專利名稱：全水冷切縫式軟接觸結晶器切縫多層膠接密封法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電磁軟接觸連鑄技術，尤其涉及全水冷切縫式軟接觸結晶器切縫密封。
背景技術：
由于電磁軟接觸連鑄技術能生產(chǎn)出無振痕、無裂紋等缺陷的優(yōu)質連鑄坯，同時能夠大幅度提高連鑄拉速，因此此技術受到人們的極大關注。電磁軟接觸連鑄的結晶器的技術按軟接觸結晶器的材質及結構的不同可分為切縫式軟接觸結晶器和無縫式軟接觸結晶器兩種。切縫式電磁軟接觸結晶器按冷卻方式的不同可分為分瓣體單獨水冷的冷坩鍋式軟接觸結晶器和全水冷切縫式軟接觸結晶器。分瓣體單獨水冷的冷坩鍋式軟接觸結晶器是由許多單獨水冷分瓣體組成，導致結晶器的冷卻水系統(tǒng)復雜，冷卻強度不均勻，設計困難，尚無法實現(xiàn)冶金生產(chǎn)的工業(yè)應用。由于全水冷切縫式軟接觸結晶器的具有冷卻水路簡單、冷卻均勻的特點，適合實現(xiàn)電磁軟接觸連鑄的工業(yè)應用，因此全水冷切縫式軟接觸結晶器被大量研究和開發(fā)。但是，全水冷切縫式軟接觸結晶器對切縫的密封，不僅要保證結晶器內部的鋼水不泄漏到結晶器外部，還要保證結晶器外部的高壓冷卻水泄漏到結晶器內部。
目前，常采用將高電阻率的銅基合金粉末添入到結晶器的切縫縫隙內經(jīng)熱等靜壓燒結加工成為一體。它使冷卻水系統(tǒng)布置簡單化，與純銅(銅合金)結晶器相比，其磁場穿透效率大大提高。然而，這種結晶器仍然電磁效率很低，由于添入的縫隙內的銅基合金粉末，燒結成形后的電阻率較結晶器的本體銅(銅合金)的電阻率，只高1到2個數(shù)量級，因此在結晶器內感應電流仍能形成閉合回路，對磁場的屏蔽作用仍然很大，不適合應用于高頻磁場的軟接觸技術。另外，由于熱等靜壓要在高溫(至少1000℃)高壓下進行，因此超過結晶器本體銅(銅合金)的再結晶溫度，結晶器本體的強度和硬度大大下降，結晶器的變形嚴重，還需重新加工。因此這種方法必須克服其在材質的選擇、制備工藝的困難，其加工成本也是相當高的。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種全水冷切縫式軟接觸結晶器切縫多層膠接密封法。該多層膠接密封法有效的解決了對全水冷切縫式軟接觸結晶器切縫的密封問題，避免結晶器內部鋼水的泄出和外部的高壓冷卻水的滲入，同時解決了切縫密封后的絕緣和不導磁問題，提高透磁效率，也滿足了結晶器強度和剛度的要求。
為解決上述技術問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種全水冷切縫式軟接觸結晶器切縫多層膠接密封法，其特征是在結晶器套管切縫內側實施多層結構膠，在切縫外側實施多層彈性密封膠，結構膠和彈性密封膠相復合填充在切縫內對縫隙進行膠粘，結構膠與彈性密封膠厚度比例為1∶100～100∶1。
上述的全水冷切縫式軟接觸結晶器切縫多層膠接密封法，所述套管切縫內側的結構膠實施多層注膠，每層厚度范圍0.01mm～50mm，層數(shù)范圍1～100層，相鄰膠層的結構膠選擇熱膨脹系數(shù)相同的同一種結構膠，或選擇自套管內壁向外不同膠層熱膨脹系數(shù)遞增的不同種結構膠。
上述的全水冷切縫式軟接觸結晶器切縫多層膠接密封法，所述套管切縫外側的彈性密封膠實施多層注膠，每層厚度范圍0.01mm～50mm，層數(shù)范圍1～100層，相鄰膠層的彈性密封膠選擇熱膨脹系數(shù)相同的同一種彈性密封膠，或選擇自套管內壁向外不同膠層熱膨脹系數(shù)遞增的不同種彈性密封膠。
上述的全水冷切縫式軟接觸結晶器切縫多層膠接密封法，所述采用高壓、振動法去除膠體中的氣泡，增加膠接的致密性。
本發(fā)明是采用切縫內側選用結構膠，對縫隙進行膠粘；切縫外側選用彈性密封膠，對縫隙進行膠粘；將多層結構膠和多層彈性密封膠相復合，實現(xiàn)熱膨脹系數(shù)由內向外遞增的梯度膠接密封。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其加工工藝簡單、制備成本低、透磁效率高，同時滿足強度和剛度的使用要求。采用這種多層膠接密封法實現(xiàn)的電磁軟接觸結晶器的冷卻水系統(tǒng)簡單、冷卻均勻、效果好，適用于高頻電磁軟接觸技術的實施。此種電磁結晶器無需對現(xiàn)有常規(guī)連鑄機進行大的改動就能實現(xiàn)電磁軟接觸連鑄技術，即可實現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中的應用。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。
圖1為全水冷切縫式軟接觸結晶器結構示意圖；圖2為切縫式結晶器筒體示意圖；圖3為圖2中A-A向剖視示意圖；圖4為圖3中B-B向剖視示意圖；圖5為圖2中I部局部放大示意圖；圖6為圖4中J部局部放大示意圖；圖7為圖3中K部局部放大示意圖；圖8為圖4中J部局部放大示意圖(實施例1)；圖9為圖3中K部局部放大示意圖(實施例1)；圖10為圖4中J部局部放大示意圖(實施例2)；圖11為圖3中K部局部放大示意圖(實施例2)；圖12為圖4中J部局部放大示意圖(實施例3)；圖13為圖3中K部局部放大示意圖(實施例3)圖中1結晶器套管，2切縫，3電磁線圈，4結晶器內水套，5結晶器外水套，6結晶器上法蘭，7結晶器下法蘭，8連接件，9多種多層結構膠，10多種多層彈性密封膠。
具體實施方式
參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7，切縫式電磁軟接觸連鑄結晶器包括電磁感應線圈3、結晶器套管1、切縫2、結晶器內水套4、結晶器外水套5、結晶器上法蘭6、結晶器下法蘭7、連接件8。一般全水冷切縫式軟接觸結晶器的結晶器套管1壁厚為8mm～50mm之間，采用通體切縫、上端通體切縫或中間切縫形式對結晶器套管1實施切縫2，縫寬0.2mm～10mm之間，切縫2的端部加工為圓角(直徑等于或大于縫寬)。切縫2的內側選用具有結構支撐作用的膠粘劑9(簡稱結構膠)對縫隙進行膠粘，結構膠9耐溫高于400℃，抗壓強度＞200Mpa，熱膨脹系數(shù)與結晶器套管1的熱膨脹系數(shù)相近，絕緣和不導磁。切縫2的外側選用具有彈性和密封作用的膠粘劑10(簡稱彈性密封膠)對縫隙進行膠粘，彈性密封膠10耐溫高于200℃，絕緣和不導磁。采用多層結構膠9和多層彈性密封膠10相復合，實現(xiàn)熱膨脹系數(shù)由內向外遞增的梯度膠接密封。
在施膠過程中采用高壓、振動的方法進行。利用高壓、振動和多層復合注膠的方法就有效的出除結構膠9或彈性密封膠10膠體中的氣泡，避免穿透性氣孔的產(chǎn)生，近而增強膠接的致密性。因為這樣的氣泡容易造成冷卻水穿透氣泡進入結晶器內，與鋼液混合造成爆炸等事故。
實施例1參見圖8、圖9，圖中，2W1、2W2、2W3、2W4為四種耐高溫無機結構膠9，2Y1、2Y2、2Y3為同一種耐高溫有機彈性密封膠10的三個膠層。
選用耐高溫無機結構膠9和耐高溫有機彈性密封膠10兩類膠。其中采用四種耐高溫無機結構膠9，熱膨脹系數(shù)均與結晶器套管1的熱膨脹系數(shù)相近，且耐高溫結構無機膠2W1、2W2、2W3、2W4的熱膨脹系數(shù)遞增。采用同一種耐高溫彈性密封膠10，要求絕緣和不導磁，耐溫高于200℃。應用上述四種耐高溫無機結構膠9和一種高溫有機彈性密封膠10相復合，實現(xiàn)熱膨脹系數(shù)由內向外遞增的梯度膠接密封。
操作時，制作一根外徑與結晶器套管1內徑相同尺寸的鋼管，將此鋼管插入結晶器套管1內。利用高壓注膠器安裝在振動裝置上，由切縫2的外側向切縫內實施2W1無機結構膠的注膠，待膠體固化后，除去多余的膠，到達要求的2W1的膠層厚度為止。然后再利用同樣方法對內側2W2、2W3、2W4無機結構膠和外側2Y1、2Y2、2Y3有機彈性密封膠對切縫施膠。最后取出鋼管，對結晶器套管切縫2內外側進行表面平整處理。
實施例2參見圖10、圖11，圖中，2W1、2W2、2W3、2W4、2W5、2W6、2W7、2W8、2W9、2W10為十種耐高溫無機結構膠9，2Y1、2Y2為同一種耐高溫有機彈性密封膠10的二個膠層。
選用耐高溫無機結構膠9和耐高溫有機彈性密封膠10兩類膠。其中采用十種耐高溫無機結構膠9，熱膨脹系數(shù)均與結晶器套管1的熱膨脹系數(shù)相近，且耐高溫結構無機膠2W1、2W2、2W3、2W4、2W5、2W6、2W7、2W8、2W9、2W10的熱膨脹系數(shù)遞增。采用同一種耐高溫彈性密封膠10。應用上述十種耐高溫無機結構膠9和一種高溫有機彈性密封膠10相復合，實現(xiàn)熱膨脹系數(shù)由內向外遞增的梯度膠接密封。
操作時，制作一根外徑與結晶器套管1內徑相同尺寸的鋼管，將此鋼管插入結晶器套管1內。利用高壓注膠器安裝在振動裝置上，由切縫2的外側向切縫內實施2W1無機結構膠的注膠，待膠體固化后，除去多余的膠，到達要求的2W1的膠層厚度為止。然后再利用同樣方法對內側2W2、2W3、2W4、2W5、2W6、2W7、2W8、2W9、2W10無機結構膠和外側2Y1、2Y2有機彈性密封膠對切縫施膠。最后取出鋼管，對結晶器套管切縫2內外側進行表面平整處理。
實施例3參見圖12、圖13，圖中2W1、2W2為二種耐高溫無機結構膠9，2Y1、2Y2、2Y3、2Y4、2Y5、2Y6、2Y7、2Y8、2Y9、2Y10為同一種耐高溫有機彈性密封膠10的十個膠層。
選用耐高溫無機結構膠9和耐高溫有機彈性密封膠10兩類膠。其中采用二種耐高溫無機結構膠9，熱膨脹系數(shù)均與結晶器套管的熱膨脹系數(shù)相近，且耐高溫結構無機膠2W1、2W2的熱膨脹系數(shù)遞增。采用同一種耐高溫彈性密封膠10，應用上述二種耐高溫無機結構膠9和一種高溫有機彈性密封膠10相復合，實現(xiàn)熱膨脹系數(shù)由內向外遞增的梯度膠接密封。
操作時，制作一根外徑與結晶器套管1內徑相同尺寸的鋼管，將此鋼管插入結晶器套管1內。利用高壓注膠器安裝在振動裝置上，由切縫2的外側向切縫內實施2W1無機結構膠的注膠，待膠體固化后，除去多余的膠，到達要求的2W1的膠層厚度為止。然后再利用同樣方法對內側2W2無機結構膠和外側2Y1、2Y2、2Y3、2Y4、2Y5、2Y6、2Y7、2Y8、2Y9、2Y10有機彈性密封膠對切縫施膠。最后取出鋼管，對結晶器套管切縫2內外側進行表面平整處理。
本發(fā)明的多層膠接密封法有效的解決了高頻電磁軟接觸連鑄結晶器套管切縫2絕緣密封和冷卻的難題，其透磁效率高，同時滿足結晶器整體的強度、剛度的使用要求。采用此密封法密封的電磁軟接觸結晶器具有冷卻水系統(tǒng)簡單、冷卻均勻的特點，并與傳統(tǒng)的圓、方坯連鑄結晶器冷卻方式非常相似，因此可將電磁軟接觸連鑄技術應用于現(xiàn)有鑄機。
權利要求
1.一種全水冷切縫式軟接觸結晶器切縫多層膠接密封法，其特征是在結晶器套管切縫內側實施多層結構膠，在切縫外側實施多層彈性密封膠，結構膠和彈性密封膠相復合填充在切縫內對縫隙進行膠粘，結構膠與彈性密封膠厚度比例為1∶100～100∶1。
2.根據(jù)權利要求1所述的全水冷切縫式軟接觸結晶器切縫多層膠接密封法，其特征是套管切縫內側的結構膠實施多層注膠，每層厚度范圍0.01mm～50mm，層數(shù)范圍1～100層，相鄰膠層的結構膠選擇熱膨脹系數(shù)相同的同一種結構膠，或選擇自套管內壁向外不同膠層熱膨脹系數(shù)遞增的不同種結構膠。
3.根據(jù)權利要求1所述的全水冷切縫式軟接觸結晶器切縫多層膠接密封法，其特征是套管切縫外側的彈性密封膠實施多層注膠，每層厚度范圍0.01mm～50mm，層數(shù)范圍1～100層，相鄰膠層的彈性密封膠選擇熱膨脹系數(shù)相同的同一種彈性密封膠，或選擇自套管內壁向外不同膠層熱膨脹系數(shù)遞增的不同種彈性密封膠。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的全水冷切縫式軟接觸結晶器切縫多層膠接密封法，其特征是采用高壓、振動法去除膠體中的氣泡，增加膠接的致密性。
全文摘要
本發(fā)明涉及電磁軟接觸連鑄技術，尤其涉及全水冷切縫式軟接觸結晶器切縫密封。一種全水冷切縫式軟接觸結晶器切縫多層膠接密封法，其特征是在結晶器套管切縫內側實施多層結構膠，在切縫外側實施多層彈性密封膠，結構膠和彈性密封膠相復合填充在切縫內對縫隙進行膠粘，結構膠與彈性密封膠厚度比例為1∶100～100∶1。本發(fā)明加工工藝簡單、制備成本低、透磁效率高，同時滿足強度和剛度的使用要求。采用本發(fā)明多層膠接密封法實現(xiàn)的電磁軟接觸結晶器的冷卻水系統(tǒng)簡單、冷卻均勻、效果好，適用于高頻電磁軟接觸技術的實施。且此種電磁結晶器無需對現(xiàn)有常規(guī)連鑄機進行大的改動就能實現(xiàn)電磁軟接觸連鑄技術，即可實現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中的應用。
文檔編號B22D11/057GK1714967SQ200410025660
公開日2006年1月4日 申請日期2004年6月30日 優(yōu)先權日2004年6月30日
發(fā)明者陳向勇, 張永杰, 胡子國 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司