部结晶器水套之间的水缝来实现。其不足之处是：该种结构必然形成铸坯角部的二维冷却，导致角部过冷；另一方面是不能适应沿拉坯方向铸坯与铜管之间换热强度差异过大的问题。

中国发明专利“双曲线型结晶器铜管”（201110324670.5）采用结晶器内腔锥度曲线为双曲线，四个面的锥度曲线均为双曲线，在弯月面附近有较大曲线梯度，以便更好地迎合弯月面附近对锥度的要求，适应了结晶器纵向上坯壳的收缩, 使得结晶器纵向气隙厚度进一步减小, 有效消除了气隙的不良影响, 增加了整个结晶器的传热效果；发明专利“用于连续铸造的结晶器及其生产方法”（CN105473253A）采用铜管外壁加工多个纵向凹槽，并在外表面缠绕树脂或玻璃钢等多个纤维材料层或覆盖式粘合剂，以实现对铜管的均匀冷却。

以上所述的现有专利技术均试图增强弯月面附近铸坯与铜管之间的换热强度，但这种方案并不能在该位置高效提高铜管与冷却水之间的换热效率。

技术实现要素：

本实用新型目的是针对背景技术的不足，提供一种外表面刻有水槽的结晶器铜管，上部弯月面附近铜管水槽加深，以利于该位置较大的热流密度迅速被冷却水带走；同时基于对铸坯在结晶器内形成坯壳时角部温度低的特征，本实用新型根据钢种、拉拔速度等条件通过计算确定水槽沿管壁周长方向的温度分布，再根据温度分布确定水槽的截面尺寸，使得铸坯坯壳表面温度沿着铜管的管壁周向更加均匀。

按照本实用新型一种外表面刻有水槽的结晶器铜管，所述铜管上端有一定尺寸的翻边法兰，铜管外表面上按照一定尺寸间隔刻有多个水槽，水槽深度沿铜管长度方向呈双曲线分布，从上至下逐渐变浅；水槽的间隔、宽度、同一截面处的深度数据，沿管壁周向各不相同。

按照本实用新型的结晶器铜管，设定所述各水槽的宽度W值为：6～16mm。

按照本实用新型的结晶器铜管，设定所述水槽位于铜管外表面上四个角部之间。

按照本实用新型的结晶器铜管，设定所述各水槽的深度h值为：4～10mm。

按照本实用新型的结晶器铜管，所述铜管上端的翻边法兰为铜管壁厚一体向上延伸一定高度后再向外延伸的凸起，设定向上延伸高度为：8～16mm，向外延伸宽度为：5～10mm。

本实用新型的有益效果是：

1、按照本实用新型的结晶器铜管的水槽的几何尺寸及布置符合高拉速结晶器铜管对连铸过程中坯壳与结晶器铜管之间换热强度变化的需求。

2、水槽沿周长方向尺寸及布置符合铜管内表面与铸坯之间换热均匀的需求。

3、连铸生产中采用本实用新型的结晶器铜管能够提高铜管的换热效率，从而可以提高连铸生产的拉坯速度。

4、铜管上端的翻边法兰加强了结晶器铜管的刚度，减小了结晶器铜管在生产过程中的受热变形，从而提高了结晶器铜管的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型 “一种外表面刻有水槽的结晶器铜管” 实施例立体示意图；

图2为本实用新型 “一种外表面刻有水槽的结晶器铜管” 实施例沿图1左后侧方向正视图；

图3为图2之A-A切面剖面图；

图4为图2沿B-B方向剖视图。

附图中的标记说明：1—结晶器铜管，2—水槽，3—翻边法兰，w1～w4—表示不同尺寸的水槽宽度，h—表示水槽深度。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例作进一步说明，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内，本技术方案中未详细述及的，均为公知技术。

本实用新型一种如图1～图4所示，本实用新型一种外表面刻有水槽的结晶器铜管，其结构为：结晶器铜管1的上端为翻边法兰3，在铜管外表面上按照不同的间隔刻有不同宽度w及深度h的水槽2，根据不同铸坯品种及拉速度，设定水槽2的宽度w不大于16mm且不小于6mm、水槽2的深度h从图1中的上部至下逐渐变浅，呈双曲线分布，其分布曲线根据钢种、拉速等边界条件来确定，使其沿拉坯方向的换热强度与铜管热面沿拉坯方向的换热强度相匹配，设定槽深h不大于10mm且不小于4mm。由图1可看出，结晶器铜管1的水槽2位于铜管外表面上四个角部之间的部位。实际应中，可根据钢种、拉拔速度等条件通过计算确定水槽沿管壁周长方向的温度分布，并根据温度分布情况确定水槽2的截面尺寸，使其铜管内壁与铸坯间的换热均匀。

如图4所示，结晶器铜管1的上端的翻边法兰3为铜管壁厚一体向外延伸的凸起，高8～16mm、宽5～10mm，用以增强结晶器铜管1的刚性，减小由于铜管受热而引起的变形；所述高8～16mm是指水槽顶部至凸起下沿之间距离，所述宽5～10mm是指铜管外壁至凸起外沿之间距离。

采用本实用新型一种外表面刻有水槽的结晶器铜管，可以大幅度提高铜管的环热效率和换热均匀性，从而提高连铸生产的拉坯速度。例如对于150×150方坯，浇注普碳钢，最大拉速可以提高到至少4.5m/min以上，对于200×200方坯，浇注合金钢时，最大拉速最多可以提高到至少3m/min以上，实际应用效果非常显著。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“截面”、“周向”、“深度”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“刻”、“加工”等术语应做广义理解，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。