一种结晶器钢水辅助冷却装置及使用方法

技术领域

本发明涉及钢水冷却技术领域，尤其涉及到一种结晶器钢水辅助冷却装置及使用方法。

背景技术

在合金钢连铸工艺过程中，由于凝固过程自然选分结晶的结果，中心偏析与中心缩松是影响连铸坯质量的主要缺陷，同时也会影响到轧材的质量。特别对于中高碳合金钢，减轻或消除中心偏析与中心缩松是连铸工艺必须解决的难题。采用合理的首末搅参数，及投入使用轻压下可有效的提高铸坯低倍质量及中心偏析指数，但只能减轻，不能从根本上解决。

所以合理控制冷却是解决铸坯偏析的一个重要手段，现在几乎所有的连铸机均采用结晶器自外向内冷却，中心偏析、疏松严重，能不能使连铸凝固过程实现自内向外、自外向内实现双向冷却是解决此问题的关键。实现自内向外冷却，不能采用结晶器水冷的方式，由于内部冷却，如果采用水冷，冷却体埋在钢水内部，一旦泄露，就会出现爆炸等安全事故，且没有切实可行的办法，因此不可行。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种结晶器钢水辅助冷却装置及使用方法，可以实现钢水自内向外冷却，以热传导的方式降低钢水温度，变相降低钢水过热度，最大限度地解决钢水偏析和疏松问题，提升连铸坯的内部质量。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种结晶器钢水辅助冷却装置，包括换热器、与换热器的介质出口连通的第一循环导管，以及与换热器的介质入口连通的第二循环导管，第一循环导管和第二循环导管内填充有金属冷却液，所述第一循环导管和/或第二循环导管上安装有循环泵装置，第一循环导管远离换热器的一端和第二循环导管远离换热器的一端通过位于钢液面以下的冷却体连接，冷却体内设有连通第一循环导管和第二循环导管的通道。

作为优化，第一循环导管伸至钢液面以下的部位和第二循环导管伸至钢液面以下的部位均包覆有耐材保护套管。本优化方案通过设置耐材保护套管，避免第一循环导管和第二循环导管受钢水的高温而穿透，从而避免了冷却液的泄露。

作为优化，所述第一循环导管和第二循环导管均沿竖直方向延伸，所述换热器位于结晶器的正上方。本优化方案的设置，使得冷却液的流动更加顺畅，避免由于弯角过多而增加流动阻力。

本方案还提供一种结晶器钢水辅助冷却装置的使用方法：将冷却体置于结晶器内，并固定在钢液面以下，启动循环泵装置，使金属冷却液在换热器、第一循环导管、冷却体和第二循环导管形成的闭合回路中循环；工作时，通过换热器将钢水的热量导出,通过控制金属冷却液速度的方式控制冷却速度，使冷却体表面凝固一层冷钢，冷钢形成温度梯度，通过热传导的方式降低钢水温度，变相降低钢水过热度，提升连铸坯的内部质量。

作为优选，所述金属冷却液为液态的铅铋合金或镓铟合金，该两种合金的熔点低、沸点高、比热容大、导热性好，并且不与钢水发生化学反应，既保证了冷却效果，同时保证了使用安全。

本发明的有益效果为：创造性地将用于核反应堆冷却和计算机芯片散热的铅铋合金和镓铟合金应用在钢水冷却，实现了结晶器内钢水自内向外的冷却，给结晶器内钢水的双向冷却提供了保证；使用的冷却液为熔点低、沸点高、比热容大和导热性好的液态金属冷却液，金属冷却液不能与钢水存在化学反应，没有安全隐患，冷却液封闭流动，消耗十分小；以热传导的方式降低钢水温度，变相降低钢水过热度，最大限度地解决钢水偏析和疏松问题，提升连铸坯的内部质量；安装方便、操作简单和可操作性高。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图中所示：

1、换热器，2、金属冷却液，3、第一循环导管，4、循环泵装置，5、保护渣面，6、耐材保护套管，7、钢液面，8、结晶器， 9、冷却体。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置，本发明实施例中所用的未具体注明的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。

如图1所示一种结晶器钢水辅助冷却装置，包括换热器1、与换热器的介质出口连通的第一循环导管3，以及与换热器的介质入口连通的第二循环导管，第一循环导管和第二循环导管内填充有金属冷却液2，本实施例的金属冷却液为液态的铅铋合金或镓铟合金，熔点低、沸点高、比热容大、导热性好，且不与钢水存在化学反应。

所述第一循环导管和/或第二循环导管上安装有循环泵装置4，本实施例的循环泵装置4安装第二循环导管上，金属冷却液经过换热器时被冷却。

第一循环导管远离换热器的一端和第二循环导管远离换热器的一端通过位于钢液面7以下的冷却体9连接，冷却体9内设有连通第一循环导管和第二循环导管的通道。 为了提高冷却液的流动效果，本实施例的第一循环导管和第二循环导管均沿竖直方向延伸，所述换热器位于结晶器8的正上方。

第一循环导管伸至钢液面以下的部位和第二循环导管伸至钢液面以下的部位均包覆有耐材保护套管6，耐材保护套管与第一循环导管、第二循环导管复合，以保护循环导管，防止钢水烧坏循环导管而引起冷却液泄漏。

本实施例一种结晶器钢水辅助冷却装置的使用方法：

将冷却体置于结晶器8内，并固定在钢液面7以下，钢液面上方为保护渣面5，启动循环泵装置，使金属冷却液在换热器、第一循环导管、冷却体9和第二循环导管形成的闭合回路中循环；工作时，通过换热器将钢水的热量导出,通过控制金属冷却液速度的方式控制冷却速度，使冷却体表面凝固一层冷钢，冷钢形成温度梯度，通过热传导的方式降低钢水温度，变相降低钢水过热度，提升连铸坯的内部质量。

实际生产中，采用此装置应用于GCr15轴承钢的连铸生产，采用镓铟合金作为冷却液，生产φ500mm断面连铸坯，结晶器和末端电搅配合使用，二冷采用弱冷模式进行生产，过热度控制为15～25℃，拉速为0.35m/min，没有采用轻压下技术，连铸坯中心碳偏析指数可以达到0.97-1.03。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。