連鑄機中使用的水冷結(jié)晶輥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵鑄造領(lǐng)域，更具體的，涉及一種連鑄機中使用的水冷結(jié)晶輥。
【背景技術(shù)】
[0002]在鋼鐵廠生產(chǎn)各類鋼鐵產(chǎn)品的過程中，將鋼水凝固成型的方法有兩種:傳統(tǒng)的模鑄法和連續(xù)鑄鋼法(簡稱連鑄法)。與傳統(tǒng)的模鑄法相比，利用連鑄機將液態(tài)鋼水直接鑄造成成型鋼鐵產(chǎn)品的連鑄法將連續(xù)鑄造、乳制、甚至熱處理結(jié)合為一體，具有大幅提高金屬收得率和鑄坯質(zhì)量、以及節(jié)約能源等顯著優(yōu)勢。
[0003]連鑄機是將高溫鋼水連續(xù)不斷地澆注成具有一定斷面形狀和一定尺寸規(guī)格的鑄坯的設(shè)備。連鑄機有多種形式，常見的有輥式連鑄機、帶式連鑄機和輥帶式連鑄機。圖1和圖2示出了兩種典型的輥式連鑄機。
[0004]圖1是剖視圖，示出了現(xiàn)有技術(shù)中的雙輥薄帶連鑄機的示意結(jié)構(gòu)。如圖1所示，典型的雙輥薄帶連鑄機包括兩個水冷結(jié)晶輥1，該兩個水冷結(jié)晶輥I相隔一定的間隙，并且按照相對的方向旋轉(zhuǎn)，其兩側(cè)有耐火材料制作的側(cè)封板，從而形成了熔池11。鋼水從中間包水口 12流入熔池11，熔池11中的鋼水經(jīng)水冷結(jié)晶輥I冷卻并通過水冷結(jié)晶輥I之間的間隙后形成鑄坯或薄帶13。
[0005]圖2是剖視圖，示出了現(xiàn)有技術(shù)中的非晶甩帶連鑄機的示意結(jié)構(gòu)。如圖2所示，典型的非晶甩帶連鑄機包括一個水冷結(jié)晶輥2，鋼水21從水口噴出后，噴射到高速旋轉(zhuǎn)的水冷結(jié)晶輥2上快速冷卻，最后形成薄帶22。非晶甩帶過程中鋼水21的冷卻速度非?？?，因而能夠得到材料性能非常好的非晶態(tài)薄帶22。
[0006]如上所述，在薄帶連鑄和非晶甩帶工藝使用的連鑄機中都具有水冷結(jié)晶輥，現(xiàn)有技術(shù)中的水冷結(jié)晶輥根據(jù)水冷結(jié)構(gòu)可以分為直通式水冷結(jié)晶輥、螺旋槽式水冷結(jié)晶輥、以及縫隙平流式水冷結(jié)晶輥三種。
[0007]圖3a為局部縱向剖視圖，圖3b為橫向剖視圖，分別從不同角度示出了直通式水冷結(jié)晶輥的結(jié)構(gòu)。如圖3a和圖3b所示，直通式水冷結(jié)晶輥包括輥軸31和輥套32，其中，在輥套32中設(shè)有多個直通的冷卻水通道33。冷卻水從冷卻水通道33的一端進入，從另一端流出(如圖中的箭頭所示)，從而對輥套32進行冷卻。
[0008]圖4為局部縱向剖視圖，示出了螺旋槽式水冷結(jié)晶輥的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，螺旋槽式水冷結(jié)晶輥包括輥軸41和輥套42，其中，在輥套42中設(shè)有多頭螺旋槽冷卻水通道43。冷卻水從多頭螺旋槽冷卻水通道43的一端進入，從另一端流出(如圖中的箭頭所示)，從而對輥套42進行冷卻。與直通式冷卻水通道33相比，螺旋槽冷卻水通道43大大增加了冷卻水的流動距離，從而提高了冷卻效果。
[0009]圖5a為縱向剖視圖，圖5b為橫向剖視圖，分別從不同角度示出了縫隙平流式水冷結(jié)晶輥的結(jié)構(gòu)。如圖5a和圖5b所示，縫隙平流式水冷結(jié)晶輥包括輥軸51和輥套52，其中，在輥軸51和輥套52之間設(shè)有平流縫隙53。冷卻水從平流縫隙的進水口 54進入，從出水口55流出，從而對輥套52進行冷卻。
[0010]縫隙平流式水冷結(jié)晶輥通過在輥軸51和輥套52之間設(shè)置平流縫隙53來提供冷卻水通道，因而結(jié)構(gòu)簡單，冷卻面積較大。但在實踐中發(fā)現(xiàn)，該水冷結(jié)晶輥的換熱系數(shù)不高，冷卻效果也較差，從而會直接影響制備出的材料的質(zhì)量。一種可能的原因是:平流縫隙53中的冷卻水流經(jīng)溫度很高的輥套52內(nèi)表面時，在冷卻水與輥套52內(nèi)表面之間會形成形成一層汽膜。由于汽膜與鋼板之間的換熱系數(shù)遠小于水與鋼板之間的換熱系數(shù)，所以汽膜的存在影響了換熱效率，從而降低了冷卻速度，影響了冷卻效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種連鑄機中使用的水冷卻結(jié)晶輥，該水冷結(jié)晶輥能夠通過打破冷卻水與輥套內(nèi)壁之間的汽膜來提高其換熱系數(shù)，從而提高其冷卻效果。
[0012]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種連鑄機中使用的水冷結(jié)晶輥，其包括:輥套，該輥套呈中空柱形；輥軸，該輥軸插在所述輥套內(nèi)，并且在該輥軸和所述輥套之間形成有縫隙；噴射套筒，該噴射套筒形成有遍布筒壁的多個噴水孔，并且該噴射套筒插在所述輥套和所述輥軸之間的縫隙中，并將該縫隙分為高壓水腔和低壓水腔；進水通道，該進水通道形成在所述輥軸內(nèi)，并與所述高壓水腔連通；出水通道，該出水通道形成在所述輥軸內(nèi)，并與所述低壓水腔連通，其中，當所述水冷結(jié)晶輥工作時，高壓水通過所述進水通道進入所述高壓水腔，并通過所述噴射套筒上的噴水孔噴入所述低壓水腔并噴向所述輥套的內(nèi)壁，從所述輥套內(nèi)壁返回的低壓水經(jīng)過與所述低壓水腔連通的出水通道排出。
[0013]優(yōu)選地，所述連鑄機中使用的水冷結(jié)晶輥還可以包括壓緊膨脹套，該壓緊膨脹套設(shè)置在所述輥套的端部，用于對所述輥套和所述輥軸之間的縫隙進行密封。
[0014]優(yōu)選地，所述進水通道可以包括:沿所述輥軸的中心線延伸的進水干道以及從該進水干道分出的多個進水支道，其中，所述多個進水支道與所述高壓水腔連通。高壓水從進水干道流入多個進水支道，然后分別從多個進水支道進入高壓水腔，高壓水腔中的高壓水從噴射套筒上的噴水孔噴出后形成高壓水射流，高壓水射流射向輥套的內(nèi)壁，從而可以打破輥套內(nèi)壁上的汽膜，使得更多的冷卻水直接與輥套內(nèi)壁接觸，提高冷卻效率。
[0015]進一步優(yōu)選地，所述多個進水支道可以從所述進水干道的末端分出，并且垂直于所述進水干道延伸，所述多個進水支道的中心線所在的平面與所述噴射套筒的兩個端面的距離相同，使得高壓水能夠更加均勻地從噴射套筒上的噴水孔中射出。
[0016]優(yōu)選地，構(gòu)成高壓水腔腔壁的輥軸表面可以形成為旋轉(zhuǎn)曲面，該旋轉(zhuǎn)曲面的母線呈V字形。構(gòu)成高壓水腔腔壁的輥軸表面形成中間細、兩邊粗的旋轉(zhuǎn)曲面后，可以使從進水支道進入高壓水腔的高壓水在到達噴射套筒上的各處時壓力均勻。進一步優(yōu)選地，所述V字形母線所形成的折角可以在150°至175°的范圍內(nèi)。
[0017]優(yōu)選地，所述出水通道可以包括:與所述低壓水腔連通的多個出水支道以及由該多個出水支道匯入的一個或多個出水干道，其中，所述出水干道平行于所述輥軸的中心線延伸。經(jīng)過與輥套換熱后的低壓水，從出水支道中流出，并匯入出水干道，然后排出，以便回收后重復(fù)利用。
[0018]優(yōu)選地，所述高壓水的壓強可以在0.2MPa至1MPa的范圍內(nèi)。
[0019]根據(jù)上面的描述以及實踐可知，本發(fā)明所述的水冷結(jié)晶輥通過在輥套和輥軸之間的縫隙中設(shè)置噴射套筒，使高壓水形成細密的高壓水射流射向輥套的內(nèi)壁，從而可以打破輥套內(nèi)壁上的汽膜，使得更多的冷卻水直接與輥套內(nèi)壁接觸，從而提高冷卻水與輥套之間的換熱系數(shù)，進而提高整個水冷結(jié)晶輥的冷卻效率。事實上，本發(fā)明所述的水冷結(jié)晶輥的冷卻速度可以提高2?5倍，從而可以使制備出的材料的組織更加均勻，強度和韌性得到提高。將本發(fā)明所述的水冷結(jié)晶輥用在非晶甩帶連鑄機上時，可以生產(chǎn)出更厚的帶材。另外，通過設(shè)計高壓水進水通道位置以及輥軸表面的形狀，可以使從噴射套筒噴射出的高壓水射流壓力均勻、射速一致，從而使輥套可以均勻冷卻。
【附圖說明】
[0020]圖1是剖視圖，示出了現(xiàn)有技術(shù)中的雙輥薄帶連鑄機的示意結(jié)構(gòu)；
[0021]圖2是剖視圖，示出了現(xiàn)有技術(shù)中的非晶甩帶連鑄機的示意結(jié)構(gòu)；
[0022]圖3a和圖3b分別為局部縱向剖視圖和橫向剖視圖，從不同角度不出了直通式水冷結(jié)晶輥的結(jié)構(gòu)；
[0023]圖4為局部縱向剖視圖，示出了螺旋槽式水冷結(jié)晶輥的結(jié)構(gòu)；
[0024]圖5a和圖5b分別為縱向剖視圖和橫向剖視圖，從不同角度示出了縫隙平流式水冷結(jié)晶輥的結(jié)構(gòu)；
[0025]圖6為側(cè)視圖，示出了本發(fā)明一實施例所述的水冷結(jié)晶輥的結(jié)構(gòu)；
[0026]圖7為局部放大圖，示出了圖6中A部分的縱向剖面結(jié)構(gòu)；
[0027]圖8為橫向剖視圖，示出了圖6中沿B-B線的截面；
[0028]圖9為橫向剖視圖，示出了圖6中沿C-C線的截面；
[0029]圖1Oa和圖1Ob分別為縱向剖視圖和橫向剖視圖，從不同角度示出了本發(fā)明一實施例所述的水冷結(jié)晶輥中的噴射套筒的結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0030]下面將參考附圖來描述本發(fā)明所