专利名称：带有热管冷却系统的连铸结晶器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有热管冷却系统的连铸结晶器，属连铸结晶器冷却技术领域。
背景技术：
连铸过程是将钢液注入结晶器内，连续获得铸坯的过程。它是连接炼钢和轧钢的 中间环节，是炼钢生产的重要组成部分。传统的结晶器是一个强制水冷的无底铜套，它是连 铸生产中非常重要的部件，在连铸生产中起着重要作用，被称为连铸设备的"心脏"。钢水在 结晶器中初步凝结成铸坯的外形，结成有一定厚度的坯壳，以保证铸坯在机械应力和热应 力的综合作用下，既不会被拉断，也不至产生扭曲变形等缺陷。为了获得形成初始凝固坯壳 所需要的温度梯度，通常选用循环水系统对结晶器铜壁进行冷却，这给连铸生产过程带来 了一系列的问题。由于结晶器的温度较高，结晶器铜套内部的冷却水受热将产生一部分的 水蒸气，这些气体的存在破坏了冷却水和结晶器内壁的接触，影响了冷却水和结晶器之间 的热量交换，当冷却水流量达到一定程度时，增大流量对冷却效果将不再有明显影响，而此 时初始凝固坯壳的厚度也不会有明显变化，这就制约了拉坯速度的提高。此外，结晶器内壁 的水槽也容易被夹杂物和水垢堵塞，这也影响了冷却效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有热管冷却系统的、具有良好传热效果的连铸结晶 器。 热管是一种导热效果极好的超级导热元件，导热能力超过铜的数百倍甚至上千 倍。它可以在微小的温差范围内反应，自动调节长度方向的温度分布，迅速地传输热量，常 被认为是等温元件。若将热管技术应用于上述的连铸结晶器冷却系统，无疑将会改善结晶 器的冷却效果，增加初始凝固坯壳的厚度，从而提高拉坯速度。 本发明是一种带有热管冷却系统的连铸结晶器，包括有浸入式水口、连铸结晶器 铜管、冷却水套、热管；其特征在于结晶器铜管位于整个装置的中心部位，热管将结晶器 铜管和外围冷却水套连接起来；热管和连铸结晶器铜管相连接的一端为蒸发端，热管的另 一端与冷却水套相连接，此端为冷凝端；热管有多组，分别分布在结晶器铜管外侧的宽面和 窄面；根据需要，热管的排布方式以及每组热管的数量可以有所不同；热管的轴线和连铸 结晶器铜管的外表面之间呈一定的夹角。 所述的热管为重力热管或有芯热管，呈倾斜形式布置；所述热管的壳体材料为铜、 铝或不锈钢；所选的工作介质为甲醇。 所述的热管可优先选择为有芯热管，该热管在其壳体的内壁设有吸液芯，通过该 吸液芯，可使工作介质在冷凝段的液态物质籍毛细作用回流到蒸发段。 本发明装置的特点是利用热管冷却系统来实现对连铸结晶器的冷却，从而达到提 高结晶器温度梯度的目的，相比传统的水冷铜模结晶器，本发明的效果更优越。
图1为本发明带有热管冷却系统的连铸结晶器沿图3中C-C线的宽面剖视图。
图2为本发明带有热管冷却系统的连铸结晶器沿图3中D-D线的窄面剖视图。
图3为本发明带有热管冷却系统的连铸结晶器的俯视图。
图4为有芯热管结构示意图。
具体实施实方式 本发明为带有热管冷却系统的连铸结晶器，与传统的结晶器相比，其主要的差别 在于用热管系统实现了对结晶器的冷却，取代了传统结晶器的水冷方式。参见图1、图2和 图3，本实施例中的带有热管冷却系统的连铸结晶器，包括有浸入式水口 1、结晶器铜管2、 热管3、冷却水套4。钢液从位于结晶器铜管2顶部的浸入式水口 1进入结晶器铜管2 ;结 晶器铜管2的宽面和窄面的外侧都和热管3相连接，热管3和结晶器铜管2相连接的一端 为蒸发端，热管3的另一端与冷却水套4相连接，此端即为冷凝端；冷却水套4是围绕结晶 器铜管2的腔体夹层冷却水套，冷却水套4的底部设有进水口，顶部设有出水口，冷却水来 自冷却水槽，为安全起见，供水水槽设有限位传感器，以确保一定水位及防止供水不足；热 管3采用有芯热管(参见图4)，该热管在其壳体5的内壁设有吸液芯6，通过该吸液芯6，可 使工作介质在冷凝段的液态物质藉毛细作用回流到蒸发段；热管3设有多组，分别安装在 结晶器铜管2的宽面和窄面；热管3的轴线和结晶器铜管的表面之间呈一定的夹角，夹角范 围位于0° 180°之间，热管3最好从结晶器铜管(2)到冷却水套(4)呈向上倾斜布置。
热管3的壳体材料为铜或铝；管内的工作介质为甲醇。 本发明装置中的热管的使用数量、种类、尺寸及安装角度可根据具体工艺要求及 金属、合金的种类而定。 本发明装置的运作过程简单叙述如下当结晶器铜管2温度升高，热量通过热管 蒸发端和充满工作液体的吸液芯6传递到液汽分界面，工作液体在蒸发段内的液汽分界面 上蒸发为蒸汽，蒸汽从蒸发段经过绝热段流到冷凝段，蒸汽在冷凝段的汽液分界面上凝结， 热量从汽液分界面通过吸液芯6、工作液体和管壁传给冷却水套4，在吸液芯内由于毛细作 用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。这样循环往复，使结晶器铜管2的热量源源不断地 被带走，并逐渐使结晶器接近冷却水的温度。
权利要求
一种带有热管冷却系统的连铸结晶器，包括有浸入式水口(1)、结晶器铜管(2)、冷却水套(4)，其特征在于所述带有热管冷却系统的连铸结晶器采用热管(3)连接结晶器铜管(2)和冷却水套(4)，热管(3)的一端和结晶器铜管(2)外侧相连接，热管(3)的另一端和冷却水套(4)相连接，在结晶器铜管(2)的宽面或窄面上可以分别连接一个或多个热管，热管(3)轴线与结晶器铜管(2)表面的夹角范围位于0°～180°之间。
2. 如权利要求l所述的带有热管冷却系统的连铸结晶器，其特征在于所述热管(3)为 重力热管或有芯热管，所述热管(3)从结晶器铜管(2)到冷却水套(4)呈向上倾斜。
3. 如权利要求1或2所述的带有热管冷却系统的连铸结晶器，其特征在于所述热管 (3)的壳体材料为铜、铝或不锈钢，所选择的工作介质为甲醇。
全文摘要
本发明涉及一种带有热管冷却系统的连铸结晶器，属连铸结晶器冷却技术领域。本发明的结构主要包括有浸入式水口(1)、结晶器铜管(2)、热管(3)、冷却水套(4)。结晶器铜管(2)位于整个装置的中心部位，热管(3)将结晶器铜管(2)和外围冷却水套(4)连接起来；热管(3)的蒸发端和结晶器铜管(2)相连接，热管(3)的冷凝端和冷却水套(4)相连接；热管(3)有多组，分布在结晶器铜管(2)的宽面和窄面。本发明的装置能提高结晶器冷却效率，有助于拉坯速度的提高。
文档编号B22D11/112GK101780531SQ20101012653
公开日2010年7月21日 申请日期2010年3月17日 优先权日2010年3月17日
发明者任忠鸣, 邓康, 郭浩, 钟云波, 雷作胜 申请人:上海大学