專利名稱：帶有熱管冷卻系統(tǒng)的連鑄結晶器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種帶有熱管冷卻系統(tǒng)的連鑄結晶器，屬連鑄結晶器冷卻技術領域。
背景技術：
連鑄過程是將鋼液注入結晶器內，連續(xù)獲得鑄坯的過程。它是連接煉鋼和軋鋼的 中間環(huán)節(jié)，是煉鋼生產的重要組成部分。傳統(tǒng)的結晶器是一個強制水冷的無底銅套，它是連 鑄生產中非常重要的部件，在連鑄生產中起著重要作用，被稱為連鑄設備的"心臟"。鋼水在 結晶器中初步凝結成鑄坯的外形，結成有一定厚度的坯殼，以保證鑄坯在機械應力和熱應 力的綜合作用下，既不會被拉斷，也不至產生扭曲變形等缺陷。為了獲得形成初始凝固坯殼 所需要的溫度梯度，通常選用循環(huán)水系統(tǒng)對結晶器銅壁進行冷卻，這給連鑄生產過程帶來 了一系列的問題。由于結晶器的溫度較高，結晶器銅套內部的冷卻水受熱將產生一部分的 水蒸氣，這些氣體的存在破壞了冷卻水和結晶器內壁的接觸，影響了冷卻水和結晶器之間 的熱量交換，當冷卻水流量達到一定程度時，增大流量對冷卻效果將不再有明顯影響，而此 時初始凝固坯殼的厚度也不會有明顯變化，這就制約了拉坯速度的提高。此外，結晶器內壁 的水槽也容易被夾雜物和水垢堵塞，這也影響了冷卻效果。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種帶有熱管冷卻系統(tǒng)的、具有良好傳熱效果的連鑄結晶 器。 熱管是一種導熱效果極好的超級導熱元件，導熱能力超過銅的數百倍甚至上千 倍。它可以在微小的溫差范圍內反應，自動調節(jié)長度方向的溫度分布，迅速地傳輸熱量，常 被認為是等溫元件。若將熱管技術應用于上述的連鑄結晶器冷卻系統(tǒng)，無疑將會改善結晶 器的冷卻效果，增加初始凝固坯殼的厚度，從而提高拉坯速度。 本發(fā)明是一種帶有熱管冷卻系統(tǒng)的連鑄結晶器，包括有浸入式水口、連鑄結晶器 銅管、冷卻水套、熱管；其特征在于結晶器銅管位于整個裝置的中心部位，熱管將結晶器 銅管和外圍冷卻水套連接起來；熱管和連鑄結晶器銅管相連接的一端為蒸發(fā)端，熱管的另 一端與冷卻水套相連接，此端為冷凝端；熱管有多組，分別分布在結晶器銅管外側的寬面和 窄面；根據需要，熱管的排布方式以及每組熱管的數量可以有所不同；熱管的軸線和連鑄 結晶器銅管的外表面之間呈一定的夾角。 所述的熱管為重力熱管或有芯熱管，呈傾斜形式布置；所述熱管的殼體材料為銅、 鋁或不銹鋼；所選的工作介質為甲醇。 所述的熱管可優(yōu)先選擇為有芯熱管，該熱管在其殼體的內壁設有吸液芯，通過該 吸液芯，可使工作介質在冷凝段的液態(tài)物質籍毛細作用回流到蒸發(fā)段。 本發(fā)明裝置的特點是利用熱管冷卻系統(tǒng)來實現對連鑄結晶器的冷卻，從而達到提 高結晶器溫度梯度的目的，相比傳統(tǒng)的水冷銅模結晶器，本發(fā)明的效果更優(yōu)越。


圖1為本發(fā)明帶有熱管冷卻系統(tǒng)的連鑄結晶器沿圖3中C-C線的寬面剖視圖。
圖2為本發(fā)明帶有熱管冷卻系統(tǒng)的連鑄結晶器沿圖3中D-D線的窄面剖視圖。
圖3為本發(fā)明帶有熱管冷卻系統(tǒng)的連鑄結晶器的俯視圖。
圖4為有芯熱管結構示意圖。
具體實施實方式 本發(fā)明為帶有熱管冷卻系統(tǒng)的連鑄結晶器，與傳統(tǒng)的結晶器相比，其主要的差別 在于用熱管系統(tǒng)實現了對結晶器的冷卻，取代了傳統(tǒng)結晶器的水冷方式。參見圖1、圖2和 圖3，本實施例中的帶有熱管冷卻系統(tǒng)的連鑄結晶器，包括有浸入式水口 1、結晶器銅管2、 熱管3、冷卻水套4。鋼液從位于結晶器銅管2頂部的浸入式水口 1進入結晶器銅管2 ;結 晶器銅管2的寬面和窄面的外側都和熱管3相連接，熱管3和結晶器銅管2相連接的一端 為蒸發(fā)端，熱管3的另一端與冷卻水套4相連接，此端即為冷凝端；冷卻水套4是圍繞結晶 器銅管2的腔體夾層冷卻水套，冷卻水套4的底部設有進水口，頂部設有出水口，冷卻水來 自冷卻水槽，為安全起見，供水水槽設有限位傳感器，以確保一定水位及防止供水不足；熱 管3采用有芯熱管(參見圖4)，該熱管在其殼體5的內壁設有吸液芯6，通過該吸液芯6，可 使工作介質在冷凝段的液態(tài)物質藉毛細作用回流到蒸發(fā)段；熱管3設有多組，分別安裝在 結晶器銅管2的寬面和窄面；熱管3的軸線和結晶器銅管的表面之間呈一定的夾角，夾角范 圍位于0° 180°之間，熱管3最好從結晶器銅管(2)到冷卻水套(4)呈向上傾斜布置。
熱管3的殼體材料為銅或鋁；管內的工作介質為甲醇。 本發(fā)明裝置中的熱管的使用數量、種類、尺寸及安裝角度可根據具體工藝要求及 金屬、合金的種類而定。 本發(fā)明裝置的運作過程簡單敘述如下當結晶器銅管2溫度升高，熱量通過熱管 蒸發(fā)端和充滿工作液體的吸液芯6傳遞到液汽分界面，工作液體在蒸發(fā)段內的液汽分界面 上蒸發(fā)為蒸汽，蒸汽從蒸發(fā)段經過絕熱段流到冷凝段，蒸汽在冷凝段的汽液分界面上凝結， 熱量從汽液分界面通過吸液芯6、工作液體和管壁傳給冷卻水套4，在吸液芯內由于毛細作 用使冷凝后的工作液體回流到蒸發(fā)段。這樣循環(huán)往復，使結晶器銅管2的熱量源源不斷地 被帶走，并逐漸使結晶器接近冷卻水的溫度。
權利要求
一種帶有熱管冷卻系統(tǒng)的連鑄結晶器，包括有浸入式水口(1)、結晶器銅管(2)、冷卻水套(4)，其特征在于所述帶有熱管冷卻系統(tǒng)的連鑄結晶器采用熱管(3)連接結晶器銅管(2)和冷卻水套(4)，熱管(3)的一端和結晶器銅管(2)外側相連接，熱管(3)的另一端和冷卻水套(4)相連接，在結晶器銅管(2)的寬面或窄面上可以分別連接一個或多個熱管，熱管(3)軸線與結晶器銅管(2)表面的夾角范圍位于0°～180°之間。
2. 如權利要求l所述的帶有熱管冷卻系統(tǒng)的連鑄結晶器，其特征在于所述熱管(3)為 重力熱管或有芯熱管，所述熱管(3)從結晶器銅管(2)到冷卻水套(4)呈向上傾斜。
3. 如權利要求1或2所述的帶有熱管冷卻系統(tǒng)的連鑄結晶器，其特征在于所述熱管 (3)的殼體材料為銅、鋁或不銹鋼，所選擇的工作介質為甲醇。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有熱管冷卻系統(tǒng)的連鑄結晶器，屬連鑄結晶器冷卻技術領域。本發(fā)明的結構主要包括有浸入式水口(1)、結晶器銅管(2)、熱管(3)、冷卻水套(4)。結晶器銅管(2)位于整個裝置的中心部位，熱管(3)將結晶器銅管(2)和外圍冷卻水套(4)連接起來；熱管(3)的蒸發(fā)端和結晶器銅管(2)相連接，熱管(3)的冷凝端和冷卻水套(4)相連接；熱管(3)有多組，分布在結晶器銅管(2)的寬面和窄面。本發(fā)明的裝置能提高結晶器冷卻效率，有助于拉坯速度的提高。
文檔編號B22D11/112GK101780531SQ20101012653
公開日2010年7月21日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權日2010年3月17日
發(fā)明者任忠鳴, 鄧康, 郭浩, 鐘云波, 雷作勝 申請人:上海大學