一种用于高拉速连铸的结晶器铜管的制作方法

1.本技术属于结晶器技术领域，具体涉及一种用于高拉速连铸的结晶器铜管。

背景技术：

2.低成本绿高质量发展已成为中国钢铁行业发展的必然趋势。目前国内小方坯铸机绝大部分工作拉速都在2.5m/min～3.8m/min之间，并且存在着不同程度的铸坯质量问题。在建筑螺纹钢等棒线材领域，通过提高铸机拉速，实现免加热直接轧制工艺，这对于减少轧线加热炉能源消耗、减少加热过程氧化铁皮烧损，提高成材率和节能减排意义重大。同时，高拉速对于凝固组织的改善，尤其是在偏析、脱碳层质量控制方面，具有显著工艺优势。
3.高效连铸技术的研发工作，国内外相关研究单位及企业，已开展了多年，到目前为止已经有较好的进展。德国蒂森公司的方坯连铸速度达到4m/min-4.5m/min；奥地利的vai公司的最高连铸速度达到5m/min；意大利达涅利公司的连铸速度达到5.5m/min-6m/min。在2016年，埃及钢铁公司经过扩展后，可以在超过6.0m/min的情况下浇铸165mm
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165mm小方坯。在国内也对提高连铸速度的措施进行了研究，并且取得了一定的成果。韶钢将其方坯连铸最高拉速从2.8m/min提升至3.5m/min，满足了连铸连轧的需求。福建三明钢铁集团3#连铸机竣工后最高拉速达到3.6m/min，稳定工作时拉速固定在3.0m/min-3.2m/min之间，可以生产160mm
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160mm的连铸方坯。阳春新钢通过对连铸生产线进行改进，最高的连铸速度达到5.07m/min；中冶南方公司将稳定生产拉速提高到 4m/min，最大拉速达到 4.46m/min，可以生产155mm
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155mm的连铸方坯。
4.提高方坯连铸拉速可以提高铸机生产效率，这其中一项关键技术是改善结晶器的传热，这是高效连铸必须要解决的问题。结晶器铜管的结构对结晶器的传热有显著影响，瑞士的康卡斯特公司发明了凸形结晶器，达涅利公司提出自适应结晶器，徳马克公司提出抛物线锥度结晶器，奥钢联发明了钻石结晶器。
5.以上结晶器结构的改变主要在于改善结晶器锥度，减少结晶器与连铸坯间的热阻，增加连铸坯与结晶器间的传热。除此之外，根据结晶器传热的原理，增加结晶器的表面积，进而增加结晶器的换热量，同样可以提高结晶器的换热能力。通过在结晶器的外表面增加沟槽，可以有效提高结晶器的外侧表面积，保证结晶器出口处的坯壳厚度。现有技术中为提高结晶器外侧表面积多在结晶器外壁面上均匀开设沟槽，其接近角部区域与远离角部区域的开槽数量没有区别，但实际生产中结晶器在接近结晶器角部区域上存在一个高温区，在结晶器外侧均匀开设沟槽，难以消除高温区，导致生产时连铸坯表面温度分布并不均匀，降低生产效率。
6.除此之外，现有技术中结晶器表面的沟槽深度相同，不同位置处结晶器表面沟槽深度没有变化。但是在结晶器的下部，由于矩形坯的坯壳厚度增加，坯壳的收缩量增加，导致结晶器与连铸坯间的间隙增加，这样就需要在矩形结晶器的下部增加与冷水换热的表面积，现有结晶器难以实现。

技术实现要素：

7.因此，本技术要解决的技术问题在于提供一种用于高拉速连铸的结晶器铜管，有效增加结晶器铜管的换热能力，冷却均匀性，保持结晶器铜管强度的基础上加强了结晶器铜管下部的冷却能力，进而提高了生产时的连铸速度，增加了生产效率，降低了生产成本。
8.为了解决上述问题，本技术提供了一种用于高拉速连铸的结晶器铜管，包括：结晶器铜管、倒角部、第一冷却部、第二冷却部、第一沟槽、第一冷却齿、第二沟槽及第二冷却齿；所述结晶器铜管为矩形管，所述结晶器铜管相邻壁面之间设置有倒角部，所述结晶器铜管外壁面上设置有第一冷却部及第二冷却部，所述第一冷却部位于所述第二冷却部与所述倒角部之间，所述第一冷却部上开设有若干第一沟槽，使得所述第一冷却部内形成若干的第一冷却齿，所述第二冷却部上开设有若干第二沟槽，使得所述第二冷却部内形成若干第二冷却齿，所述第一冷却齿的底边长度小于所述第二冷却齿的底边长度。
9.可选的，所述第一冷却齿及所述第二冷却齿为三角形或矩形。
10.可选的，所述结晶器铜管的内径宽度l，所述倒角部的长度r，所述结晶器铜管的单边宽度l1，l1=l-2r；所述第一冷却齿及所述第二冷却齿为三角形时，所述第一冷却齿中心线与最近的所述倒角部之间的距离为l2，0《l2≤0.15l1；所述第二冷却齿中心线与最近的所述倒角部之间的距离为l3，0.15l1《l3《0.85l1；所述第一冷却齿及所述第二冷却齿为矩形时，所述第一冷却齿侧壁与最近的所述倒角部之间的距离为l4，0《l4≤0.175l1；所述第二冷却齿侧壁与最近的所述倒角部之间的距离为l5，0.175l1《l5《0.825l1。
11.可选的，当所述第一冷却齿及所述第二冷却齿为三角形时，所述第一冷却齿底边长度为l6，l6=0.03l1；所述第二冷却齿底边长度为l7，l7=0.05l1；当所述第一冷却齿及所述第二冷却齿为矩形时，所述第一冷却齿底边长度为l8，l8=0.035l1，所述第一冷却齿之间的第一沟槽宽度为l9，l9=0.035l1；所述第二冷却齿底边长度为l10，所述l10=0.05l1，所述第二冷却齿之间的第二沟槽宽度为l11，l11=0.05l1。
12.可选的，所述第一冷却齿及所述第二冷却齿均垂直设置于所述结晶器铜管外表面，所述第一冷却齿与所述第二冷却齿在所述结晶器铜管同一横截面上的高度相同。
13.可选的，所述结晶器铜管的第一端为上端部，所述结晶器铜管的第二端为下端部，所述第一沟槽与所述第二沟槽深度沿所述结晶器铜管的上端部到下端部不断增大。
14.可选的，所述第一沟槽或所述第二沟槽任一点到达所述上端部的距离为x，所述结晶器铜管壁厚度为h1，所述第一沟槽或所述第二沟槽任一点处的所述第一冷却齿或所述第二冷却齿的高度为h2，h2=0.3h1+(-1.0574/(1+(x/209.4)^2.5538))+1.2348。
15.可选的，所述结晶器铜管壁厚度h1为18mm-22mm，所述结晶器铜管总长度为1000mm。
16.可选的，所述结晶器铜管的内径宽度l为135mm-200mm，所述倒角部的长度r为0.05l。
17.可选的，所述结晶器铜管的内部倒锥度为0.95%-1.25%，锥度曲线为抛物线形。
18.有益效果本发明所提供的一种用于高拉速连铸的结晶器铜管，通过在结晶器铜管表面加工
三角形第一沟槽和第二沟槽，形成三角形直肋或者矩形第一沟槽或者第二沟槽，形成矩形直肋，增加了结晶器铜管的换热效率。同时，在接近倒角部处第一沟槽密度大于远离倒角部处第二沟槽密度，增加了生产连铸坯表面温度分布均匀性。第一沟槽和第二沟槽的深度沿着结晶器铜管的长度方向上逐渐增加，第一沟槽或者第二沟槽的高度增加，使得结晶器铜管的换热能力沿着结晶器铜管的长度方向上增加，符合矩形坯的凝固规律，保持了结晶器铜管的强度。本发明可以有效增加结晶器铜管的换热能力，冷却均匀性，保持结晶器铜管强度的基础上加强了结晶器铜管下部的冷却能力，进而提高了生产时的连铸速度，增加了生产效率，降低了生产成本。
附图说明
19.图1为本技术用于高拉速连铸的结晶器铜管的第一冷却齿及第二冷却齿为三角形的主视结构示意图；图2为本技术用于高拉速连铸的结晶器铜管的图1的剖视结构示意图；图3为本技术用于高拉速连铸的结晶器铜管的第一冷却齿及第二冷却齿为矩形的主视结构示意图；图4为本技术用于高拉速连铸的结晶器铜管的图3的剖视结构示意图。
20.附图标记表示为：1、结晶器铜管；2、倒角部；3、第一冷却部；4、第二冷却部；5、第一沟槽；6、第一冷却齿；7、第二沟槽；8、第二冷却齿；9、上端部；10、下端部。
具体实施方式
21.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
22.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
23.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
25.结合参见图1至图4所示，根据本技术的，一种用于高拉速连铸的结晶器铜管，包括：结晶器铜管1、倒角部2、第一冷却部3、第二冷却部4、第一沟槽5、第一冷却齿6、第二沟槽
7及第二冷却齿8；结晶器铜管1为矩形管，结晶器铜管1相邻壁面之间设置有倒角部2，结晶器铜管1外壁面上设置有第一冷却部3及第二冷却部4，第一冷却部3位于第二冷却部4与倒角部2之间，第一冷却部3上开设有若干第一沟槽5，使得第一冷却部3内形成若干的第一冷却齿6，第二冷却部4上开设有若干第二沟槽7，使得第二冷却部4内形成若干第二冷却齿8，第一冷却齿6的底边长度小于第二冷却齿8的底边长度。通过在结晶器铜管1表面加工三角形第一沟槽5和第二沟槽7，形成三角形直肋或者矩形第一沟槽5或者第二沟槽7，形成矩形直肋，增加了结晶器铜管1的换热效率。同时，在接近倒角部2处第一沟槽5密度大于远离倒角部2处第二沟槽7密度，增加了生产连铸坯表面温度分布均匀性。第一沟槽5和第二沟槽7的深度沿着结晶器铜管1的长度方向上逐渐增加，第一沟槽5或者第二沟槽7的高度增加，使得结晶器铜管1的换热能力沿着结晶器铜管1的长度方向上增加，符合矩形坯的凝固规律，保持了结晶器铜管1的强度。本发明可以有效增加结晶器铜管1的换热能力，冷却均匀性，保持结晶器铜管1强度的基础上加强了结晶器铜管1下部的冷却能力，进而提高了生产时的连铸速度，增加了生产效率，降低了生产成本。
26.具体的，结晶器铜管1为矩形管材，其相邻的两侧壁面之间通过圆形的倒角部2进行连接，在结晶器铜管1的外壁面上分别设置有第一冷却部3及第二冷却部4，冷却水通过第一冷却部3及第二冷却部4对结晶器铜管1进行冷却。第一冷却部3上开设有若干第一沟槽5，通过第一沟槽5的开设使得第一冷却部3内形成若干凸起的第一冷却齿6，第二冷却部4上开设有若干第二沟槽7，通过第二沟槽7的开设使得第二冷却部4内形成若干凸起的第二冷却齿8，通过第一沟槽5及第二沟槽7的开设增大了结晶器铜管1与冷却水的接触面积，提高冷却效果。第一冷却齿6的底边长度小于第二冷却齿8底部的边长，使得第一冷却部3内的第一冷却齿6密度高于第二冷却部4内第二冷却齿8的密度。在结晶器铜管1同一截面第一冷却齿6和第二冷却齿8高度相同的情况下，接近倒角部2单位长度上冷却水与结晶器铜管1外壁面的接触面积大于第二冷却部4单位长度上的冷却水与结晶器的接触面积，接近倒角部2的位置处冷却效果更好。现有方坯冷却过程中，在接近结晶器铜管1的倒角部2的位置上会出现一个高温的节点，本技术通过在第二冷却部4与倒角部2中间设置尺寸小、密度大的第一冷却齿6，提高了接近倒角部2处位置与冷却水的接触面积，增加冷却效果，能降低高温节点的温度，提高生产时连铸坯表面温度分布均匀性。
27.第一冷却齿6及第二冷却齿8为三角形或矩形。
28.具体的，第一冷却齿6及第二冷却齿8的形状为三角形或矩形，相较于其他形状，其加工方便，并且能够增大冷却时与冷却水接触面积，提高结晶器铜管1的换热效率。
29.结晶器铜管1的内径宽度l，倒角部2的长度r，结晶器铜管1的单边宽度l1，l1=l-2r；第一冷却齿6及第二冷却齿8为三角形时，第一冷却齿6中心线与最近的倒角部2之间的距离为l2，0《l2≤0.15l1；第二冷却齿8中心线与最近的倒角部2之间的距离为l3，0.15l1《l3《0.85l1；第一冷却齿6及第二冷却齿8为矩形时，第一冷却齿6侧壁与最近的倒角部2之间的距离为l4，0《l4≤0.175l1；第二冷却齿8侧壁与最近的倒角部2之间的距离为l5，0.175l1《l5《0.825l1。
30.具体的，结晶器铜管1的内径宽度也就是包括两端倒角部2的长度的l，倒角部2的
长度为r，结晶器铜管1的单边宽度为l1，l1=l-2r，通过结晶器铜管1的内径宽度及倒角部2的长度可计算出结晶器铜管1的单边宽度。
31.当第一冷却齿6及第二冷却齿8为三角形时，l2为任意一个第一冷却齿6的中心线与最近的倒角部2之间的距离，l2为变量，其范围是0《l2≤0.15l1，从而，可对开设有第一冷却齿6的第一冷却部3的范围进行限定；任意一个第二冷却齿8的中心线与最近的倒角部2之间的距离为l3，l3为变量，其范围是0.15l1《l3《0.85l1，从而，可对开设有第二冷却齿8的第二冷却部4的范围进行限定。
32.具体的，当第一冷却齿6及第二冷却齿8为矩形时，l4为任意一个第一冷却齿6的侧边与最近的倒角部2之间的距离，其范围是0《l4≤0.175l1，从而，可对开设有第一冷却齿6的第一冷却部3的范围进行限定；任意一个第二冷却齿8的侧边与最近的倒角部2之间的距离为l5，其范围是0.175l1《l5《0.825l1，从而，可对开设有第二冷却齿8的第二冷却部4的范围进行限定。
33.当第一冷却齿6及第二冷却齿8为三角形时，第一冷却齿6底边长度为l6，l6=0.03l1；第二冷却齿8底边长度为l7，l7=0.05l1；当第一冷却齿6及第二冷却齿8为矩形时，第一冷却齿6底边长度为l8，l8=0.035l1，第一冷却齿6之间的第一沟槽5宽度为l9，l9=0.035l1；第二冷却齿8底边长度为l10，l10=0.05l1，第二冷却齿8之间的第二沟槽7宽度为l11，l11=0.05l1。
34.具体的，当第一冷却齿6及第二冷却齿8为三角形时，在第一冷却部3范围内的第一冷却齿6的底边长度为l6，l6=0.03l1；在第二冷却部4范围内的第二冷却齿8底边长度为l7，l7=0.05l1。第一冷却部3内的第一冷却齿6的底边长度小于第二冷却部4内的第二冷却齿8的底边长度，因此，第一沟槽5和第二沟槽7在结晶器铜管1外壁面上不均匀分布，相当于，位于距离倒角部2的0-0.15l1的距离内的第一沟槽5和第一冷却齿6的密度较高；位于距倒角部2的0.15l1-0.85l1的距离内的第二沟槽7和第二冷却齿8的密度较低，在结晶器铜管1位于同一横截面位置处第一冷却齿6和第二冷却齿8的高度相同的情况下，接近倒角部2单位长度上冷却水与结晶器铜管1的接触面积大于第二冷却部4单位长度上的冷却水与结晶器铜管1的接触面积，因此结晶器铜管1外壁面上接近倒角部2处的第一冷却部3处的冷却效果好于第二冷却部4处的冷却效果。
35.具体的，当第一冷却齿6及第二冷却齿8为矩形时，在第一冷却部3范围内的第一冷却齿6的底边长度为l8，l8=0.035l1，相邻两个第一冷却齿6之间的第一沟槽5宽度为l9，l9=0.035l1；在第二冷却部4范围内的第二冷却齿8底边长度为l10，l10=0.05l1，相邻两个第二冷却齿8之间的第二沟槽7宽度为l11，l11=0.05l1。对比可见，在第一冷却部3范围内的第一冷却齿6的底边长度小于第二冷却部4内的第二冷却齿8的底边长度，在第一冷却部3范围内的第一沟槽5的宽度小于第二冷却部4内的第二沟槽7的宽度，因此位于距离倒角部2的0-0.175l1的距离内的第一沟槽5和第一冷却齿6的密度较高；位于距倒角部2的0.175l1-0.825l1距离内的第二沟槽7和第二冷却齿8的密度较低，在结晶器铜管1位于同一横截面位置处第一冷却齿6和第二冷却齿8的高度相同的情况下，接近倒角部2单位长度上冷却水与结晶器铜管1的接触面积大于第二冷却部4单位长度上的冷却水与结晶器铜管1的接触面积，因此结晶器铜管1外壁面上接近倒角部2的第一冷却部3处的冷却效果好于第二冷却部4处的冷却效果。
36.第一冷却齿6及第二冷却齿8均垂直设置于结晶器铜管1外表面，第一冷却齿6与第二冷却齿8在结晶器铜管1同一横截面上的高度相同。
37.具体的，第一冷却齿6与第二冷却齿8均垂直安装在结晶器铜管1的外表面，在结晶器铜管1的任意位置横截面上的第一冷却齿6和第二冷却齿8的高度均相同，也就是说，在结晶器铜管1任意位置的横截面上的第一沟槽5和第二沟槽7的深度均相同。
38.结晶器铜管1的第一端为上端部9，结晶器铜管1的第二端为下端部10，第一沟槽5与第二沟槽7深度沿结晶器铜管1的上端部9到下端部10不断增大。
39.具体的，结晶器铜管1的第一端为上端部9，第二端为下端部10，结晶器铜管1的外壁面上并且沿其轴线方向开设有第一沟槽5和第二沟槽7，第一沟槽5及第二沟槽7的深度随着结晶器铜管1从上端部9到下端部10长度方向上不断增加，虽第一沟槽5及第二沟槽7的宽度保持不变，使随其深度的增加使其与冷却水的接触面积不断增大，因此其换热效率在结晶器铜管1的长度方向上不断增强，满足结晶器铜管1下端加强冷却的需要。
40.第一沟槽5或第二沟槽7任一点到达上端部9的距离为x，结晶器铜管1壁厚度为h1，第一沟槽5或第二沟槽7任一点处的第一冷却齿6或第二冷却齿8的高度为h2，h2=0.3h1+(-1.0574/(1+(x/209.4)^2.5538))+1.2348。
41.具体的，第一沟槽5或第二沟槽7上任一点与结晶器铜管1的上端部9的距离为x，结晶器铜管1的侧壁的厚度为h1，选取的任一点位置处的第一冷却齿6或第二冷却齿8的高度为h2，h2=0.3h1+(-1.0574/(1+(x/209.4)^2.5538))+1.2348，因此沿结晶器铜管1从上端部9到下端部10的长度方向上，第一沟槽5及第二沟槽7的深度不断增加，随着距离上端部9距离的增加，第一沟槽5及第二沟槽7深度的增加趋势逐渐降低，当接近结晶器铜管1的下端部10的一定距离内，第一沟槽5和第二沟槽7的深度几乎不变。并且，通过测量选取点距离结晶器铜管1上端部9的距离，可计算出第一沟槽5或第二沟槽7上任一点处的第一冷却齿6或第二冷却齿8的高度，进而通过此函数可对结晶器铜管1外壁面上的第一沟槽5和第二沟槽7进行制作。
42.结晶器铜管1壁厚度h1为18mm-22mm，结晶器铜管总长度为1000mm。
43.结晶器铜管1的内径宽度l为135mm-200mm，倒角部2的长度r为0.05l。
44.结晶器铜管1的内部倒锥度为0.95%-1.25%，锥度曲线为抛物线形。
45.实施例1根据附图1-2所示，在结晶器铜管1的外壁面上沿着轴线方向上分别在第一冷却部3开设第一沟槽5，在第二冷却部4开设第二沟槽7，使结晶器铜管1的外壁面的第一冷却部3上形成三角形结构的第一冷却齿6，第二冷却部4上形成三角形结构的第二冷却齿8，结晶器铜管1的内径宽度为l，其包括倒角部2，l的长度为135mm，倒角部2的长度为r，r=0.05l，因此r长度为6.75mm，结晶器铜管1的总长度为1000mm，结晶器铜管1的倒角锥度为1.25%，锥度曲线为抛物线，结晶器铜管1的侧壁厚度为h1，h1的厚度为20mm。结晶器的单边宽度为l1，l1=l-2r，l1=121.5mm，l2为任意第一冷却齿6中心线与最近的倒角部2之间的距离，其范围是0《l2≤0.15l1，也就是第一冷却齿6均满足l2在0《l2≤18mm范围内，第一冷却齿6底边长度为l6，l6=0.03l1即l6=3.6mm。l3为任意第二冷却齿8中心线与最近的倒角部2之间的距离，其范围是0.15l1《l3《0.85l1，也就是第二冷却齿8均满足l3在18mm《l3《103.5mm范围内，第二冷却齿8底边长度为l7，l7=0.05l1即l7=6.1mm，因此，在结晶器铜管1上壁面上在距离倒角
部2的0-18mm范围内第一冷却齿6的底边长度小于在距离倒角部2的18mm-103.5mm范围内的第二冷却齿8底边长度，使得第一冷却部3内的第一冷却齿6密度高于第二冷却部4内第二冷却齿8的密度，在结晶器铜管1同一截面第一冷却齿6和第二冷却齿8高度相同的情况下，接近倒角部2单位长度上冷却水与结晶器铜管1外壁面的接触面积大于第二冷却部4单位长度上的冷却水与结晶器铜管1外壁面的接触面积。通过在第二冷却部4与倒角部2中间设置尺寸小、密度大的第一冷却齿6，提高了接近倒角部2处位置与冷却水的接触面积，增加冷却效果，能够降低高温节点的温度，提高生产时连铸坯表面温度分布均匀性。结晶器铜管1的第一端为上端部9，结晶器铜管1的第二端为下端部10，第一沟槽5及第二沟槽7的深度随着结晶器铜管1从上端部9到下端部10长度方向上不断增加，在第一沟槽5或第二沟槽7上任一点与结晶器铜管1的上端部9的距离为x，结晶器铜管1的侧壁的厚度为h1，选取的任一点位置处的第一冷却齿6或第二冷却齿8的高度为h2，h2=0.3h1+(-1.0574/(1+(x/209.4)^2.5538))+1.2348，因此，沿着结晶器铜管1的长度方向上第一沟槽5和第二沟槽7的深度不断增加，在第一沟槽5及第二沟槽7的宽度保持不变，使其与冷却水的接触面积不断增大，其换热效率在结晶器铜管1的长度方向上不断增强，能够满足结晶器铜管1下端加强冷却的需要。
46.实施例2根据附图1-2所示，在结晶器铜管1的外壁面上沿着轴线方向上分别在第一冷却部3开设第一沟槽5，在第二冷却部4开设第二沟槽7，使结晶器铜管1的外壁面的第一冷却部3上形成三角形结构的第一冷却齿6，第二冷却部4上形成三角形结构的第二冷却齿8，结晶器铜管1的内径宽度为l，其包括倒角部2，l的长度为160mm，倒角部2的长度为r，r=0.05l，因此r长度为8mm，结晶器铜管1的总长度为1000mm，结晶器铜管1的倒角锥度为1.2%，锥度曲线为抛物线，结晶器铜管1的侧壁厚度为h1，h1的厚度为18mm。结晶器的单边宽度为l1，l1=l-2r，l1=144mm，l2为任意第一冷却齿6中心线与最近的倒角部2之间的距离，其范围是0《l2≤0.15l1，也就是第一冷却齿均满足l2在0《l2≤21.5mm范围内，第一冷却齿6底边长度为l6，l6=0.03l1即l6=4.3mm。l3为任意第二冷却齿8中心线与最近的倒角部2之间的距离，其范围是0.15l1《l3《0.85l1，也就是第二冷却齿8均满足l3在21.5mm《l3《122.3mm范围内，第二冷却齿8底边长度为l7，l7=0.05l1即l7=7.2mm，因此，在结晶器铜管1上壁面上在距离倒角部2的0-21.5mm范围内第一冷却齿6的底边长度小于在距离倒角部2的21.5mm-122.3mm范围内的第二冷却齿8底边长度，使得第一冷却部3内的第一冷却齿6密度高于第二冷却部4内第二冷却齿8的密度，在结晶器铜管1同一截面第一冷却齿6和第二冷却齿8高度相同的情况下，接近倒角部2单位长度上冷却水与结晶器铜管1外壁面的接触面积大于第二冷却部4单位长度上的冷却水与结晶器铜管1外壁面的接触面积。通过在第二冷却部4与倒角部2中间设置尺寸小、密度大的第一冷却齿6，提高了接近倒角部2处位置与冷却水的接触面积，增加冷却效果，能够降低高温节点的温度，提高生产时连铸坯表面温度分布均匀性。结晶器铜管1的第一端为上端部9，结晶器铜管1的第二端为下端部10，第一沟槽5及第二沟槽7的深度随着结晶器铜管1从上端部9到下端部10长度方向上不断增加，在第一沟槽5或第二沟槽7上任一点与结晶器铜管1的上端部9的距离为x，结晶器铜管1的侧壁的厚度为h1，选取的任一点位置处的第一冷却齿6或第二冷却齿8的高度为h2，h2=0.3h1+(-1.0574/(1+(x/209.4)^2.5538))+1.2348，因此，沿着结晶器铜管1的长度方向上第一沟槽5和第二沟槽7的深度不
断增加，在第一沟槽5及第二沟槽7的宽度保持不变，使其与冷却水的接触面积不断增大，其换热效率在结晶器铜管1的长度方向上不断增强，能够满足结晶器铜管1下端加强冷却的需要。
47.实施例3根据附图1-2所示，在结晶器铜管1的外壁面上沿着轴线方向上分别在第一冷却部3开设第一沟槽5，在第二冷却部4开设第二沟槽7，使结晶器铜管1的外壁面的第一冷却部3上形成三角形结构的第一冷却齿6，第二冷却部4上形成三角形结构的第二冷却齿8，结晶器铜管1的内径宽度为l，其包括倒角部2，l的长度为180mm，倒角部2的长度为r，r=0.05l，因此r长度为9mm，结晶器铜管1的总长度为1000mm，结晶器铜管1的倒角锥度为1.1%，锥度曲线为抛物线，结晶器铜管1的侧壁厚度为h1，h1的厚度为22mm。结晶器的单边宽度为l1，l1=l-2r，l1=162mm，l2为任意第一冷却齿6中心线与最近的倒角部2之间的距离，其范围是0《l2≤0.15l1，也就是第一冷却齿6均满足l2在0《l2≤24mm范围内，第一冷却齿6底边长度为l6，l6=0.03l1即l6=4.8mm。l3为任意第二冷却齿8中心线与最近的倒角部2之间的距离，其范围是0.15l1《l3《0.85l1，也就是第二冷却齿8均满足l3在24mm《l3《137.4mm范围内，第二冷却齿8底边长度为l7，l7=0.05l1即l7=8.1mm，因此，在结晶器铜管1上壁面上在距离倒角部2的0-24mm范围内第一冷却齿6的底边长度小于在距离倒角部2的24mm-137.4mm范围内的第二冷却齿8底边长度，使得第一冷却部3内的第一冷却齿6密度高于第二冷却部4内第二冷却齿8的密度，在结晶器铜管1同一截面第一冷却齿6和第二冷却齿8高度相同的情况下，接近倒角部2单位长度上冷却水与结晶器铜管1外壁面的接触面积大于第二冷却部4单位长度上的冷却水与结晶器铜管1外壁面的接触面积。通过在第二冷却部4与倒角部2中间设置尺寸小、密度大的第一冷却齿6，提高了接近倒角部2处位置与冷却水的接触面积，增加冷却效果，能够降低高温节点的温度，提高生产时连铸坯表面温度分布均匀性。结晶器铜管1的第一端为上端部9，结晶器铜管1的第二端为下端部10，第一沟槽5及第二沟槽7的深度随着结晶器铜管1从上端部9到下端部10长度方向上不断增加，在第一沟槽5或第二沟槽7上任一点与结晶器铜管1的上端部9的距离为x，结晶器铜管1的侧壁的厚度为h1，选取的任一点位置处的第一冷却齿6或第二冷却齿8的高度为h2，h2=0.3h1+(-1.0574/(1+(x/209.4)^2.5538))+1.2348，因此，沿着结晶器铜管1的长度方向上第一沟槽5和第二沟槽7的深度不断增加，在第一沟槽5及第二沟槽7的宽度保持不变，使其与冷却水的接触面积不断增大，因此其换热效率在结晶器铜管1的长度方向上不断增强，能够满足结晶器铜管1下端加强冷却的需要。
48.实施例4根据附图3-4所示，在结晶器铜管1的外壁面上沿着轴线方向上分别在第一冷却部3开设第一沟槽5，在第二冷却部4开设第二沟槽7，使结晶器铜管1的外壁面的第一冷却部3上形成矩形结构的第一冷却齿6，第二冷却部4上形成矩形结构的第二冷却齿8，结晶器铜管1的内径宽度为l，其包括倒角部2，l的长度为200mm，倒角部2的长度为r，r=0.05l，因此r长度为10mm，结晶器铜管1的总长度为1000mm，结晶器铜管1的倒角锥度为0.95%，锥度曲线为抛物线，结晶器铜管1的侧壁厚度为h1，h1的厚度为20mm。结晶器的单边宽度为l1，l1=l-2r，l1=180mm，l4为任意第一冷却齿6侧边与最近的倒角部2之间的距离，其范围是0《l4≤0.175l1，也就是第一冷却齿6均满足l4在0《l4≤31.5mm范围内，第一冷却齿6的底边长度为l8，l8=0.035l1即l8=6.3mm，相邻两个第一冷却齿6之间的第一沟槽5宽度为l9，l9=0.035l1
即l9=6.3mm。任意第二冷却齿8侧边与最近的倒角部2之间的距离为l5，其范围是0.175l1《l5《0.825l1，也就是第二冷却齿8均满足l5在31.5mm《l5《148.5mm范围内，第二冷却齿8底边长度为l10，l10=0.05l1即l10=9mm，相邻两个第二冷却齿8之间的第二沟槽7宽度为l11，l11=0.05l1即l11=9mm，因此，在结晶器铜管1上壁面上在距离倒角部2的0-31.5mm的距离内的第一沟槽5和第一冷却齿6的密度较高；位于距倒角部2的31.5mm-148.5mm距离内的第二沟槽7和第二冷却齿8的密度较低，在结晶器铜管1同一截面第一冷却齿6和第二冷却齿8高度相同的情况下，接近倒角部2单位长度上冷却水与结晶器铜管1外壁面的接触面积大于第二冷却部4单位长度上的冷却水与结晶器铜管1外壁面的接触面积。通过在第二冷却部4与倒角部2中间设置尺寸小、密度大的第一冷却齿6，提高了接近倒角部2处位置与冷却水的接触面积，增加冷却效果，能够降低高温节点的温度，提高生产时连铸坯表面温度分布均匀性。结晶器铜管1的第一端为上端部9，结晶器铜管1的第二端为下端部10，第一沟槽5及第二沟槽7的深度随着结晶器铜管1从上端部9到下端部10长度方向上不断增加，在第一沟槽5或第二沟槽7上任一点与结晶器铜管1的上端部9的距离为x，结晶器铜管1的侧壁的厚度为h1，选取的任一点位置处的第一冷却齿6或第二冷却齿8的高度为h2，h2=0.3h1+(-1.0574/(1+(x/209.4)^2.5538))+1.2348，因此，沿着结晶器铜管1的长度方向上第一沟槽5和第二沟槽7的深度不断增加，在第一沟槽5及第二沟槽7的宽度保持不变，使其与冷却水的接触面积不断增大，其换热效率在结晶器铜管1的长度方向上不断增强，能够满足结晶器铜管1下端加强冷却的需要。
49.以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。以上仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本技术的保护范围。

技术特征：

1.一种用于高拉速连铸的结晶器铜管，其特征在于，包括：结晶器铜管(1)、倒角部(2)、第一冷却部(3)、第二冷却部(4)、第一沟槽(5)、第一冷却齿(6)、第二沟槽(7)及第二冷却齿(8)；所述结晶器铜管(1)为矩形管，所述结晶器铜管(1)相邻壁面之间设置有倒角部(2)，所述结晶器铜管(1)外壁面上设置有第一冷却部(3)及第二冷却部(4)，所述第一冷却部(3)位于所述第二冷却部(4)与所述倒角部(2)之间，所述第一冷却部(3)上开设有若干第一沟槽(5)，使得所述第一冷却部(3)内形成若干的第一冷却齿(6)，所述第二冷却部(4)上开设有若干第二沟槽(7)，使得所述第二冷却部(4)内形成若干第二冷却齿(8)，所述第一冷却齿(6)的底边长度小于所述第二冷却齿(8)的底边长度。2.根据权利要求1所述的用于高拉速连铸的结晶器铜管，其特征在于，所述第一冷却齿(6)及所述第二冷却齿(8)为三角形或矩形。3.根据权利要求2所述的用于高拉速连铸的结晶器铜管，其特征在于，所述结晶器铜管(1)的内径宽度l，所述倒角部(2)的长度r，所述结晶器铜管(1)的单边宽度l1，l1=l-2r；所述第一冷却齿(6)及所述第二冷却齿(8)为三角形时，所述第一冷却齿(6)中心线与最近的所述倒角部(2)之间的距离为l2，0<l2≤0.15l1；所述第二冷却齿(8)中心线与最近的所述倒角部(2)之间的距离为l3，0.15l1<l3<0.85l1；所述第一冷却齿(6)及所述第二冷却齿(8)为矩形时，所述第一冷却齿(6)侧壁与最近的所述倒角部(2)之间的距离为l4，0<l4≤0.175l1；所述第二冷却齿(8)侧壁与最近的所述倒角部(2)之间的距离为l5，0.175l1<l5<0.825l1。4.根据权利要求3所述的用于高拉速连铸的结晶器铜管，其特征在于，当所述第一冷却齿(6)及所述第二冷却齿(8)为三角形时，所述第一冷却齿(6)底边长度为l6，l6=0.03l1；所述第二冷却齿(8)底边长度为l7，l7=0.05l1；当所述第一冷却齿(6)及所述第二冷却齿(8)为矩形时，所述第一冷却齿(6)底边长度为l8，l8=0.035l1，所述第一冷却齿(6)之间的第一沟槽(5)宽度为l9，l9=0.035l1；所述第二冷却齿(8)底边长度为l10，所述l10=0.05l1，所述第二冷却齿(8)之间的第二沟槽(7)宽度为l11，l11=0.05l1。5.根据权利要求1所述的用于高拉速连铸的结晶器铜管，其特征在于，所述第一冷却齿(6)及所述第二冷却齿(8)均垂直设置于所述结晶器铜管(1)外表面，所述第一冷却齿(6)与所述第二冷却齿(8)在所述结晶器铜管(1)同一横截面上的高度相同。6.根据权利要求5所述的用于高拉速连铸的结晶器铜管，其特征在于，所述结晶器铜管(1)的第一端为上端部(9)，所述结晶器铜管(1)的第二端为下端部(10)，所述第一沟槽(5)与所述第二沟槽(7)深度沿所述结晶器铜管(1)的上端部(9)到下端部(10)不断增大。7.根据权利要求6所述的用于高拉速连铸的结晶器铜管，其特征在于，所述第一沟槽(5)或所述第二沟槽(7)任一点到达所述上端部(9)的距离为x，所述结晶器铜管(1)壁厚度为h1，所述第一沟槽(5)或所述第二沟槽(7)任一点处的所述第一冷却齿(6)或所述第二冷却齿(8)的高度为h2，h2=0.3h1+(-1.0574/(1+(x/209.4)^2.5538))+1.2348。8.根据权利要求7所述的用于高拉速连铸的结晶器铜管，其特征在于，所述结晶器铜管(1)壁厚度h1为18mm-22mm，所述结晶器铜管总长度为1000mm。9.根据权利要求2所述的用于高拉速连铸的结晶器铜管，其特征在于，所述结晶器铜管
(1)的内径宽度l为135mm-200mm，所述倒角部(2)的长度r为0.05l。10.根据权利要求1所述的用于高拉速连铸的结晶器铜管，其特征在于，所述结晶器铜管(1)的内部倒锥度为0.95%-1.25%，锥度曲线为抛物线形。

技术总结

本申请提供了一种用于高拉速连铸的结晶器铜管，包括：结晶器铜管、倒角部、第一冷却部、第二冷却部、第一沟槽、第一冷却齿、第二沟槽及第二冷却齿；所述结晶器铜管为矩形管，所述结晶器铜管相邻壁面之间设置有倒角部，所述结晶器铜管外壁面上设置有第一冷却部及第二冷却部，所述第一冷却部位于所述第二冷却部与所述倒角部之间，所述第一冷却部上开设有若干第一沟槽，使得所述第一冷却部内形成若干的第一冷却齿，本发明有效增加结晶器铜管的换热能力，冷却均匀性，保持结晶器铜管强度的基础上加强了结晶器铜管下部的冷却能力，进而提高了生产时的连铸速度，增加了生产效率，降低了生产成本。本。本。