一种板式水冷钢材连铸系统

技术领域

本发明涉及钢材连铸冷却技术领域，具体为一种板式水冷钢材连铸系统。

背景技术

板式钢材是指具有一定宽度和厚度的矩形钢材，也称为板坯。

现阶段对钢材进行连铸时，首先，将精炼好的钢水从钢包中注入中间包，中间包是一个保温槽，可以缓冲、分配和清洁钢水。然后，将钢水从中间包的水口通过护罩管输送到结晶器，结晶器是一个水冷铜模，可以使钢水快速冷却并初步凝固成形。接着，将结晶器内的铸件拉出，经过二次冷却、电磁搅拌和弯曲矫直等工序，使铸件完全凝固并成为无限长的板坯。最后，将板坯切割成一定长度，并进行标记、检测和储存，或直接送入轧机进行轧制。

在连铸过程中需要多次对钢材进行水冷，分别是一冷区：也称为结晶器冷却区，是指在结晶器内对钢水进行快速冷却并初步凝固成形的过程。一冷区的冷却主要靠结晶器的水冷铜板和结晶器振动装置来实现。二冷区的水冷是通过喷射水或气水混合物到铸坯表面，使铸坯快速冷却并完全凝固的过程。三冷区：也称为切割后冷却区，是指在铸坯经过切割后，通过辊道输送至出坯辊道或储存区域的过程。四冷区：也称为轧制前冷却区，是指在铸坯从连铸机出来后，经过一定的热处理或预轧制工序，再送入轧机进行轧制的过程。

其中，由于钢材处于向下倾斜输出的状态，现有技术的二冷区直喷的水在接触钢材后会沿着钢材向下流，由于这些冷却水已经与高温的钢材表面接触过，此时水中含有很多杂质或气泡，若长时间与钢材接触，会导致钢材表面冷却不均匀或不充分，引起表面氧化、氧化铁皮、气孔等缺陷，从而降低钢材的质量；因此，不满足现有的需求，对此我们提出了一种板式水冷钢材连铸系统。

发明内容

本发明提供了一种板式水冷钢材连铸系统，具备的将二冷区钢材上的水向两边吹，缩短冷却水与钢材表面的接触时间，从而提高钢材质量的有益效果，解决了上述背景技术中所提到二冷区直喷的水在接触钢材后会沿着钢材向下流，由于这些冷却水已经与高温的钢材表面接触过，此时水中含有很多杂质或气泡，若长时间与钢材接触，会导致钢材表面冷却不均匀或不充分，引起表面氧化、氧化铁皮、气孔等缺陷，从而降低钢材的质量的问题。

本发明提供如下技术方案：一种板式水冷钢材连铸系统，包括钢包、中间包、结晶器、传送辊和矫直机，所述钢包、所述中间包、所述结晶器和所述传送辊依次设置，所述矫直机安装在所述传送辊的中部，所述结晶器包括用于对钢液进行第一次冷却的一冷池，所述传送辊上方设置有二冷区，所述二冷区位于所述矫直机之前，所述传送辊邻近所述二冷区的上方安装有二冷喷淋装置，所述二冷喷淋装置包括固定机壳，所述固定机壳的内部安装有第一往复机构和第二往复机构，所述第一往复机构的移动端安装有双齿牙条和控制块，所述第二往复机构的移动端安装有安装板和前侧板，所述前侧板的前侧转动安装有与所述双齿牙条啮合的传动齿轮，所述传动齿轮的前侧固定安装有喷嘴，所述安装板的前侧安装有用于为喷嘴提供冷却水的冷却水输出块以及用于提供冷却气体的风冷输出块，所述控制块与所述喷嘴之间连接有传输管道，所述控制块的侧壁与所述冷却水输出块、所述风冷输出块的侧壁滑动贴合，所述控制块侧壁的所述传输管道的管口与所述冷却水输出块的出水口、所述风冷输出块的出风口间歇对接。

作为本发明所述的一种板式水冷钢材连铸系统可选方案，其中：所述钢包包括第一钢包池、第二钢包池和回转台，所述第一钢包池和所述第二钢包池固定安装在所述回转台上，所述回转台带动所述第一钢包池和所述第二钢包池转动，所述回转台的一侧设置有第一注液管，所述第一注液管的上端口与所述第一钢包池、所述第二钢包池间歇对接，所述中间包包括中间池和第二注液管，所述第一注液管的下端与所述中间池插接，所述第二注液管连接在所述中间池的下端，所述第二注液管的下端与所述一冷池连接，所述一冷池的底部设置有塑形口，用于对冷却的钢坯进行挤压塑形，所述传送辊设置在所述塑形口的下方。

作为本发明所述的一种板式水冷钢材连铸系统可选方案，其中：所述第一往复机构包括竖直安装在所述固定机壳内部的固定板、一体化延伸在所述固定板上端的限位板，所述固定板背部转动插接有动力电机，所述固定板的侧部转动安装有第一凸轮，所述动力电机带动所述第一凸轮转动，所述限位板中部滑动插接有第一往复杆，所述第一往复杆的一端连接有连动杆，所述连动杆端部与所述第一凸轮侧壁接触，所述第一往复杆的中部套设有复位弹簧，所述复位弹簧位于所述限位板和所述连动杆之间，所述第一往复杆的另一端连接有基座，所述前侧板和所述安装板固定安装在所述基座的前侧。

作为本发明所述的一种板式水冷钢材连铸系统可选方案，其中：所述动力电机设置为双轴电机，所述第二往复机构的结构设置与所述第一往复机构相同，所述第二往复机构设置在所述第一往复机构的背侧，所述第二往复机构包括与所述动力电机连接的第二凸轮和第二往复杆，所述第二凸轮直径较短一端的直径与所述第一凸轮较短一端的直径相同，所述第二凸轮直径较长一端的直径小于所述第一凸轮较长一端的直径，所述第一凸轮和所述第二凸轮同步转动。

作为本发明所述的一种板式水冷钢材连铸系统可选方案，其中：所述喷嘴分为第一喷口和第二喷口，所述第一喷口和所述第二喷口位于所述双齿牙条两侧；

所述第一凸轮直径较短一端与所述连动杆接触时，所述第一喷口和所述第二喷口均呈向下喷射；

所述第一凸轮直径较长一端与所述连动杆接触时，所述双齿牙条相对所述传动齿轮向下移动，所述第一喷口呈顺时针转动，所述第二喷口呈逆时针转动。

作为本发明所述的一种板式水冷钢材连铸系统可选方案，其中：所述传输管道贯穿所述控制块，所述安装板的侧部开设有滑槽，所述风冷输出块通过滑槽与所述安装板滑动卡合，所述风冷输出块位于所述冷却水输出块的下方，所述风冷输出块与所述冷却水输出块之间安装有拉簧，所述风冷输出块的两侧固定安装有移位板，所述控制块的侧部固定安装有外卡板。

作为本发明所述的一种板式水冷钢材连铸系统可选方案，其中：所述控制块向所述安装板下移时，所述外卡板与所述移位板接触，所述风冷输出块下移并且其出风口与所述传输管道的管口持续对接。

作为本发明所述的一种板式水冷钢材连铸系统可选方案，其中：所述风冷输出块相对所述安装板下移时，所述双齿牙条相对所述传动齿轮下移。

作为本发明所述的一种板式水冷钢材连铸系统可选方案，其中：所述固定机壳内设置多组所述第一往复机构、所述第二往复机构和所述喷嘴，若干所述冷却水输出块之间通过水冷管道连接，若干所述风冷输出块之间通过风冷管道连接，所述水冷管道和所述风冷管道分别外接水源和气源。

作为本发明所述的一种板式水冷钢材连铸系统可选方案，其中：所述固定机壳设置为底部开设有喷射口的不锈钢壳体，所述固定机壳为铝镁浇注料铸造。

本发明具备以下有益效果：

1、该板式水冷钢材连铸系统，通过第一往复机构和第二往复机构的配合，喷嘴在喷射时，会相对固定机壳上下移动，固定机壳是固定的，就代表喷嘴和钢板的间距会变化，通过冷却水输出块、风冷输出块和控制块的配合，控制块会贴着冷却水输出块和风冷输出块滑动，无论控制块在何位置，都会对冷却水输出块和风冷输出块有限制作用，只有控制块侧壁的传输管道的管口与冷却水输出块的水冷管道管口或风冷输出块的风冷管道管口对接时，喷嘴才会有气体或液体喷出，由于冷却水输出块和风冷输出块是上下设置的，而控制块上下移动，因此控制块相对在上时，会与冷却水输出块对接，此时喷嘴距离钢材相对较远，会喷出冷却水对钢材进行降温定型；控制块相对在下时，会与风冷输出块对接，此时喷嘴相对钢材更近，喷嘴会喷出气体对钢材表面的水渍进行风干，从而加快残留冷却水的消失，降低残留冷却水对钢材连铸的不利影响。

2、该板式水冷钢材连铸系统，通过双齿牙条与传动齿轮的配合，当第一凸轮直径较短一端与连动杆接触时，即喷嘴距离钢材较远时，第一喷口和第二喷口均呈向下喷射，冷却水会按照喷嘴设置的位置对钢材进行水冷，更加科学有序；

第一凸轮直径较长一端与连动杆接触时，双齿牙条相对传动齿轮向下移动，此时喷嘴靠近钢材表面，第一喷口呈顺时针转动，第二喷口呈逆时针转动，喷嘴出风将钢材表面的残留冷却水向两侧吹赶，使得冷却水从两侧流出，减少残留冷却水在钢材表面的停留时间，从而减少不利影响，喷嘴距离钢材越近，喷嘴转动角度越大，吹赶效果越好。

3、该板式水冷钢材连铸系统，通过冷却水输出块、拉簧和风冷输出块的配合，控制块向安装板下移时，外卡板与移位板接触，使得风冷输出块跟随控制块向下移动，使得风冷输出块的风冷管道管口与传输管道的管口持续对接，确保喷嘴转动时可以稳定出风，提高了钢材连铸二冷区的可靠性。

附图说明

图1为本发明的钢材连铸系统整体示意图。

图2为本发明的连铸系统截面结构示意图。

图3为本发明的二冷区立体结构示意图。

图4为本发明的二冷喷淋装置主视截面结构示意图。

图5为本发明的二冷喷淋装置侧视截面结构示意图。

图6为本发明的二冷喷淋装置内部立体结构示意图。

图7为本发明的喷气时部分截面结构示意图。

图8为本发明的喷水时部分侧视结构示意图。

图9为本发明的二冷喷淋装置内部侧视结构示意图。

图10为本发明的喷水时结构示意图。

图11为本发明的喷气时结构示意图。

图中：1、二冷区；10、钢包；11、第一钢包池；12、第二钢包池；13、回转台；14、第一注液管；20、中间包；21、中间池；22、第二注液管；30、结晶器；31、一冷池；32、塑形口；40、传送辊；50、矫直机；100、二冷喷淋装置；110、固定机壳；210、喷嘴；211、第一喷口；212、第二喷口；300、第一往复机构；310、固定板；320、第一凸轮；330、限位板；340、第一往复杆；350、连动杆；360、复位弹簧；370、动力电机；410、双齿牙条；420、传动齿轮；430、传输管道；440、控制块；441、外卡板；500、第二往复机构；520、第二凸轮；540、第二往复杆；610、基座；620、安装板；630、前侧板；710、冷却水输出块；711、水冷管道；720、拉簧；730、风冷输出块；731、风冷管道；732、移位板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例意在促进解决二冷区直喷的水在接触钢材后会沿着钢材向下流，由于这些冷却水已经与高温的钢材表面接触过，此时水中含有很多杂质或气泡，若长时间与钢材接触，会导致钢材表面冷却不均匀或不充分，引起表面氧化、氧化铁皮、气孔等缺陷，从而降低钢材的质量的问题，请参阅图1-图11，一种板式水冷钢材连铸系统，包括钢包10、中间包20、结晶器30、传送辊40和矫直机50，钢包10、中间包20、结晶器30和传送辊40依次设置，矫直机50安装在传送辊40的中部，结晶器30包括用于对钢液进行第一次冷却的一冷池31，传送辊40上方设置有二冷区1，二冷区1位于矫直机50之前，传送辊40邻近二冷区1的上方安装有二冷喷淋装置100。

具体设置时，见图1和图2，钢包10包括第一钢包池11、第二钢包池12和回转台13，第一钢包池11和第二钢包池12固定安装在回转台13上，回转台13带动第一钢包池11和第二钢包池12转动，回转台13的一侧设置有第一注液管14，第一注液管14的上端口与第一钢包池11、第二钢包池12间歇对接，中间包20包括中间池21和第二注液管22，第一注液管14的下端与中间池21插接，第二注液管22连接在中间池21的下端，第二注液管22的下端与一冷池31连接，一冷池31的底部设置有塑形口32，用于对冷却的钢坯进行挤压塑形，传送辊40设置在塑形口32的下方。

见图3和图4，二冷喷淋装置100包括固定机壳110，固定机壳110的内部安装有第一往复机构300和第二往复机构500，第一往复机构300的移动端安装有双齿牙条410和控制块440，第二往复机构500的移动端安装有安装板620和前侧板630，前侧板630的前侧转动安装有与双齿牙条410啮合的传动齿轮420，传动齿轮420的前侧固定安装有喷嘴210，固定机壳110设置为底部开设有喷射口的不锈钢壳体，固定机壳110为铝镁浇注料铸造，铝镁浇注料主要采用刚玉、镁砂及尖晶石等原料配置而成，材料具有高温强度大，抗侵蚀及热震性能好等特点。

见图6，安装板620的前侧安装有用于为喷嘴210提供冷却水的冷却水输出块710以及用于提供冷却气体的风冷输出块730，控制块440与喷嘴210之间连接有传输管道430，控制块440的侧壁与冷却水输出块710、风冷输出块730的侧壁滑动贴合，控制块440侧壁的传输管道430的管口与冷却水输出块710的出水口、风冷输出块730的出风口间歇对接。

见图7，通过第一往复机构300和第二往复机构500的配合，喷嘴210在喷射时，会相对固定机壳110上下移动，固定机壳110是固定的，就代表喷嘴210和钢板的间距会变化，通过冷却水输出块710、风冷输出块730和控制块440的配合，控制块440会贴着冷却水输出块710和风冷输出块730滑动，无论控制块440在何位置，都会对冷却水输出块710和风冷输出块730有限制作用，只有控制块440侧壁的传输管道430的管口与冷却水输出块710的出水管口或风冷输出块730的出风管口对接时，喷嘴210才会有气体或液体喷出。

见图5，第一往复机构300包括竖直安装在固定机壳110内部的固定板310、一体化延伸在固定板310上端的限位板330，固定板310背部转动插接有动力电机370，固定板310的侧部转动安装有第一凸轮320，动力电机370带动第一凸轮320转动，限位板330中部滑动插接有第一往复杆340，第一往复杆340的一端连接有连动杆350，连动杆350端部与第一凸轮320侧壁接触，第一往复杆340的中部套设有复位弹簧360，复位弹簧360位于限位板330和连动杆350之间，第一往复杆340的另一端连接有基座610，前侧板630和安装板620固定安装在基座610的前侧。

动力电机370设置为双轴电机，并且为伺服电机。第二往复机构500的结构设置与第一往复机构300相同，第二往复机构500设置在第一往复机构300的背侧，第二往复机构500包括与动力电机370连接的第二凸轮520和第二往复杆540，第二凸轮520直径较短一端的直径与第一凸轮320较短一端的直径相同，第二凸轮520直径较长一端的直径小于第一凸轮320较长一端的直径，第一凸轮320和第二凸轮520同步转动，第一往复杆340移动距离大于和第二往复杆540，速度也更快。

本实施例中：由于冷却水输出块710和风冷输出块730是上下设置的，而控制块440上下移动，因此控制块440相对在上时，会与冷却水输出块710对接，此时喷嘴210距离钢材相对较远，会喷出冷却水对钢材进行降温定型；控制块440相对在下时，会与风冷输出块730对接，此时喷嘴210相对钢材更近，喷嘴210会喷出气体对钢材表面的水渍进行风干，从而加快残留冷却水的消失，降低残留冷却水对钢材连铸的不利影响。

实施例2

本实施例意在促进解决风吹对残留冷却水的风干效果有限，需要进一步消除残留冷却水的影响的问题，本实施例是在实施例1的基础上做出的改进，具体的，请参阅图10-图11，喷嘴210分为第一喷口211和第二喷口212，第一喷口211和第二喷口212位于双齿牙条410两侧；

第一凸轮320直径较短一端与连动杆350接触时，第一喷口211和第二喷口212均呈向下喷射；

第一凸轮320直径较长一端与连动杆350接触时，双齿牙条410相对传动齿轮420向下移动，第一喷口211呈顺时针转动，第二喷口212呈逆时针转动。

通常为了使水冷效果均匀，喷嘴210的设置位置都是提前计算好的。通过双齿牙条410与传动齿轮420的配合，当第一凸轮320直径较短一端与连动杆350接触时，即喷嘴210距离钢材较远时，第一喷口211和第二喷口212均呈向下喷射，冷却水会按照喷嘴210设置的位置对钢材进行水冷，更加科学有序。

本实施例中：第一凸轮320直径较长一端与连动杆350接触时，双齿牙条410相对传动齿轮420向下移动，此时喷嘴210靠近钢材表面，第一喷口211呈顺时针转动，第二喷口212呈逆时针转动，喷嘴210出风将钢材表面的残留冷却水向两侧吹赶，使得冷却水从两侧流出，减少残留冷却水在钢材表面的停留时间，从而减少不利影响，喷嘴210距离钢材越近，喷嘴210转动角度越大，吹赶效果越好。

实施例3

本实施例意在促进解决控制块440的传输管道430的管口只有与冷却水输出块710的出水管口或风冷输出块730的出风管口对接时，喷嘴210才有物可吐，一旦错开，即使喷嘴210受传动齿轮420的影响在转动，也不能实现持续吹风的问题，本实施例是在实施例2的基础上做出的改进，具体的，请参阅图1-图11，传输管道430贯穿控制块440，安装板620的侧部开设有滑槽，风冷输出块730通过滑槽与安装板620滑动卡合，风冷输出块730位于冷却水输出块710的下方，风冷输出块730与冷却水输出块710之间安装有拉簧720，风冷输出块730的两侧固定安装有移位板732，控制块440的侧部固定安装有外卡板441。

控制块440向安装板620下移时，外卡板441与移位板732接触，风冷输出块730下移并且其出风口与所述传输管道430的管口持续对接。

风冷输出块730相对安装板620下移时，双齿牙条410相对传动齿轮420下移。

固定机壳110内设置多组第一往复机构300、第二往复机构500和喷嘴210，若干冷却水输出块710之间通过水冷管道711连接，若干风冷输出块730之间通过风冷管道731连接，水冷管道711和风冷管道731分别外接水源和气源。具体设置时，固定机壳110上安装有气泵和水泵，用于将冷却水和气体打入水冷管道711和风冷管道731中。

冷却水输出块710的水冷管道711的管口、风冷输出块730的风冷管道731的管口与传输管道430的管口处均安装有橡胶密封圈，传输管道430的管口与其他两个管口对接时，橡胶密封圈之间过盈贴合，确保防漏水效果。

本实施例中：通过冷却水输出块710、拉簧720和风冷输出块730的配合，控制块440向安装板620下移时，外卡板441与移位板732接触，使得风冷输出块730跟随控制块440向下移动，使得风冷输出块730的风冷管道731的管口与传输管道430的管口持续对接，确保喷嘴210转动时可以稳定出风，提高了钢材连铸二冷区的可靠性。

从上述各实施例可以看出，本发明具备以下有益效果：

1、通过第一往复机构和第二往复机构的配合，喷嘴在喷射时，会相对固定机壳上下移动，控制块相对在上时，喷嘴喷出冷却水对钢材进行降温定型；控制块相对在下时，喷嘴会喷出气体对钢材表面的水渍进行风干，从而加快残留冷却水的消失，降低残留冷却水对钢材连铸的不利影响。

2、通过双齿牙条与传动齿轮的配合，冷却水会按照喷嘴设置的位置对钢材进行水冷，减少残留冷却水在钢材表面的停留时间，从而减少不利影响，喷嘴距离钢材越近，喷嘴转动角度越大，吹赶效果越好。

3、通过冷却水输出块、拉簧和风冷输出块的配合，确保喷嘴转动时可以稳定出风，提高了钢材连铸二冷区的可靠性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。